萊特兄弟和他們發(fā)明的飛機(jī)

自從美國(guó)萊特兄弟研制了世界上第一架裝有內(nèi)燃機(jī)的飛機(jī)到今天,飛行器的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)重要的演變階段,各種用途的飛機(jī)都有它本身系統(tǒng)的進(jìn)展過(guò)程,研究這些飛機(jī)的發(fā)展史是一件很有趣味的事。小編今天就選取了那段從雙翼機(jī)到單翼機(jī)轉(zhuǎn)變的時(shí)代。

雙翼機(jī)是有上下并列配置的兩副機(jī)翼的飛機(jī)，它的上下機(jī)翼用支柱和張線連成一個(gè)承力的整體，組成一個(gè)空間桁架結(jié)構(gòu)。在飛機(jī)發(fā)展初期，發(fā)動(dòng)機(jī)功率低、重量大，建造機(jī)體的材料大多是木材和蒙布。為解決升空問(wèn)題，需要較大面積的機(jī)翼，以便在低速條件下產(chǎn)生足夠的升力。雙翼機(jī)有兩個(gè)翼面，機(jī)翼總面積較大。

早期木布材料的機(jī)翼

人們吸取橋梁建造方面的經(jīng)驗(yàn)，把上下機(jī)翼通過(guò)支柱和張線聯(lián)成一個(gè)桁架梁，增加結(jié)構(gòu)受力高度，以提高機(jī)翼剛度，減輕結(jié)構(gòu)重量。這些優(yōu)點(diǎn)使雙翼機(jī)成為早期飛機(jī)的主要型式。隨著飛機(jī)速度的不斷提高，雙翼機(jī)支柱和張線的阻力越來(lái)越大，成為提高速度的主要障礙。

高強(qiáng)度鋁合金問(wèn)世后，人們已有可能制造出結(jié)構(gòu)重量不太大而又能承受大載荷的薄機(jī)翼。從20世紀(jì)30年代起，雙翼機(jī)逐漸被單翼機(jī)取代。在現(xiàn)代的飛機(jī)中，除對(duì)載重量和低速性能有特殊要求的小型飛機(jī)外，雙翼機(jī)已不多見(jiàn)。

一戰(zhàn)中的雙翼飛機(jī)

在第一次世界大戰(zhàn)中,飛機(jī)正式進(jìn)入了軍事領(lǐng)域,戰(zhàn)爭(zhēng)的需要對(duì)航空技術(shù)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。但當(dāng)大戰(zhàn)結(jié)束之后,勝敗雙方均感到精疲力倦,在大多數(shù)領(lǐng)域都出現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)期的停滯不前,航空工業(yè)也不例外。因此二十年代的前半期,除了民用飛機(jī)有技術(shù)上的進(jìn)步外,軍用飛機(jī)基本停留在一戰(zhàn)時(shí)期的水平上,技術(shù)進(jìn)步緩慢,雙翼飛機(jī)仍占據(jù)重要地位。直到二十年代后半期,世界航空工業(yè)才有了大發(fā)展,這在航空史上稱之為航空的“黃金時(shí)代”。在那段歲月里,很多國(guó)家研制出數(shù)以百計(jì)的創(chuàng)記錄專用飛機(jī),創(chuàng)造了不少各種飛行記錄,為日后設(shè)計(jì)新型飛機(jī)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)和積累了許多寶貴的資料。

雙翼機(jī)的黃金時(shí)代

從飛機(jī)開始走上戰(zhàn)爭(zhēng)舞臺(tái)到三十年代初期,戰(zhàn)斗機(jī)的主流還是雙翼機(jī)，其實(shí)作為人類初期航空的嘗試,第一次世界人戰(zhàn)中也出現(xiàn)過(guò)單翼戰(zhàn)斗機(jī),如航空史上第一次裝上機(jī)槍射擊協(xié)調(diào)器的戰(zhàn)斗機(jī)就是德國(guó)的?？薊-Ⅲ單翼機(jī)。不過(guò)由于結(jié)構(gòu)、材料和工藝等方面的限制,當(dāng)時(shí)單冀戰(zhàn)斗機(jī)性能還不如雙翼戰(zhàn)斗機(jī),飛行員更喜歡那些操縱穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)可靠、機(jī)動(dòng)靈活的雙翼機(jī),因此直到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束單翼機(jī)也未得到廣泛應(yīng)用。

福克E-Ⅲ單翼機(jī)

這種情況一直延續(xù)到三十年代的到來(lái)。第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,美國(guó)由于遠(yuǎn)離歐洲主戰(zhàn)場(chǎng)未被戰(zhàn)火殃及,經(jīng)濟(jì)損失不大,而且通過(guò)出售軍火大發(fā)其財(cái)。因此能夠有充足的財(cái)力結(jié)合從戰(zhàn)爭(zhēng)中吸取到的航空技術(shù)、空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)的經(jīng)驗(yàn)加速發(fā)展它的骯空工業(yè)。二十年代中期,寇蒂斯和波音兩家公司成為當(dāng)時(shí)美國(guó)主要戰(zhàn)斗機(jī)的生產(chǎn)廠商。像Hawk飛機(jī)和P-40戰(zhàn)鷹等都是他們研發(fā)的，波音也生產(chǎn)出第一種星型氣冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的雙翼戰(zhàn)斗機(jī)P-12。后來(lái)隨著金屬加工工藝的進(jìn)步,又改良采用了全金屬的硬殼式機(jī)身,改用了氣動(dòng)外形和冷卻效果都更佳的環(huán)形發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩,使速度達(dá)到306公里/小時(shí),它與第一代雙翼機(jī)比有了質(zhì)的飛躍，也迎來(lái)了雙翼戰(zhàn)斗機(jī)史上的里程碑。

飛虎隊(duì)的“P-40戰(zhàn)鷹”

P-12

三十年代初期,由于材料技術(shù)的限制,雙翼機(jī)依舊保留了四至六幅翼內(nèi)支架和一些翼間張線,甚至單冀機(jī)有時(shí)也有支架或張線,這樣雖然保證了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,但同時(shí)也產(chǎn)生了不少阻力。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)改良帶來(lái)的功率增大和各種金屬材料以及相應(yīng)加工工藝的改進(jìn),配合科學(xué)家們?cè)跉鈩?dòng)學(xué)領(lǐng)域的研究成果,工程界與學(xué)術(shù)界聯(lián)合起來(lái)克服空氣阻力,迎接流線型外形的新時(shí)代來(lái)臨了。三十年代初期,各國(guó)在充分挖掘雙翼機(jī)潛力的同時(shí),也提出了研制速度更快的下單翼戰(zhàn)斗機(jī),同時(shí)為了便于設(shè)置起落架和維護(hù)武器裝備等原因放棄了上單翼。

下單翼飛機(jī)

后來(lái)德國(guó)人以亨克爾He一70快速民用機(jī)的布局為參考,研制出海鷗翼型、起落架收人機(jī)翼內(nèi)的張臂式下單翼He-112戰(zhàn)斗機(jī),并一改原來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)只裝兩挺7.6毫米機(jī)槍的慣例,裝備4挺7.6毫米機(jī)槍。其中兩挺裝在機(jī)頭上部,兩挺裝在機(jī)翼上(后改為20毫米機(jī)炮),速度達(dá)到450公里/小時(shí),成為當(dāng)時(shí)世界上第一架批生產(chǎn)實(shí)用型單冀戰(zhàn)斗機(jī)。按照科學(xué)發(fā)展的規(guī)律,新的事物出現(xiàn)后,往往還是有其不完備之處,還需要不斷的改善、鞏固。在此時(shí)期,舊的事物還是會(huì)繼續(xù)存在并再作最后的改善而相互并存。直至新的事物證明確實(shí)完備了,舊的才會(huì)徹底退出歷史舞臺(tái),這在航空發(fā)展史上也不例外。下單翼張臂式戰(zhàn)斗機(jī)出現(xiàn)的初期,由于其水平機(jī)動(dòng)性七存在著一些固有缺陷,自然還不如雙翼飛機(jī)優(yōu)越,因此雙翼戰(zhàn)斗機(jī)仍然能在繼續(xù)改進(jìn)中繼續(xù)發(fā)揮其優(yōu)勢(shì),并在各國(guó)軍隊(duì)以及國(guó)際軍售中占主導(dǎo)地位。

后來(lái)通過(guò)中國(guó)和西班牙兩個(gè)戰(zhàn)場(chǎng),戰(zhàn)斗機(jī)在技術(shù)、設(shè)計(jì)和空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)上都得到了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。而對(duì)當(dāng)時(shí)空戰(zhàn)情況進(jìn)行的進(jìn)步總結(jié)和不斷的實(shí)踐,證實(shí)了下單翼張臂式戰(zhàn)斗機(jī)是未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著日本又在上海發(fā)動(dòng)“八一三”事變,雖然中國(guó)在事前也有所準(zhǔn)備,但很不充分.緊急間才于8月14日將空軍主力部隊(duì)東調(diào)。是日,中國(guó)空軍4大隊(duì)的霍克-Ⅲ雙翼戰(zhàn)斗機(jī)和來(lái)犯日本海軍航空隊(duì)無(wú)護(hù)航的轟炸機(jī)在杭州上空發(fā)生激烈空戰(zhàn),擊落了31架日本三菱96陸攻(G3M)轟炸機(jī)。

但由于技術(shù)的發(fā)展除了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的功率加大，提高了飛機(jī)的速度外，還由于航空材料的發(fā)展，強(qiáng)度計(jì)算方法的改進(jìn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累，以及采用剎車裝置和增升裝置，克服了單翼機(jī)早期存在的缺陷，從而使它的氣動(dòng)力優(yōu)勢(shì)開始顯示出來(lái)。尤其來(lái)到40年代后，崛越二郎設(shè)計(jì)的零式戰(zhàn)機(jī)出來(lái)了，一度成為世界上最先進(jìn)的戰(zhàn)機(jī)，那些曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)，雙翼機(jī)也早已無(wú)影無(wú)蹤，一直到了今天航空技術(shù)發(fā)展到了五代機(jī)……