莱特兄弟击败了重力和政府机器

转到Erik Brown的个人资料 Erik Brown封锁UnblockFollow发布于2018年12月24日
奥维尔(左)和威尔伯赖特(右)1905年---国会图书馆[ 公共领域 ]"不是偶然的,兰利项目花费近7万美元,其中大部分是公共资金,而兄弟的总费用来自于1900年至1903年,包括材料和来往Kitty Hawk的旅行,价格不到1000美元,这笔钱完全来自他们自行车业务的微薄利润。" - 大卫麦卡洛, 莱特兄弟

在我们现代的时代,人们不得不承认我们被宠坏了。我们预订航班时没有考虑将我们从一个地方带到另一个地方的机器。我们通过第二天的航空运输在亚马逊上订购圣诞礼物,而不是考虑在一天内将Elmo娃娃从西雅图送到纽约所需的工程。空气是我们人类前往下一个目的地的地方。

然而,情况并非如此。在不久的将来,天空是鸟类的家园,也是人类希望成为的地方。古代的神和英雄走向天空,但就是这样。气球在某种程度上被使用,效果有限。但是,空气是一个只能以梦想的形式接受人类的地方。在实际的世界里,天空是我们不属于的地方。

兰利机场

Langley Aerodrome ---图片来自Piotrus [GFDL(http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)

Samuel Pierpont Langley教授是20世纪之前科学界的知名成员。他的天文研究得到了很好的尊重,并于1887年成为史密森学会的负责人。在过去的一年里,兰利设法制造了两架无人驾驶的飞行模型,实际飞行模型。两人中更成功的实际飞行了将近4800英尺。

到目前为止,无人驾驶和动力模型飞得很好。甚至当时的海军部长泰迪罗斯福也见过他们,并留下了深刻的印象。载人飞行的时间到了,兰利寻求政府的大笔投资来帮助他完成这个项目。当一位朋友将兰利的提议放在麦金利总统的办公桌上时,这个愿望得到了批准。

兰利从军械和防御工事委员会获得了50,000美元。 1889年,机场的全尺寸版本开始工作。兰利似乎对发动机动力比整体空气动力学设计更感兴趣。最终的最终设计产生了惊人的52.4马力发动机,这一时期令人咋舌。

最后的载人测试虽然是一场灾难。 1903年10月7日,第一次从船屋顶部的弹射器发射了机场。飞机从弹射器直接驶入河中。 12月的第二次测试并没有好多少。一旦飞机发射,它就会爆裂,飞行员和他的机器最终落在华盛顿特区的波托马克河上

该项目的资金被削减,兰利成为广泛嘲笑的受害者。政府投资,2018年的价值150万美元 ,被认为是完全浪费。从投资飞行的角度来看,美国政府对这一点感到担忧。受到政府支持的备受尊敬的科学家无法破解飞行,也许它毫无希望。

也许人类注定不会实现动力飞行。

业余修补匠与小正规教育

莱特兄弟自行车在国家航空航天博物馆展出---照片拍摄者: 350z33 * --- * 维基共享资源

莱特兄弟没有像兰利教授这样的血统。他们大多都完成了高中学业,但都没有达到学位。奥维尔在建立自己的印刷机后,于1889年开始了自己的印刷业务,并得到了威尔伯的帮助。他们打印了自己的报纸一段时间,然后转向商业印刷。

一个新的国家热潮在那个时候在美国起火。这辆自行车引起了公众的注意。兄弟俩决定利用这种时尚,于1892年开设了自己的自行车修理和销售店,并于1896年创造了自己的自行车。

除了自行车热潮之外,兄弟们一直在关注报纸上关于另一个主题的故事。一个名叫兰利的人驾驶过一架成功的无人驾驶蒸汽动力模型飞机。他们还一直在阅读关于"飞人" 奥托莉莉塔尔的故事。奥托曾与滑翔机一起成功飞行,但在1896年的一次撞车事故中丧生。

尽管存在危险,但兄弟的思绪在飞行的可能性中丢失了。他们还看到了其他传单似乎忽略的常见问题。兄弟们认为解决飞行问题的最终方法是可控制的控制。练习滑翔的飞行员用他们的身体来控制;使用发动机的飞行员专注于发动机的动力。

莱特兄弟制造自行车的经验向他们证明了对机器的控制是征服飞行的最终方式。他们开始设计他们自己的滑翔机,控制飞机作为他们的主要关注点之一。 莱特风筝---素描奥维尔赖特[公共领域],通过Wikimedia Commons

威尔伯看着有史以来最重要的飞行员,鸟儿,并发现了一些东西。鸟儿倾斜翅膀两端的角度转动。兄弟们想出了一种方法来将这种控制添加到他们的滑翔机中。他们新的机翼翘曲技术如上图所示。它使用滑轮系统弯曲机翼的边缘以允许横向俯仰

滑翔机测试

奥维尔赖特与他们的1901年滑翔机(没有尾巴)--- 维基共享资源

在成功测试风筝式滑翔机后的1900年和1901年,兄弟们尝试了载人滑翔机飞行。他们制造了一种类似于现有滑翔机的滑翔机,但有一些例外。他们将水平电梯(控制音高)改为飞机前部。他们认为这可能会阻止像Otto Lilienthal这样的事件。他们还设计了机翼翘曲控制装置。

测试令人失望。机翼翘曲使平原朝着他们试图扭转它的相反方向转动。滑翔机也只产生了他们计算预测的1/3升力。一切都在纸上很好,但为什么它在实践中不起作用?

回到绘图板

当莱特兄弟更多地考虑他们使用的计算时,他们开始认为数学本身可能是错误的。他们一直在使用Lilienthal收集的电梯和数据表的传统公式进行飞行前计算。

在研究了自己的飞行数据后,威尔伯发现升力公式中的一个数字被夸大了。 Smeaton系数,即气压系数,在公式中太高了。这导致升力计算太高。这个特殊的系数已被错误地使用了100年。

兄弟们需要知道Lilienthal的数据表是否正确,或者问题是否仅来自Smeaton系数。他们设计了另一个实验来测试数据表。该测试需要一种新型设备来测试数字。莱特兄弟会创造一个风洞。 赖特风洞的娱乐 - 维基共享共享的 MLWatts

是的,你没听错,他们在1901年创造了一个风洞!

六英尺长的机翼隧道由废金属和自行车零件制成,但它产生了宝藏信息。兄弟们能够测试Lilienthal的数据表,并测试多种机翼类型,看看哪种空气动力学最多。这个装置对莱特兄弟制造的滑翔机的成功至关重要。测试还证明数据表是正确的,问题只是Smeaton系数。

对于没有学位或正规学校教育的情侣来说也不错。

1902年滑翔机测试

威尔伯莱特驾驶1902滑翔机准备嗡嗡作响的塔 - 莱特兄弟[公共领域],通过维基共享资源

这些测试将完全不同。兄弟们用风筝弦从地面上小心翼翼地飞起了他们的新滑翔机,并完善了另一个控制器。他们发现缺少尾部导致滑翔机在机翼扭曲的相反方向转弯。这次他们添加了尾巴,最终使它在测试显示它缺乏他们想要的控制之后可以移动。

兄弟们增加了可移动的尾部,创造了飞行所需的三轴控制

  • 翼翘横向运动
  • 上升和下降的前进电梯间距
  • 后舵左右舵

在9月至10月期间,他们进行了700到1000次滑翔机飞行,并且轮流完成了第一次真正的控制。

1903年,他们申请了他们的设计专利。飞行器本身没有专利,但控制器是。 美国专利, 821393 --1903

动力飞行

第一次动力飞行由莱特兄弟1903 ---约翰T.丹尼尔斯[公共领域],通过维基共享资源

莱特兄弟为他们的飞行器制定了控制装置,但是两件装备丢失了。他们仍然需要发动机和螺旋桨。兄弟们认为螺旋桨的设计很简单,但事实证明它比他们想象的要复杂得多。经过兄弟们的仔细检查,一艘船的螺旋桨将被证明对飞行毫无用处。飞机上的螺旋桨设计也没有真正的科学。他们必须从头开始创造螺旋桨设计。

经过兄弟之间的激战,他们决定将螺旋桨视为旋转升降装置;他们几乎像对待另一个翼部一样对待它。他们在创建螺旋桨设计(风洞)方面还有另一个优势。经过多次试验,他们创造了一个原型,根据奥维尔的数据66%的效率。 1997年,一组研究人员重建了莱特兄弟的第一个道具,并发现它实际上达到了82%的效率。不用说,这是对1903年代的技术 令人震惊 的成功。

下一个问题是让发动机为飞机提供动力。这对兄弟们来说也很困难。没有制造商创造出一种重量轻的发动机。他们自己也承担了这个企业。兄弟们问他们的一名员工查理泰勒 ,为他们建造一台发动机。泰勒在六周内制造了一个带铝块的发动机,以满足重量要求。在给泰勒的粗略草图中,兄弟们说他们需要一台发动机才能产生8马力。查理的发动机产生了12个。

1903年12月17日,兄弟们准备好了他们的机器,Wright Flyer I,进行测试。在兰利崩溃几个月之后,The Wright Flyer我在北卡罗来纳州的Kitty Hawk进行了三次飞行,每小时风速为27英里。最长的航班接近200英尺,高度约为10英尺;兄弟俩只认为它取得了部分成功。威尔伯觉得他们缺乏使用机器的经验,而且将它启动到空中的方法很差,导致部分成功。

无论如何限制胜利,它是第一次成功飞行的固定翼比空气飞行机重。正如你想象的那样,并不是引起全世界注意的盛大事件。除了莱特兄弟之外,只有五位目击者看到了这次飞行。除了目击者,上面的图片将是唯一的证据。尽管尝试了新闻稿,但这些航班几乎没有出现在任何报纸上。

认可和商业成功

Orville Wright驾驶Wright Model A 1908 --- CH Claudy [公共领域]拍摄的照片,来自Wikimedia Commons

这些兄弟花了几年时间修改他们的设计并试图获得出售他们飞机的合同。他们小心翼翼地避免在飞行中展示飞机,害怕竞争对手会窃取他们的设计。这导致美国和欧洲的许多报纸声称他们是骗子而不是传单。最终,他们设法与法国和美国陆军的购买者交谈,以投资他们的飞机。不过,两位买家都需要成功示范。

1908年,威尔伯将Wright模型A带到了法国,并于8月8日和9日进行了示威活动,震惊了旁观者。威尔伯毫不费力地转身并将飞机倾斜,甚至还进行了几次飞行动作。除了单人飞行之外,这对兄弟还在飞机上操纵了第二个乘客座位,主要是为了满足美国陆军的规格要求。威尔伯也把法国公众的成员带到了空中。成千上万的人看到了这些航班,莱特兄弟立即成名,并因其成就而备受赞誉。

同年9月,奥维尔在美国陆军的演示中又拍了一张A型。在9日的一次飞行中,奥维尔进行了第一次持续超过一小时的动力飞行。不幸的是,第二天与乘客的示威遇到了灾难。飞机上的螺旋桨分裂,将其撞向地面。一名陆军中尉因撞车事故受伤而死亡,奥维尔摔断了腿和一些肋骨。

1909年Orville将再次返回,通过军队的规范测试。模型A能够与乘客一起高空停留一小时并安全返回地面。兄弟俩获得了30,000美元的飞机奖励以及超过飞机所需飞行速度的额外奖励。

结论

莱特兄弟是垃圾场机械师,部分企业家和部分冒失鬼。他们的成就水平真的很难说。他们成功地创造了一台飞行机器,占政府项目投资的1/50。尽管受教育程度有限,但他们的实践经验填补了科学界无法弥补的空白。

当他们由具有"超级知识"的人给出的方程式不起作用时,莱特兄弟创建了他们自己的测试来修复这些公式。当他们获得的数据没有意义时,他们创建了自己的风洞来测试这些数据。当其他人花时间创造强大的引擎时,兄弟们利用他们的实践知识来加强飞行控制。当螺旋桨设计的科学和工程不存在时,他们自己创造了它。当他们的应用程序不存在轻量级引擎时,他们也创建了自己的引擎。

莱特兄弟是一个永恒的例子,说明私人热心企业家如何能够超越资金充裕和政府支持的组织。它们也是一个典型的例子,学位或头衔本身并不能使你有资格在努力中取得成功。经验,想象力和勇气通常是支付成功的货币。

对于所有小型商业人士,科技创业公司或他们车库中的梦想家来说,这些人应该是英雄,他们试图发明我们想象力的下一台机器。他们也是他们这个时代的冒险者,以他们那个时代无法想象的方式登上天空。兄弟设计的飞机可能比任何时代都要好,但它们本身就很危险。奥维尔和威尔伯每次上映时都会把生命交给他们。

他们的勇气,聪明才智和坚持不懈应该是我们都尊重的。飞行的巨大礼物以及它给我们带来的所有祝福在很大程度上归功于这两个修补器。

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