早期的飞行机器

早期的飞行机器在第一架成功的载人飞机和一千年前最早的飞机之前的一个多世纪开始。

原始的开始

传奇
从最早的时候起,就有传说中的男人装载飞行装置或将鸟状翅膀,加固的斗篷或其他装置绑在自身上并试图飞行,通常是从塔上跳下来。 Daedalus和Icarus的希腊传说是最早落到我们身边的传说之一。 根据奥维德的说法,代达罗斯将羽毛绑在一起模仿鸟的翅膀。 其他古老的传说包括印度维玛纳飞行宫或战车,以西结的战车,各种关于魔毯的故事,以及神秘的英国国王布拉杜德,他们想起了飞翔的翅膀。

高塔跳跃
最终有些人试图建造真正的飞行装置,通常是鸟形的翅膀,并试图从塔楼,山丘或悬崖上跳下来。 在这个早期阶段,不了解升力,稳定性和控制的物理问题,并且当装置缺乏有效的水平尾翼或翼太小时,大多数尝试以严重伤害或死亡结束。

在公元1世纪,中国皇帝王莽招募了一名专门的侦察兵与鸟类羽毛绑在一起; 据称他滑行了约100米。 公元559年,据说袁黄头在强迫塔楼跳跃后安全降落。

在中世纪的欧洲,最早记录的塔楼跳跃可追溯到公元852年,当时阿巴斯·伊本·菲尔纳斯在西班牙科尔多瓦跳了起来,据报道他用秃鹰的羽毛遮住了他的身体,并在他的手臂上贴了两个翅膀; 在着陆时,据说他已经坠毁并且背部受伤,一些评论家认为他缺乏尾巴。 公元1010年,马姆斯伯里的英国僧侣Eilmer乘坐原始滑翔机从马姆斯伯里修道院的塔楼飞来。 据说埃尔默在着陆前飞行了200码(180米),打破了双腿。 艾尔默后来评论说,他没有进一步飞行的唯一原因是他忘了给他的机器尾巴。 这一系列活动之后出现了几个世纪的平静。

跳跃在1496年复活,Seccio在纽伦堡摔断了双臂。 1507年,约翰·达米安(John Damian)绑在鸡翅膀上,从苏格兰的斯特灵城堡(Stirling Castle)的墙壁上跳下来,摔断了他的大腿,后来他把失败怪罪于没有使用鹰羽。

类似的尝试一直持续到19世纪初,只取得了一定程度的成功。 弗朗西斯·威尔比(Francis Willughby)在1676年发表的一项建议,即人类的双腿在力量上比武器更具有可比性,只有偶尔的影响力。 1793年5月15日,西班牙发明家DiegoMarínAguilera从CoruñadelConde城堡的最高部分用滑翔机跳下,高度约为5或6米,滑行约360米。 直到1811年,阿尔布雷希特·伯布林格(Albrecht Berblinger)建造了一架鸟类飞行器并跳入了乌尔姆(Ulm)的多瑙河(Danube)。

早期的风筝
风筝是在中国发明的,可能早在公元前5世纪就被墨子(也是莫迪)和鲁班(还有拱墅班)发明。 这些叶子风筝是通过在分裂的竹框架上拉伸丝线而构建的。 最早的中国风筝是扁平的(不是弓形的),通常是长方形的。 后来,无尾风筝结合了稳定的弓形线。 设计经常模仿飞虫,鸟类和其他野兽,无论是真实的还是神话的。 有些人配有琴弦和口哨声,可以在飞行时发出音乐声。

公元549年,用纸制成的风筝被用作救援任务的信息。 古代和中世纪的中国资料列出了风筝的其他用途,用于测量距离,测试风,提升人员,信号和军事行动的通信。

在进入印度后,风筝进一步演变成战斗机风筝。 传统上,这些是小的,不稳定的单线扁平风筝,其中线张力仅用于控制,并且磨蚀线用于切割其他风筝。

风筝也遍布波利尼西亚,直至新西兰。 用布和木头制成的拟人化的风筝被用于宗教仪式,向众神祈祷。

到了1634年,风筝已经到达了西方,其中有一个带有尾巴的钻石风筝的插图出现在贝特的自然和艺术之谜中。

载人风筝
据信,载人风筝在中国古代广泛使用,用于民用和军用目的,有时也被强制作为惩罚。

在公元7世纪左右引入中国风筝之后,日本也出现了载人风筝的故事。 据说,曾经有一项针对载人风筝的日本法律。

1282年,欧洲探险家马可波罗描述了当时的中国技术并评论了所涉及的危害和残酷。 为了预测一艘船是否应该开航,一名男子将被绑在一个有长方形网格框架的风筝上,后来的飞行模式用来暗示前景。

转子翅膀
自公元前400年以来,一种用于垂直飞行的转子的使用以竹制直升机的形式存在,这是一种古老的中国玩具。 通过滚动附着在转子上的棒来纺制竹制直升机。 旋转产生升力,玩具在释放时飞行。 哲学家葛洪的着作“宝珀子(拥抱简洁大师)”于317年左右写成,描述了在飞机上使用可能的转子的伪造:“有些人用枣树内部的木材制作飞行汽车[feiche飞车],使用固定在返回刀片上的牛皮(带子),使机器运动“。

类似的“moulinetànoix”(坚果上的转子)出现在公元14世纪的欧洲。

热气球
从远古时代开始,中国人就明白热空气的上升,并将这一原理应用于一种叫做天灯的小型热气球。 天灯由一个纸球组成,在其下方或内部放置一个小灯。 传统上,天灯是为了娱乐和节日而推出的。 根据约瑟夫·李约瑟(Joseph Needham)的说法,这些灯笼在公元前3世纪就已在中国出名。 他们的军事用途归功于诸葛亮将军,据说他曾利用他们来吓唬敌军。

有证据表明,中国人还在18世纪前数百年使用气球“解决了航空导航问题”。

复兴
最终,一些调查人员开始发现并定义了一些科学飞机设计的基础知识。 动力设计要么仍由人力驱动,要么使用金属弹簧。 英国人罗杰·培根(Roger Bacon)在他的书“De mirabili potestate carto et naturae(Secrets of Art and Nature)”(1250)中预测了未来设计的气球,其中充满了未指定的以太和人力驱动的鸟类。

列奥纳多达芬奇
列奥纳多达芬奇研究鸟类飞行多年,合理分析它并预测空气动力学的许多原理。 他明白“一个物体提供的空气阻力与空气对物体的阻力”。 牛顿不会在1687年之前公布第三运动定律。

从15世纪的最后几年开始,他就飞行机器和机械设备编写和描绘了许多设计,包括ornithopters,固定翼滑翔机,旋翼机和降落伞。 他的早期设计是人力驱动的类型,包括ornithopters和旋翼机,然而他开始意识到这种不切实际,后来转向控制滑行飞行,也勾勒出一些由弹簧驱动的设计。

在1488年,他画了一个悬挂式滑翔机设计,其中机翼的内部部分是固定的,并且一些控制表面朝向尖端提供(如在鸟类的滑翔飞行中)。 虽然他的画作存在并且原则上被视为具有飞行价值,但他自己从未参与其中。 他为1496年的试飞而建造的模型没有飞行,其他一些设计,如四人螺旋式直升机,也有严重的缺陷。 他画了一篇关于c中鸟类飞行器设计的文章。 1490。

直到1797年达芬奇的工作仍然未知,因此对未来三百年的发展没有任何影响。 他的设计也不是基于特别好的科学。

比空气轻

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气球
现代的轻于空气飞行的时代开始于17世纪早期,伽利略的实验中他表明空气有重量。 大约在1650年,Cyrano de Bergerac写了一些奇幻小说,其中他描述了使用物质(露水)上升的原理,他应该比空气更轻,并通过释放一定量的物质来下降。 Francesco Lana de Terzi测量了海平面的空气压力,并在1670年提出了第一个科学可靠的空心金属球形式的提升介质,所有的空气都被抽出。 这些比排出的空气轻,能够举起飞艇。 他提出的控制身高的方法至今仍在使用; 通过携带可能落到船外以获得高度的压载物,并通过使提升容器通风以降低高度。 在实践中,德特兹的球体会在气压下坍塌,进一步的发展必须等待更实用的提升气体。

欧洲首次记录的气球飞行是由巴西牧师BartolomeudeGusmão制作的模型。 1709年8月8日,在里斯本,他制作了一个小型的热气球纸,下面燃着火,在约翰五世和葡萄牙宫廷前面将它抬起约4米(13英尺)。

在18世纪中叶,蒙哥菲尔兄弟开始在法国试验降落伞和气球。 他们的气球是由纸制成的,并且使用蒸汽作为提升气体的早期实验由于其在冷凝时对纸张的影响而短暂存在。 为了一种蒸汽而误吸烟,他们开始用热的烟雾气球填充他们的气球,他们称之为“电烟雾”。 尽管没有完全理解工作原理,他们还是成功发射了一些,并于1782年12月将一个20立方米(710立方英尺)的气球飞到300米(980英尺)的高度。 法国科学院很快邀请他们到巴黎进行示威游行。

与此同时,氢气的发现导致约瑟夫·布莱克在约1780年提出将其用作提升气体,尽管实际示范等待气密气球材料。 在听到蒙哥菲尔兄弟的邀请后,法国学院成员雅克查尔斯提供了类似的氢气球演示,这被接受了。 查尔斯和两位工匠,罗伯特兄弟,开发了一种橡胶丝的气密材料并开始工作。

1783年是乘坐热气球的分水岭。 6月4日至12月1日期间,五个独立的法国气球取得了重要的航空第一:

6月4日:蒙哥菲尔兄弟的无人热气球在Annonay下面的一个篮子里举起一只羊,一只鸭子和一只鸡。
8月27日:雅克查尔斯教授和罗伯特兄弟驾驶着一个无人氢气球。 在填充过程中通过化学反应产生氢气。
10月19日:Montgolfiers在巴黎的Folie Titon发射了第一次载人飞行,一个载有人类的系留气球。 飞行员是科学家Jean-FrançoisPilâtredeRozier,制造经理Jean-BaptisteRéveillon和Giroud de Villette。
11月21日:Montgolfiers与人类乘客一起发射了第一个自由飞行气球。 国王路易十六最初颁布法令判定被判刑的罪犯将成为第一批飞行员,但让 – 弗朗索瓦·皮尔特雷·德·罗齐尔和法官弗朗索瓦·德·阿兰德斯成功请愿获得这一荣誉。 他们在一个由柴火驱动的气球中漂流了8公里(5.0英里)。 距离9公里(5.6英里),25分钟
12月1日:Jacques Charles和Nicolas-Louis Robert在巴黎的杜乐丽花园(Jardin des Tuileries)发射了载人氢气球。 他们登上了大约1,800英尺(550米)的高度,经过2小时5分钟的飞行,在Nesles-la-Vallée的日落时降落,行驶了22英里(35公里)。 在罗伯特下车后,查尔斯决定独自提升。 这次他迅速上升到海拔约3000米(9,800英尺)的高度,在那里他又看到了太阳,但他的耳朵也遭受了极度的痛苦。
Montgolfier设计有几个缺点,尤其是对干燥天气的需求以及火灾产生的光线照射纸气球的趋势。 载人设计在气球底部有一个画廊,而不是第一个无人设计的吊篮,这使得纸张靠近火焰。 在他们的自由飞行中,De Rozier和d’Arlandes在他们出现时用水桶和海绵来扑灭这些火灾。 另一方面,查尔斯的载人设计基本上是现代的。 由于这些攻击,热气球被称为Montgolfière型和氢气球Charlière。

查尔斯和罗伯特兄弟的下一个气球La Caroline是一个Charlière,跟随Jean Baptiste Meusnier关于一个细长的飞船气球的建议,并且值得注意的是有一个带有气体的外壳包含在第二个内部气囊中。 1784年9月19日,它完成了巴黎和Beuvry之间超过100公里(62英里)的首次飞行,尽管人力驱动装置证明是无用的。

第二年1月,让·皮埃尔·布兰查德和约翰·杰弗里斯从多佛越过英吉利海峡到了查理尔的Bois de Felmores。 但另一种类似的尝试以悲剧告终。 为了提供耐用性和可控性,de Rozier开发了一个带有热空气和氢气袋的气球,这种设计很快被命名为Rozière。 他的想法是使用氢气部分进行恒定升力,并通过加热垂直导航并允许冷却热空气部分,以便在任何高度吹气时捕获最有利的风。 气球信封由金色皮肤制成。 在飞行开始后不久,de Rozier被火花点燃时被视为排出氢气,气球在火焰中升起,杀死了船上的人。 火花的来源尚不清楚,但建议包括静电或热风部分的火盆。

在18世纪后期,气球迅速成为欧洲的主要“愤怒”,首次详细了解了海拔与大气之间的关系。 到20世纪初,气球运动在英国很受欢迎。 这些私有气球通常使用煤气作为提升气体。 这大约有一半的氢气提升能力,所以气球必须更大; 然而,煤气更容易获得,当地的天然气工程有时为气球活动提供了一种特殊的轻量化配方。

在美国内战期间,联盟军队气球队使用了系留气球。 1863年,年轻的费迪南德·冯·齐柏林(Ferdinand von Zeppelin)作为波托马克联盟军队的军事观察员,首先作为一名气球乘客乘坐与联盟军队一起服役的气球。 那个世纪后期,英国陆军将在布尔战争期间利用观察气球。

飞船或飞艇
开发一种现在被称为飞艇的飞船(可操纵的)气球的工作在整个19世纪一直在零星地进行。

历史上第一次持续动力,有控制的飞行据信发生在1852年9月24日,当时Henri Giffard在法国从巴黎飞到Trappes 15英里(24公里)和Giffard飞船,一艘充满氢气和动力的非刚性飞艇通过3马力(2.2千瓦)蒸汽机驱动3叶片螺旋桨。

1863年,所罗门·安德鲁斯(Solomon Andrews)在新泽西州的珀斯安博伊(Perth Amboy)飞行了他的设计,这是一种无动力,可控制的飞船。 他于1866年在纽约市和纽约的牡蛎湾(Oyster Bay)之间飞行了一个后来的设计。 他在重力作用下滑行的技术通过改变升力来提供推进力,因为飞艇交替上升和下沉,因此不需要动力装置。

1884年8月9日,当法国陆军电动飞艇La France的Charles Renard和Arthur Constantin Krebs完成第一次完全可控的自由飞行时,又取得了进一步的进展。 这艘170英尺(52米)长,66,000立方英尺(1,900立方米)的飞艇在一台8.5马力(6.3千瓦)的电动机的帮助下,在23分钟内完成了8公里(5.0英里)的飞行,返回起点。 这是闭路上的第一次飞行。

这些飞机不实用。 除了一般脆弱和短暂,它们是非刚性的或至多是半刚性的。 因此,难以使它们足够大以承载商业负荷。

费迪南德·冯·齐柏林伯爵意识到,坚固的外框可以制造出更大的飞艇。 他创立了Zeppelin公司,其刚性的Luftschiff Zeppelin 1(LZ 1)于1900年7月2日首次从瑞士边境的博登湖起飞。该航班持续了18分钟。 分别于1900年10月和1900年10月24日的第二次和第三次飞行,以3米/秒(6.7英里/小时)的速度击败法国飞艇法国的6米/秒(13英里/小时)速度记录。

巴西人Alberto Santos-Dumont因设计,建造和飞行飞船而闻名。 他建造并飞行了第一个完全实用的飞船,能够进行常规的受控飞行。 凭借他的第6号飞船,他于1901年10月19日赢得了德意志德梅尔特奖,飞机从圣云起飞,环绕埃菲尔铁塔并返回起点。

到目前为止,飞艇已成为第一个可行的航空旅行形式。

比空气重:降落伞和风筝

降落伞
达芬奇的金字塔形降落伞设计几个世纪以来一直未发表。 第一个出版的设计是1595年出现在他的书籍Machinae novae(新机器)中的克罗地亚人Fausto Veranzio的同性恋者(飞行人)。基于船的帆,它包括一个横跨方框架并由绳索保留的正方形材料。 跳伞运动员被绳索从四个角落中的每个角落悬挂下来。

Louis-SébastienLenormand被认为是第一个用降落伞进行目击下降的人。 1783年12月26日,他从法国蒙彼利埃天文台的塔楼跳下,在包括Joseph Montgolfier在内的人群面前,使用一个14英尺(4.3米)的降落伞和一个坚硬的木制框架。

1853年至1854年间,路易斯·查尔斯·莱托尔(Louis Charles Letur)开发了一种降落伞滑翔机,其中包括一个伞状降落伞,下方有较小的三角形翅膀和垂直尾翼。 Letur在1854年坠毁后去世。

风筝
风筝在最近的航空史上最为显着,主要是因为它们的载人或提升能力,尽管它们在气象学等其他领域也很重要。

法国人Gaston Biot于1868年开发了一种升降风筝。后来,在1880年,Biot向法国航空航行学会展示了一种基于开口锥形的风筝,类似于风向袋,但附着在平坦的表面上。 载人风筝在1894年由Baden-Powell勋爵的兄弟Baden Baden-Powell上尉进一步发展,他在一条线上串起六角形风筝链。 1893年澳大利亚劳伦斯·哈格雷夫(Lawrence Hargrave)发明箱式风筝并在澳大利亚和美国进行了一些载人实验,这是一个重大的发展。 1905年12月27日,Neil MacDearmid在亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell)设计的大型箱式风筝 – 弗罗斯特国王(Frost King)中,在加拿大新斯科舍省的巴德克(Baddeck)高高举起。

到那时,气球被用于气象学和军事观察。 气球只能用于微风,而风筝只能用于强风。 在英国工作的美国人Samuel Franklin Cody意识到他们之间的两种工艺允许在各种天气条件下进行操作。 他开发了Hargrave的基本设计,增加了额外的升力表面,以在一条线上创建使用多个风筝的强大人工升降系统。 科迪对他的系统做了很多演示,后来又向皇家海军出售了他的四个“战争风筝”系统。 他的风筝也被用于高空携带气象仪器,并成为皇家气象学会的成员。 1905年,在Cody的监督下,英国陆军气球部分的Sapper Moreton被Aldershot的一只风筝抬起2600英尺(790米)。 1906年,科迪被任命为奥尔德肖特陆军航空学校Kiting的首席讲师。 他很快就加入了法恩伯勒新成立的陆军气球工厂,并继续为英国陆军开发战争风筝。 在他自己的时代,他开发了一种载人“滑翔机风筝”,它像一只风筝一样在一条绳索上发射,然后被释放以自由滑行。 1907年,科迪接着将一架飞机发动机安装在改装的无人驾驶“动力风筝”上,后者是他后来的飞机的前身,并在威尔士王子和王妃之前沿着悬挂在杆子上的电线飞到气球棚内。 1908年,英国陆军正式为其气球公司采用了他的战争风筝。

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