学生最喜欢的科普书:飞出地球的战车-人类的翅膀初长成——梦想与尝试
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    浩瀚无垠的星空、神秘莫测的宇宙空间一直吸引着人们的目光。人们渴望能像鸟儿一样,只要展开双翅,轻轻拍动,就可以自由自在地在蓝天之上飞翔。这是人类最初的飞翔之梦,至今在许多神话和传说之中找到它的蛛丝马迹。

    随着科技进步,人们对宇宙星空了解得越来越多,逐渐形成了系统的天文学说。这时,人们已经按捺不住内心之中那飞向蓝天的冲动了。飞翔不能只停留在梦想阶段,于是人们竭尽自己的智慧和才能,尝试着把飞翔之梦变为现实。

    从把模仿鸟儿的双翅制造的工具绑在身上,尝试像鸟儿一样飞翔,到制造专业的登天工具——热气球、飞艇、飞机等,人们奋斗了数千年,其中凝聚着无数人的努力和汗水。这一历程也记录了人类实现飞翔之梦的全部轨迹。在人类实现飞翔之梦的早期,人类的翅膀并不灵敏,人类在空中的飞行也像羽翼初长成的鸟儿一样,还谈不上自由自在。

    记录人类飞翔之梦的神话和传说

    在人类亘古不变的梦想中,最不可磨灭的就是对飞行的渴望。但是受当时科学技术的制约,这种梦想是无法实现的,于是就把这种理想寄托于神话和传说。古代的中国、希腊、罗马、埃及和印度等国创造了许多关于飞行的美妙神话故事,至今仍在流传。这些神话和传说中,人们自如飞行主要有以下几种方式:

    人类的翅膀初长成——梦想与尝试人有着翅膀,能够飞行

    中国古代神话中,相传招英负责管理黄帝的空中花园“悬圃”,招英是一个人脸马身的异类,背上有对翅膀,常在看管“悬圃”之余飞游四海,大声嗥叫。

    拥有翅膀的代达罗斯和伊卡洛斯西方神话中的天使们都有一双可爱的翅膀。比如,希腊神话中天使的代表形象便是那个赤裸着身子,蒙着眼睛,手执弓箭的小男孩丘比特,他身后的一对翅膀使他可以飞来飞去,用金箭射穿世俗的心。

    在古希腊神话中,有一个用蜜蜡黏成翅膀的传说:克里特国的王后帕西维与一头白毛公牛产下了人身牛头的怪物弥诺陶诺斯,荒淫凶恶的克里特王命令技艺高超的工匠代达洛斯建造了一座迷宫,将怪物囚禁起来。迷宫完工后为掩人耳目,克里特王将代达洛斯和他的儿子爱琴监禁在四面是海的克里特岛监狱。为了逃脱,代达洛斯悄悄地用蜜蜡和羽毛制成了两双翅膀,和儿子一起飞出了监牢。可是当他们飞越大海时,勇敢的爱琴产生了飞向宇宙的冲动。他不听父亲的劝告执意飞向太阳,最终蜡融化了,翅膀断了,爱琴坠海而亡。后人为了纪念他,把他葬身的大海取名为“爱琴海”。

    人吃了“仙药”有了“道行”,会腾云驾雾

    嫦娥飞天在我国古代传说中,最美丽动人的要算家喻户晓的“嫦娥奔月”了:在远古时代,有一位美丽的女子叫嫦娥,她是射日勇士后羿的妻子。有一天,由于后羿射日有功,昆仑山上的西王母娘娘赐给他一葫芦灵丹,说是两人各吃一半可以长生不老,一个人全吃下就会升天。嫦娥听了感到十分高兴和惊奇,偷偷地把葫芦里的灵丹全吞下去了。然后她走出门外,望着夜空中的明月,不觉灵丹起了反应,身不由己地飘飞起来。于是嫦娥告别人间,直飞云霄。经过漫长的飞行,她来到了广寒宫。从此,嫦娥在月宫定居下来,成为一位青春永驻的仙女。

    还有传说战国时,郑国人列子,名叫列御寇,是道家,他修仙得道,能驾着风飞行,来去自由。

    这些神话故事千古流传,也寄托了人们对飞天美好的向往。

    人拿着 “法宝”,就会飞行

    最简易的“法宝”是童话故事里女巫施有魔法的“飞天扫帚”。手指细长,鼻子尖直,发如枯草,头戴尖顶小帽,骑着扫帚从一家屋顶飞到另一家屋顶,这是中世纪女巫的经典形象;在古阿拉伯神话《一千零一夜》中,有着一种编织精美、灵活机动的毛毯;在我国神话小说《封神榜》里,有哪吒的风火轮,这些都是可以上天的神物。

    在飞天神话里,人们除了可以利用没有生命的飞行器进行飞行外,还可以驾驶飞禽或神兽实现飞行。比如轩辕黄帝可以骑龙上天,《西游记》中唐僧的坐骑是小白龙,等等。

    从人有翅膀,或者拥有魔毯、飞龙,到得道成仙,无不带有浪漫色彩。我国晋朝人写的一部著作中,记述了古人乘坐飞船横空遨游、浪迹星海的故事,说是在尧舜时代,人们制造了一艘巨大的飞船,飞上太空,在星海中飘浮。这艘飞船在太空12年往返飞行一次,可以飞到月球降落,也可以作星际航行。在3000多年前印度的神话传说中,也有去月球旅行的幻想。在科技不发达的时代,人们的幻想终究是幻想,并不能变为现实,而只能用这些美丽动人的神话来表达意愿,寄托希望罢了。但这些神话传说在人们心目中确立了坚定的飞行目标,成为人类探索飞行的动力。

    知识点

    宇宙

    在汉语中,“宇”和“宙”本来是两个单独的词语。“宇”的意思是上下四方,即所有的空间;“宙”的意思是古往今来,即所有的时间。所以“宇宙”就有“所有的时间和空间”的意思。西方早期对宇宙的理解则侧重于从混沌之中产生秩序。

    从东西方对宇宙的理解中,我们不难看出中国古人强调的是宇宙空间和时间的整体性,而西方人强调的则是宇宙的秩序。实际上,空间与时间的整体性以及有序的秩序性都是宇宙的特点。随着天文学的产生和发展,人们对宇宙的认识逐步清晰起来。现在,人们一般认为:宇宙是由空间、时间、物质和能量,所构成的统一体。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统,包括其间的所有物质、能量和事件。

    从木鸟到扑翼机的飞翔尝试

    在人类征服自然的过程中,涌现出大量与航空有关的技艺和发明,有的发明本身就是现代飞行器的原始模型。

    在古代,我国人民就对航空技术的发展作出过许多杰出贡献。早在2000多年前的春秋时代,我国著名的建筑匠鲁班,曾制造过能飞的木鸟。在《墨子·鲁问篇》中记载:鲁班“削竹木以为鹊,成而飞之,三日不下”。这可以说是世界上最早的航空模型。

    古时的双节火箭

    东汉时代,王充在他著的《论衡·儒增篇》中,曾论述了木鸟飞天的可能性。科学家张衡还曾制作过一只身上有翅膀、腹中有机关、能飞数里的木鸟。

    西汉年间开始有人制作风筝,后来民间十分盛行。

    11 世纪左右,我国人民已制造了火箭。这是一种原始火箭,是现代火箭的雏形。它用纸糊成一个筒,把火药装在筒内,然后把这个药筒绑在箭杆上。药筒前头封闭,后头开口。火药燃烧时从后口喷出大量气体,利用反作用力推动火箭前进。我国古代劳动人民不但发明了火箭,而且将火箭用于军事,如用火箭攻击敌营等。据古书记载,1126 年,宋、金的开封府之战,宋将就用火箭抗击金兵。

    14世纪,我国明代的一位心灵手巧的工匠万户进行了人类历史上第一次借助火箭的力量飞行的试验。

    明朝官吏万户 第一个试图利用火箭飞天的人

    他设计了会飞的“飞龙”火箭。这种木质雕刻的火箭筒可以飞行1000米。一天,万户把椅子架起来,把47 枚火箭捆在椅子后面。他自己高兴地坐在椅子上,让助手同时点燃这47 枚火箭。霎时,火箭被点燃了,可惜,一声巨响,爆炸了,只见硝烟弥漫,碎片纷飞,再也找不到万户本人了。

    万户的勇敢尝试虽遭失败,却被6个世纪以后的国际航天史学家公认为人类试图利用火箭升空的首次壮举。现在看来,万户的确是进行了一次科学探索。世界科学家们为纪念万户献身航天事业的伟大创举,就将月球背面的一个火山口命名为“万户”火山口。

    欧洲一些国家同样存在着与我国类似的飞行研究和尝试,但在时间上,有记载的比我国晚得多。

    1507年,一位名叫约翰·达米安的人,身穿翼衣,从苏格兰的斯特林城堡往下跳,准备飞到法国去,结果是坠地摔断了大腿骨。

    传说莎士比亚作品中李尔王的父亲布拉德曾给自己造了一副翼,并试图利用这副翼,从阿波罗宫出发,飞越该城上空,结果坠地身亡。

    在经历了多次失败后,人类逐渐认识到单纯利用羽翼是不可能飞行的。1680年,一位名叫齐奥凡尼·波莱里的意大利人,在《运动的动物》一文中,详细地论述了人类离开机器的帮助不可能在空中支撑住自己体重的道理。这篇文章从理论上阐明了人类生理上的局限性。于是,人们逐渐开始寻找一种机械的方式。扑翼机就是这个阶段的产物。

    所谓扑翼机,就是机翼能像鸟的翅膀那样上下扑动的飞行器。这种设想比过去“插翅而飞”的方案有了改进,但光靠人力还是难以飞起来。文艺复兴时期的达·芬奇,虽然是位杰出的画家,但他对飞行却抱有高度的热忱,也是研究扑翼机的著名人物。他的具体设想是:人俯卧在扑翼机中部,脚蹬后顶板,手扳前部装有鸟羽的横杵,就像划桨一样扇动空气,推动飞行。

    早期的扑翼机

    自达·芬奇之后,有位土耳其人穿了一件宽大的带框架的斗篷,利用扑翼原理飞行,不料框架经受不住空气阻力而折断,这位土耳其人不幸遇难。1678年,法国一位叫贝尼埃的人也制了一架扑翼机。他在肩上担两根杆子,杆端各装一对铰接的长方翼片。杆端向上摆动,翼片收拢,向下摆动,翼片展开。经过多次实验,贝尼埃始终未能成功。1784年,法国人热拉尔设计了一架别具一格的扑翼机,不但装有火药发动机,而且还装有一个方向舵和一个弹簧着落装置,这体现了他非凡的创造力。但由于热气球当时已成功升上天空,航空爱好者兴趣随之转移,他设计的扑翼机始终没有进行飞行试验。

    扑翼机和带翼飞人相比是一种进步,然而在本质上仍是仿鸟的人力飞行。这种影响一直延伸至飞机发明前夕。

    知识点

    鸟会飞的原因

    鸟类的体型呈流线型,双翅鼓动,即可借助空气的浮力上升。其骨骼坚薄而轻,但是各处的骨头要么是一个完整的骨片,要么相互愈合在一起,相当牢固。鸟类体型以及骨骼的这些独特的结构,减轻了重量,加强了支持飞翔的能力。

    鸟的胸部肌肉非常发达,还有一套独特的“双重”呼吸系统,与飞翔生活相适应,保证了鸟在飞行时的氧气充足。另外,在鸟类身体中,骨骼、消化、排泄、生殖等各器官机能的构造,都趋向于减轻体重,增强飞翔能力方向发展。

    其实,鸟类之所以拥有这些特点,能够自由飞翔,主要得益于亿万年的进化。说到底都是为了生存的需要,如果鸟儿不需要飞翔就能生存的话,估计它们也不会如此折腾,不会飞的鸵鸟就是一个例证。

    飞行器是人类飞翔的翅膀

    通过前人的探索和尝试,人们逐渐认识到单纯利用羽翼是不可能飞行的。人类只有借助机器的帮助,才有可能在空中支撑住自己的体重。我们把这种能够帮助人类飞行的机器,统称为“飞行器”。飞行器是人类能够飞行的翅膀。

    现在,飞行器的种类越来越多,并且功能也在不断完善。按照飞行环境和工作方式的不同,我们可以把飞行器分为三类:航空器、航天器、火箭和导弹。

    航空器是主要在大气层内飞行的飞行器。任何航空器都必须产生一个大于自身重力的向上的力,才能升入空中。根据产生升力的基本原理不同,航空器分为轻于同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类。前者靠空气的静浮力升空;后者靠与空气相对运动产生升力升空。根据构造特点还可进一步分为下列几种类型:

    轻于空气的航空器的主体是一个气囊,其中充以密度较空气小得多的气体(氢或氦),利用大气的浮力使航空器升空。气球和飞艇都是轻于空气的航空器。

    重于空气的航空器的升力是由其自身与空气相对运动产生的。常见的主要包括固定翼航空器和旋翼航空器两类,另外还有像鸟飞行一样的扑翼航空器和新近出现的倾转旋翼航空器。

    航天器又称空间飞行器,主要是在大气层外空间飞行的飞行器。航天器在运载火箭的推动下获得必要的速度进入大气层外空间,然后在引力作用下完成类似于天体的轨道运动。航天器为了完成航天任务,必须具备发射场、运载器、航天测控和数据采集系统、用户台站以及回收设施。航天器可分为无人航天器和载人航天器。根据各自的用途和结构形式,航天器还可往下细分类,用图表示如下:

    无人航天器按照飞行和工作方式分为人造地球卫星和空间探测器。人造地球卫星简称人造卫星,是数量最多的航天器,约占航天器总数的90%以上。 它按用途分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。科学卫星用于科学探测和研究,主要包括空间物理探测卫星和天文卫星等。应用卫星是直接为国民经济和军事服务的人造卫星。应用卫星按用途分为通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星等。

    空间探测器又称深空探测器,按探测目标分为月球探测器、行星探测器和行星际探测器。各种行星和行星际探测器分别用于探测金星、火星、水星、木星、土星和行星际空间。

    载人航天器按照飞行和工作方式分为载人飞船、空间站和航天飞机。载人飞船包括卫星式载人飞船和登月载人飞船。空间站又称轨道站或航天站,是航天员在太空轨道上生活和工作的基地。航天飞机和空天飞机既是航天器又是可重复使用的航天运载器。

    火箭是以火箭发动机为动力而升空,可以在大气层内或大气层外飞行的飞行器;导弹是一种飞行武器,弹体带有战斗部,依靠制导系统控制其飞行轨迹。

    关于各类飞行器的发展历程、原理、结构、用途等内容,我们会在下面的相关章节中给读者详细介绍。

    知识点

    八大行星

    历史上曾流行“九大行星”的说法,即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星,现在为什么又成了“八大行星”了呢?

    原来,在2006年8月24日于布拉格举行的第26界国际天文联会中通过的第5号决议中,冥王星被划为矮行星,并命名为小行星134340号,从太阳系9九大行星中被除名。所以现在太阳系只有8颗行星。也就是说,从2006年8月24日11时起,太阳系只有8颗大行星,即:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

    热气球实现了人类的飞翔之梦

    人类飞行的梦想是从热气球开始实现的。热气球也是人类制造的第一种成功的载人飞行器。

    早在公元前3世纪,人类就发现了气球升空的原理。这应该感谢古希腊科学家阿基米德。他有一个最著名的故事是在洗澡的时候,从浴缸里溢出去的水中悟出了最简便的计算物体体积的方法,从而可以求出各种物体的比重。他还发现,任何一个物体,在液体中受到的浮力,等于它所排开的同体积的液体重量。这叫阿基米德定律,又叫浮力定律。当时阿基米德只是用水做的实验,因而它的应用当时也只限于水。

    直到16世纪末、17世纪初的时候,意大利科学家伽利略将阿基米德的浮力定律由液体引申到气体。他发现,空气是有浮力的,如果一个物体的比重比空气轻,它就会浮升到空中去,就像轻于水的物体会浮在水面上的道理一样。

    我国早在汉武帝时代,淮南王刘安的门客们编写的《淮南万毕术》中就记有“艾火令鸡子飞”。 到了五代时期,莘七娘随夫去福建打仗时,将松脂灯用于军事联络上。松脂灯是用竹篾扎成方架,做成大灯,点燃置于托盘上的松脂,上升的松烟把灯笼托起。

    到了元朝,曾使用带颜色的“灯球”当军事联络信号。松脂灯也称“孔明灯”,在民间流传范围很广。这可以说是世界上最早的热气球。

    孔明灯第一个发明轻于空气的浮空器(轻于空气的航空器称为浮空器)发明家,其发明灵感并不是来源于理论的推断,而是从自然中得到的启发。热气球的发明人蒙哥尔费兄弟是法国的造纸工人。当他们看到碎纸片在篝火上飞舞时,产生了利用热空气制造飞行物的念头。1783年6月,他们公开表演了自己制作的热气球。该气球用纸和亚麻布糊成,直径约10米,内部灌入燃烧湿草和羊毛产生的热烟,把大球鼓了起来。有史以来第一批空中旅客:一只羊、一只鸡和一只鸭,被人们放进热气球下面系着的吊篮里。一会儿,浓烟充满了气球,这只彩球徐徐升起。8分钟后,气球和吊篮降落在两千米以外的森林里。这一次成功的表演,大大鼓舞了人们:动物既然能上天,人也一定能上天。

    完成了动物升空的飞行后,蒙哥尔费兄弟着手准备载人飞行的试验。那么让谁来乘坐这只气球呢?法国国王想让两名已经被判处死刑的罪犯来乘气球飞行,并且说,一旦他们完成这次乘坐蒙哥尔费气球的任务,就可以免去一死,并恢复自由。这时一名叫罗齐尔的热气球爱好者说:“第一个乘热气球飞行的荣誉绝不能给一个罪犯。”他请求法国国王将第一次升空的荣誉授给自己。于是,他成为第一个进行飞行试验的勇士。

    1783年10月15日,罗齐尔乘热气球升到26米的空中。在以后的几天里,他又分别上升到了64米、80米和99米的空中。在最后一次飞行中,他还搭载了另一名乘客。1783年11月15日,罗齐尔和达兰德斯在巴黎乘一只高23米、直径15米的巨大热气球在路易十六国王和许多市民面前进行了升空表演。

    蒙哥尔费兄弟的热气球

    罗齐尔最终得到了他盼望已久的荣誉,他和达兰德斯,还有热气球的发明者蒙哥尔费兄弟,都被选为法国科学院院士。

    气球的成功升空不是偶然的,而是和当时科技与生产力水平密切相关。从纺织工业开始的工业革命提供了既结实又很轻的纺织品,1766年,人们又发现了氢气,这都为气球的发展提供了条件。1785年,法国人布郎夏尔和美国富商杰弗利斯乘氢气球从英国的多佛尔跨越英吉利海峡抵达法国海岸。尽管这次飞行成功得很勉强,但毕竟是人类第一次从空中飞越大海,所以仍具有巨大的历史意义。从此,实用气球诞生并得到了应用。

    18世纪法国大革命时期,革命政府曾用气球作侦察,获得极大成功。1871年普法战争巴黎被围困期间,曾用气球载人和送信,4个月中放出几十个气球,送出3万多封信件和150多人。美国在南北战争时期也更大规模地使用了气球。另外,气球也用于研究大气(1850年),对科学研究的发展作出了贡献。

    飞机问世以后,气球在军事上仍然有它的“用武之地”。第一次世界大战期间,气球曾被用来作为“空中观察哨”,监视敌人的军事行动。第二次世界大战期间,气球还被用来执行防空和轰炸任务。英国曾在伦敦周围摆下“气球阵”,用系留气球筑成一个“拦阻网”,阻止德国轰炸机进入。1944年,日本施放了9000多个气球,载着炸弹越过太平洋轰炸美国本土。

    现在的热气球气球在航空器中虽然是最简单的飞行器,但用处却很多。现在,气球主要用于气象探测、污染监测、科学研究和技术试验,在军事上还可用于侦察、通信中继、跳伞训练、投掷宣传品、拦阻敌机,还可用于靶机回收、人员救生和运输等,真可谓“老当益壮”。

    总之,载人气球从1783年开始,发展成为一种多用途的飞行器,其中凝聚了许多发明家的才智和心血。特别是当今人类已经能登上月球的时候,更不要忘记这样的辉煌是从一个小小的纸灯笼开始的。

    知识点

    大气层

    大气层是包围在地球周围的一层很厚的气体,厚度在1000千米以上,但没有明显的界线。随着高度的不同,大气层表现出不同的特点。根据不同高度的大气层表现出的不同特点,科学家把整个大气层分为5层。这5层从下往上分别是对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。

    大气层的成分是氮气、氧气、氩气、二氧化碳以及少量的稀有气体和水蒸气。按体积计算,氮气约占781%,氧气约占209%,氩气约占093%,二氧化碳、稀有气体和水蒸气约占07%。

    在地球引力的作用下,大气层犹如一层保护伞,被牢牢地吸引在地球的周围,保护着地球上的一切。现在已经发现,太阳系的其他行星也有各自的大气层,其组成成分各不相同。

    可以控制飞行方向的飞艇

    当我们看到早期的气球设计图时会发现,几乎所有的设计图都毫无例外地设计了“帆”或是画上了“桨”。因为当时的设计人员错误地认为,比空气轻的飞行器就像比水轻的船在水中航行一样,安上了“桨”和“帆”就能使气球保持航向,沿着预定的航线行驶。

    飞艇的构造过了很长时间人们才认识到,气球只能随着气流的移动而飘动,因此,“帆”和“桨”都是多余的。要使气球成为可控的航空器,必须增加新的技术成分。于是,气球就演变成另一种更实用的航空器——飞艇。

    “飞艇是一种有推进装置、可控制飞行的轻于空气的航空器。”从以上定义可以看出,它是一种轻于空气的航空器,也就是说它的上升力是来自充填飞艇的气体,这一点是与气球相同的。但它与气球又有本质性的差别,它装有推进装置,并可控制飞行方向,也可以说是一种可操纵的气球。

    飞艇可分为三种:软式飞艇、半硬式飞艇和硬式飞艇。软式飞艇和半硬式飞艇的形状是靠气囊内的气体压力来“维持”;而硬式飞艇的艇体是由刚性的骨架和外罩蒙布(或薄铝片)构成,其外形与气囊内的气体压力无直接关系。

    以上是对飞艇知识的简单介绍,下面让我们回过头来看看飞艇的兴衰。

    1784年,法国的一位技术军官设计了一艘可以进行控制飞行的飞艇。这位军官名叫梅斯尼埃,后来在战争中阵亡,死时已是一位将军。他设计的飞艇利用气囊内气体的压力来保持它的形状,这个原理和现在应用的软式飞艇的原理基本相同。

    飞艇的外形酷似一支雪茄烟,这种外形很适用于飞艇,因而后来竟成了飞艇的“通用外形”。为了使飞艇能够依靠自身的动力飞行,他还为飞艇设计了3个双叶片的螺旋桨。当时因为人类还没有研制出发动机,他设想用一个由80人组成的乘务组以人力来驱动螺旋桨!这种想法虽然最终未能实现,但他的整个设计却是一个伟大的创举。在飞艇的发展过程中,梅斯尼埃“功不可没”。

    后来,有一个叫梅森的英国人,他所制造的一个小型飞艇,靠发条装置驱动螺旋桨来推动,每小时可飞行8千米。但这个飞艇是一个不可操纵的飞艇。

    世界上第一艘可操纵的飞艇是一个叫吉法德的法国人制造的。他把船上的发动机安在了飞艇上,让发动机来带动或推动飞艇前进和升空。这艘飞艇长44米,直径12米,飞艇上安装了一个蒸汽发动机,这台发动机可以驱动一副3个叶片的螺旋桨。1852年9月,吉法德操纵飞艇从巴黎的马戏场起飞,以每小时8千米的速度飞行,3个多小时后,在离巴黎大约28千米之外的德拉普降落。因为这个飞艇的升高是采用热气球的原理,而前进是采用了螺旋桨,所以说人类进行了有动力的半操纵飞行。

    吉法德的第一艘飞艇世界上第一艘能持续飞行的飞艇,是法国军官勒纳尔和克雷布设计的。这艘名叫“法国号”的飞艇,装有一台9 马力的发动机,飞行时速可达到20千米左右,而且还可进行全方向操纵。

    以上这些飞艇基本沿用了气球的结构形式,即软式结构。软式结构的飞艇刚度较差,而且无法做得很大,运载能力和飞行时间都受到很大限制。

    19世纪末,铝合金问世,由于它很轻,又很坚固,很快就被用来制造飞艇。人们用铝杆做骨架,用薄铝板做气囊外壳,制成了硬式飞艇。硬式飞艇技术由德国人齐柏林开创。

    从1887年开始,齐柏林就计划建造一只不同以往的,能够完成长途运输和空中作战等多种任务的大型飞艇。他的这种硬式结构的特点是,艇身全部采用铝制架制成,框架外部有织物蒙皮。框架把飞艇分成十几个舱室,每个舱室中放置一个气囊,一艘飞艇的气囊由十几个小气囊组成。

    巨型商业飞艇齐柏林飞艇开创了轻航空器新时代。1909年,齐柏林创办了世界上第一家民用航空公司——德莱格飞艇公司,利用飞艇开始了空中运输业务。航空史上的飞艇时代从此开始。

    飞艇问世后,被用于军事。1914年,第一次世界大战爆发,同年8月5日夜,德国的齐伯林飞艇首次轰炸了法国列日要塞;1914年12月19日,齐伯林飞艇首次轰炸了英国本土;1915年3 月20日又轰炸了巴黎;1915年8月5日,德国又出动5 艘齐伯林飞艇轰炸伦敦。

    飞艇的体积大,速度低,灵活性很差,因而极易受到攻击。同时,由于飞机的性能不断提高,所以飞艇在军事上的应用从第一次世界大战后期开始逐步被飞机取代。但民用运输中仍应用飞艇。

    在民用飞艇方面,德国一直居领先地位。1929年,德国制成巨型商业飞艇“齐伯林伯爵号”,曾载客16人首次进行了环球飞行。1936年,德国制成了“兴登堡号”飞艇,艇长245 米,直径约40米,曾10次往返于德国和美国之间,运送旅客1000余人。

    1937年5月6日“兴登堡号”飞艇爆炸

    1937年5 月6 日,“兴登堡号”飞艇越过大西洋,正准备在美国新泽西州降落时,大气中的静电点燃了飞艇泄出来的氢气。瞬时间,引发了熊熊烈火。97名旅客中有37位不幸罹难。这次航空史上的大悲剧,导致了飞艇的衰落。自此以后,作为运输工具的飞艇逐渐“销声匿迹”了。

    直到20世纪70年代,由于能源危机和环境问题,人们想到曾辉煌一时的飞艇时代。飞艇节省能源并可降低环境污染,同时为了满足一些大型、不可分的整体货物运输要求,人们提出了以现代技术为基础,并采用安全的升力气体——氦来开发新一代飞艇。由此也引发了一些国家,如英国、美国等,开始进一步探讨、论证现代飞艇的各种方案,并制造了一些试验艇。

    随着现代科技的发展,新能源、新材料、新设备被配置到飞艇上,使古老的飞行工具焕发出新的活力。现在的飞艇,在民用领域,主要探讨定期航班、旅游、航测、环保监测、大型货物吊运、海上救援等用途;在军用领域,主要探讨反潜、预警、布雷、巡逻、侦察等任务的适用性。

    知识点

    密度与浮力

    热气球和飞艇是怎样借助空气的浮力上升的呢?其实,这里的秘密在于气体的密度。根据阿基米德定律,我们可以知道,在气体或液体中,物体所受到的浮力等于它所排开的同体积的气体或液体的重量。热气球和飞艇中所填充的气体密度都比空气小,这样一来,它们所排开的同体积的气体的重量就要比热气球或飞艇的重量大。也就是说,热气球和飞艇所受地浮力要比自身的重力大,它们在浮力的作用下便可以升空了。

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