从飞行的诞生到第一次世界大战
采访
几个世纪以来，飞行一直让人类着迷:在希腊神话中，伊卡洛斯试图用羽毛和蜡制成的一对翅膀逃离克里特岛;滑翔飞行早在公元1010年就取得了不同程度的成功，而在18世纪80年代，成功的气球飞行也经常被记录下来。为了寻找现代动力飞行的起源，我参观了达克斯福德的帝国战争博物馆，会见了彼得·哈尔福德，并找出了从哪里开始……
彼得:嗯，早在1870年左右，差不多就是这样，当时人们正在试验蒸汽机为飞机提供动力，尤其是扑翼飞机。我们在达克斯福德有一个引擎的例子用来给实验性的扑翼飞机提供动力。一个非常小的引擎，贝克引擎，5马力。问题是，当然，它不仅是由铸铁之类的重材料制成的，你还必须携带水和燃料因为它是外部燃烧引擎，所以对航空来说不是特别成功。
本，所以蒸汽机并不是把我们带离地面的动力来源。但很快，人们开始试探性地迈出了起飞的步伐。重要的区别不在于设计，而在于材料。
Peter:嗯，主要的变化是找到足够坚固，但又足够轻的材料，这样你就能得到一个好的飞机的功率重量比。我们刚刚在达克斯福德展出了一些老爷车，比如宾利，重约2.5吨，发动机功率为200马力。当你在地面上的时候，这没问题，但是当你想把你的飞机举起来的时候，这是行不通的。所以，这就是航空领域的困难所在，不仅仅是发动机，飞机上的任何材料和制造方法都必须有利于动力与重量的平衡。
因此，巨大的变化正在发生——1903年，威尔伯和奥维尔·赖特首次进行了受控、动力和持续的比空气重的飞行。许多因素导致他们获得这个竞争激烈的头衔。
彼得:嗯，有两件事。官方的说法是他们有独立的目击证人和一张照片。在同一时期，或者大约在那个时候，在1903年，其他人也在试验类似的想法，但不幸的是，对他们和航空史来说，他们没有可验证的莱特兄弟拥有的证据但另一件事是，他们从很多很多的来源，新的想法和技术进步。他们做的一件事是，他们和一位工程师一起开发了一种铝制缸体。所以这些材料非常重要。他们现在可以有一个相对较轻的引擎来驱动他们的飞机。
在20世纪60年代早期，美国陆军抓住了查理·泰勒，他是莱特兄弟自行车店的工程师之一，作为航空史纪录片的一部分……
我做了马达里所有不同的部件，我甚至做了曲轴。我用一块32英寸长，6英寸宽，1英寸又5/8厚的实心钢做的。马达本身——从我开始工作到准备测试——花了6周的时间。50年前的事，但我记得就像昨天发生的一样。
本-不仅仅是材料的问题内部那个改变世界的引擎…
彼得:他们用的是轻质木材。木材的重要之处在于，它是直纹木材，这将非常坚固，但需要很轻，并有一个织物覆盖。这就是一些材料的问题开始的地方因为如果你把一个织物放在一个木制框架上，你可以把它拉得尽可能紧，但是如果大气条件不对，你的织物就会变松，气流就不能正常运行，所以你不会得到你期望的提升。另一个问题是你需要一个非常非常紧密的织物这样空气就不会穿过它，但是在它。莱特兄弟发现，女士内衣是实现这一目的的最佳材料。一种叫做“南方的骄傲”的布料织得很紧，但弹性不强。他们没有把许多女士的背心放在一起，而是用大片的背心来覆盖他们的飞机。所以，从最早的阶段起，各种各样的材料就非常非常重要。
也许，至少在某种程度上，这种对内衣的依赖使那些很快就会依赖飞机的人——军队——不再认真对待飞机……
彼得-莱特兄弟的成功飞行是在1903年，用现代术语来说，当时航空还没有出现在军方的雷达上。事实上，他们不愿意接受这个想法，甚至说，“这些都是新奇的想法”，“它永远不会流行”，诸如此类的话，这绝对是技术进步的典型特征。人们只会说:“哦，不，我们做我们以前做过的事。”数百年来，甚至数千年来，战争都是以非常相似的方式进行的。所以，主要的运输工具是动物，尤其是马、骡子等等。这就是第一次世界大战初期的情况。战场与一百多年前非常相似。
然而，本-莱特兄弟确实看到了他们的机器的潜力，并开始通过炫耀和创造世界纪录来证明这一点。1908年，本杰明·福洛伊中尉和奥维尔·赖特一起参加了一次“炫耀”飞行……
本杰明——在和威尔伯·赖特进行耐力测试的第二天，奥维尔脸上带着平静的微笑，邀请我作为他的嘉宾参加最后一场至关重要的越野赛和速度测试。7月30日th我们从最后的越野和速度测试中起飞。在我们驶上开往亚历山大的航线后不久，奥维尔还是带着同样的笑容告诉我，如果他必须在这条路线上的任何地方降落，他会挑出他能找到的最茂密的树丛，然后降落在它们上面。幸运的是，我们当时的小引擎没有遇到任何困难，我们最终降落在地面上，创造了三项世界纪录:越野- 10英里。高度- 600英尺。速度-每小时42.5英里。
本:那么莱特兄弟在做什么，嗯?这不仅是材料的问题，还有他们的专利控制系统，以及他们摒弃了扑翼，转而采用螺旋桨……
彼得:所有的飞机都有螺旋桨，但是螺旋桨有不同的类型。人们对螺旋桨的普遍理解是我们现在所说的螺旋桨。这就是外面的旋转叶片。莱特兄弟使用了这个。他们的问题之一是他们的引擎没有直接连接到螺旋桨上。他们使用的是从一个引擎到两个螺旋桨的链传动。但它的基本原理和一般飞行的物理原理是一样的，利用气流——空气是流体，流体在表面上流动，当康达效应发生时，它会改变方向。所以空气从螺杆向后流动，它的反作用力，正如牛顿所说，是向前的反作用力，推力。同样的事情也发生在机翼上。一个弯曲的表面，空气在它上面向下流动，压力会改变，事实上，即使是现在，在像剑桥大学这样的机构里，关于机翼上的气流到底发生了什么仍然存在争论。 But suffice to say, it works.
这些早期的飞行是一个很好的实验平台，可以进一步加深我们对飞行物理学的理解，这可以简化为艾萨克·牛顿制定的定律——每一个动作都有一个相等和相反的反作用力，所以如果你能把足够的空气推向地面，它就会把你推向天空。
飞机通常是机头微微向上飞行的，所以为了让空气通过有角度的机翼下侧，它必须被向下推，同时，由于一种叫做康达效应的现象，空气粘附在光滑弯曲的上表面，最终也被向下推——所以飞机被推了起来。
飞行工程引起了大学的兴趣，并很快成为一个学术研究领域。在美国，第一个航空工程系是由杰罗姆·汉萨克领导的。
杰罗姆，航空工程的专业教育在这个国家的麻省理工学院在1913 - 14年的冬天，这门课程是由麦克劳林总统从海军部借了我给我提供了一个助手和工作人员，他是机械工程专业的应届毕业生，唐纳德·道格拉斯从他那里听到了更多。
本·唐纳德·道格拉斯随后在1921年成立了道格拉斯飞机公司，在那里他们设计了一些20世纪40年代最重要的军用飞机。
通过学术研究和设计师的创新，飞机及其发动机得以迅速发展，而设计师几乎都是飞机的飞行员。他们努力超越彼此，跑得更远、更快、更高。但很快，全球政治事件施加了不同的压力……
萨拉热窝的一声枪响，拉开了现代世界大战的序幕。几乎一夜之间，整个欧洲都陷入了冲突。这架飞机被用作观察和侦察飞机。但在空中，盟军和德国飞行员在执行观察任务时经常互相挥手致意。然后，双方飞行员非但没有礼貌地挥手，反而开始用手枪互相射击。不久，第一批安装粗糙的机枪出现了。现在，发明、改进、改造和改进飞机设备的疯狂竞赛开始了……”
最初，在战斗中使用飞机或多或少是被忽视的。但很明显，它们在观察敌人的行动方面非常有用。第一次世界大战发生在两支军队之间，双方在一个几乎完全平坦的战场上对峙。很难看到敌人在做什么。所以，如果你能飞到它们上面，你就有了优势，这就是作为观测飞机的开始。
在整个战争过程中，许多新型发动机被开发出来，具有不同的设计，配置和冷却系统…
Peter -我们现在站在Le Rhône旋转引擎前面，一个非常小的引擎，只有一米宽左右。它围绕中心轴旋转。因此，活塞被驱动到中心轴上，驱动螺杆螺旋桨。活塞本身也在旋转。这样做的一个好处是，它们在空气中旋转，在旋转的过程中会冷却。冷却引擎是非常非常重要的，一直都是。如果你可以使用空气，那么你就减少了你必须携带的装备的数量，因此，减少了重量，增加了重量功率比的优势。最终，这种类型的发动机可以达到大约280马力。当然，除了优点，也有缺点缺点之一就是它不停地旋转，到处都是油和其他东西，第一次世界大战飞行员的典型形象是当他摘下护目镜时，他的脸变黑了，眼睛周围只有白斑。这很大程度上与发动机旋转时产生的淤泥有关。 Another problem, the larger it becomes, the greater mass you're whirling, and the harder it becomes to control your airplane because of the massive torque on here, trying to twist the airplane, so you have to compensate for that. They were extremely popular in the first World War, relatively simple and light in comparison with others. So, the first World War, many, many airplanes [used these engines] and a particularly well-known example would be something like the Sopwith Camel that used the engines of this nature.
Ben -不像Le Rhône的径向布局，Beardmore发动机的活塞沿顶部对齐…
彼得:我们现在站在1914年的发动机前面，Beardmore发动机，它现在可以达到120马力。这是一个非常漂亮的工具包。从外表上看，它似乎是由铜和黄铜制成的，事实也确实如此。这是管道工作，铜是一种延展性很强的材料，对制造管道非常有用，相对容易连接，所以我们在外面看到的是一些可爱的管道工作，然后是活塞周围的水套。当然，这就是我们讨论的重量问题必须携带这些水来冷却引擎。不仅如此，水还会漏出来，所以有很多这方面的问题。像这样的直列发动机的一个特点是它的前部面积相对较小——径向发动机和旋转发动机的面积越大，前部的表面积就越大，这就会产生更多的阻力。而有了这个，你可以把它做成一个更光滑和流线型的形状。你已经把所有的东西都固定好了，所以你没有这个旋转和旋转的问题。像这样的小发动机，它的大小和长度都不是太大。 The more pistons you have and cylinders you have, the longer the engine becomes. And then you have this difficulty of balancing your aeroplane because trim and balance on an airplane is absolutely necessary to get right which again, if you think of a land vehicle, using an engine similar as the one we're looking at, it's not such a big problem.
Ben -另一种选择，帮助将更多的动力装入更短的发动机是将你的活塞展开成V形或W形…
彼得-现在，我们站在纳皮尔狮前面。纳皮尔发动机非常成功。这个有点不寻常，因为它可能被称为W形。很多人都听说过v型发动机，但这个是W型的，所以它的气缸从顶部和侧面进入。但这意味着你可以有一个更短，更紧凑的引擎，但有更多的气缸，因此，产生更大的动力。
当然，在第一次世界大战期间，我们使用了许多直线和v形活塞发动机，但就像战争的其他方面一样，做事和快速做事是势在必行的。因此，变化正在以极快的速度发生，比完全和平时期的变化要快得多。因此，军队需要的两样东西是速度和机动性。所以有了这样一个强大的引擎，你可以爬得更快，你可以跑过你的敌人，等等。所以，这就是我们所追求的，像这样的引擎正在实现这一目标。
Ben -这种为战争提供更快更好的飞机的压力导致了飞机的快速发展和大规模生产，以及训练有素的飞行员数量的大量增加…
Peter -因为有这么大的和快速的发展，现在也有大量的飞机过剩的需求。第一次世界大战被称为“结束所有战争的战争”。希望这样的事情不会再发生。所以，这些飞机是可用的。就像其他任何东西一样，如果你有跑得很快的东西，人们就会想和它们比赛，所以，这正是开始发生的事情——空中比赛被煽动起来了。甚至还有一种东西叫做飞行马戏团在那里，飞行员们从一个城镇到另一个城镇进行特技飞行，并向前来观看他们的人们收费。当然，一旦他们接管了旧的战斗机他们就开始想，好吧，我们可以让它变得越来越快，然后从那个特定的飞机开始建造仅仅是为了速度方面的东西。
第一次世界大战的结束改变了我们看待飞行的方式，飞行员和飞机设计师再次开始了和平时期的挑战，即超越彼此。飞行变成了一项商业活动，飞行马戏团收费入场，用特技表演让人群惊叹，一些飞行员载着乘客或送包裹。
威廉·波音，波音公司的创始人，在北美试行了第一个国际商业航空邮件服务——从加拿大递送包裹。
威廉:1919年，我和埃迪·哈伯德乘飞机去温哥华。回程时，温哥华的邮政局长给了我们一个邮袋，让我们交给西雅图的邮政局长。这是美国第一次用飞机运送国际邮件。
在英国，人们也有同样的想法，想从飞机上赚钱……
彼得:第一次世界大战剩余飞机的另一个方面是，到第一次世界大战结束时，出现了一些相对较大的飞机，特别是用于轰炸的飞机，人们接管了这些飞机，拆除了所有的轰炸设备等，并在上面放了几个座位，它们成为了第一批客机或运输机，特别是用于运送信件和报纸难以到达的地方，如苏格兰高地或苏格兰周围的岛屿。所以，所有这些方面都在发展，事实上，当然，一个叫做帝国航空的公司开始了它现在还在发展，它现在被称为BA。
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