下载客户端

航空科技简史：从古代中国的四大航空发明说起

2020-06-17 13:31

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

张聚恩/文

技术原指技能和手的技巧。随着文明的进步，技术被定义为，人类为了实现社会需要（生产产品、提供服务或完成特定的目标）而创造和发展起来的手段、方法和技能的集合，或称“技术是为某一目的共同协作组成的各种工具和规则体系”（法国狄德罗语）。

人类为了自由地翱翔蓝天，从远古和农耕时代开始，奋斗了几千年。早期，产生了不少航空发明技艺，可以将它们看作初始的技术。但由于航空的复杂性，只靠这些初始技术，人类无法实现飞行的梦想。直到工业时代，在航空科学的指引下，依托工业革命带来的技术进步，经一大批技术先驱和无数航空人士的戮力奋斗，终于在117年前，美梦成真。

令人惊叹的是，在这段只有百余年的短暂历史里，一个辉煌的现代航空产业形成，并正以旺盛的活力继续发展。其中，起决定性作用的是在工程的旗帜下集结而成的航空技术体系。科学哲人主要用他们的头脑，发现事物内在的规律，建树起一个个定理、定律、方程，指引着解决问题的前路。技术先驱们则将用脑和用手（广义的手）结合在一起，巧妙地解决一个个工程问题，把美好的创意变成可以实用的航空产品。

科学揭示规律，科学指明方向，但科学不会自发地生成技术，技术必须依靠像莱特兄弟这样懂科学的聪明人、勤奋者、勇敢者，去探索、去发明、去创造。技术的鲜明指向性、目的性，决定了技术是解决现实问题之道，而这也正是技术的神奇之处。任何时候都不能鄙薄技术，尤其是在强调科学与基础研究重要性的时候，不能走到另一个极端。有一种观点，似乎只有科学突破，才有原始创新和自主创新，技术自身则不能，这是片面的，也是十分有害的。

与科学史相较，技术史呈现不一样的风貌。如果说航空科学史是巨擘擎天，那么航空技术史则是星光灿烂。航空技术蓬勃发展的时间虽不长，但事件多、人物多，不断积淀，相互迭代，对其发展进程的描述也是见仁见智。我试图从进步足迹、里程碑事件、重大技术发明和影响深远的技术思想与实践这几个不同维度，去挑选那些最重要的事项。其中大部分已为定论，少部分是我的认知，系挖掘与思考所得，不尽同于人。

简史以时间（如非确需，只写年份）为轴，以事件为主、辅以人物来引出技术，大多对应物化产品或系统，少数为技术思想或实践。在每一选项里，简释该技术的含义与作用，并简要评介后续进展及相关人物的贡献。尽量简略文字，压缩篇幅，以便于阅读。

希望得到指正和补正。通过共同努力，准确认识航空技术史。奋斗在强国征程上的国人，需要更多地了解航空，而宣传普及航空科技，包括发展进程，我们航空人责无旁贷。

飞机的发明是20世纪最重大的科技成果之一，是集众多领域技术之大成的综合体。20世纪前半叶的两次世界大战，极大地促进航空技术发展，全金属飞机、单翼结构布局、可收放起落架、密封式座舱、承力蒙皮结构、变距螺旋桨、航空无线电、自动驾驶仪等先后出现。40-50年代发动机技术的巨大进步，使航空从活塞时代走进喷气时代。80-90年代电子信息技术迅猛发展，给航空带来划时代的变化。近30年来，军用、民用航空技术仍在快速发展和进步，给航空业不断注入新的发展活力；以战斗机为代表，步入第五代装备的新阶段，民机在大型化、安全性与经济性方面也取得跨代式提升。按照上述脉络，精选了50件重大事项和50位杰出技术先驱，构成极简航空技术史。

（1）古代中国的四大航空发明

古中华、古希腊、古罗马，都有大量美妙的飞行神话，但大多是头脑中的臆想和口口相传的故事。真正有意义的是古代中国先后诞生的四项有实物依据的航空发明——风筝、竹蜻蜓、孔明灯和爆竹。令人称奇的是，这四大航空发明所蕴含的科学元素及内在的学理逻辑，恰对应四类现代航空器——飞机、直升机、浮空器和火箭，堪与古代中国四大发明（指南针、造纸、火药、活字印刷）相映媲美。但令人扼腕叹惜的是，宋代之后，中国人活跃的创新思维与活动戛然而止，上述精巧绝伦的发明也被定格在技艺层次，而非提升到技术层面，更遑论科学的高度，以至世界航空发展史上鲜有中国人的名字与业绩纪录。这一现象值得我们深思，在21世纪人类又一个航空百年中应有所改变。在进入新世纪以来，头20年开局不错，后80年仍需奋进。

（2）达∙芬奇的航空创意设计

1495-1505这十年间，意大利的达∙芬奇（1452-1519年）阐释鸟儿飞行，做出固定翼滑翔机、旋翼机和降落伞等大量创意设计，累计达35000字。遗憾的是，这些宝贵财富，直到1797年方才公诸于世。但后世的人们，仍能从达∙芬奇超越时代的非凡想象力与创造力中，汲取灵感和教益。

（3）气球使人类首次离开地面

1783年，法国约瑟夫∙蒙哥尔斐和艾迪安∙蒙哥尔费兄弟制作的热气球实现人类的首次载人飞行；弗朗索瓦∙德∙罗泽尔成为乘坐热气球升空的第一人。同年亨利∙查理研制出利用氢气的气球，亦称“查理气球”，首飞成功。1784年，法国人皮埃尔∙布兰卡德实现气球的空中操控。1785年，布朗夏尔和助手乘自制氢气球，飞越英吉利海峡。法国是气球发展与应用的热土，甚至组建了最早的气球部队。

（4）真正意义上的首个航空器问世

1809年，英国乔治∙凯利制作了表面积达28平方米的滑翔机，堪称历史上真正意义的首个航空器。他既是对航空发展有拨正船头之功的科学家，又是才华罕见的实践家。1853年，凭借他的滑翔机3号，在公众面前，表演了人类首次载人飞行。莱特兄弟认为凯利是重于空气飞行器的真正先驱。在航空技术发展的长时间里，滑翔机发挥了极其重要的作用。在该领域的杰出代表当属德国的奥托∙李林达尔。他深入研究鸟类的飞行，并从1891年开始，制造了多架滑翔机，先后完成了两千余次飞行，积累了丰富研究成果和试飞数据，1896年8月10日，因前一天飞行试验时失速受伤不治而献身。1899年，另一位德国人珀西∙皮尔彻也因滑翔机试飞而牺牲，而他生前已经创造了滑翔飞行230米的记录，他的使用小型重油发动机的单翼机已经接近成功。

（5）世界首例重于空气的飞行器设计专利

1843年，英国威廉姆∙塞缪尔∙汉森申请的以螺旋桨驱动的“空中蒸汽车”设计专利被授予。这项设计的研制实验失败，仍具有划时代意义。1881年，俄国莫扎伊斯基获得发明“空中飞行器”（飞机）的俄国专利权。

（6）飞艇的出现与商业航空的初兴

1852年，法国的亨利∙吉法德完成蒸汽动力飞艇的可操纵飞行，这也是人类的首次有动力航空器飞行。1900年，德国费尔南德∙齐伯林制造的世界第一架硬式飞艇首飞成功；1909年他创立以飞艇为工具的航空运输有限公司，商业航空初兴，直到1937年因“兴登堡号”空难而衰落。齐柏林集飞艇设计家、制造家、飞行家与商业航空企业家为一身，其成就为世人称颂。1919年7月，英国硬式飞艇R.34完成世界首次往返大西洋飞行。

（7）世界上第一座风洞建成

1871年，英国韦纳姆建成世界第一座风洞，为开路式木箱结构，利用蒸汽马达驱动风箱，可产生速度17.9米/秒的气流。1901年，莱特兄弟也制作了自己的风洞，用于机翼选型试验。在经历上千次200余种不同机翼的风洞试验、取得大量数据的基础上，确定了翼型，完成了飞机设计。1902年，俄国茹科夫斯基也在莫斯科大学领导建设了风洞。风洞是最为重要的地面试验设施之一，采用逆向构建飞行环境，即人造气流吹动试验实物或模型的方式，模拟飞行，获取数据，以研究空气动力学规律，验证飞行器气动布局和性能计算。

（8）世界首款扑翼机问世

1890年，法国的阿代尔制造了一架取名“风神”的扑翼机，该机装有两台蒸汽发动机，在实验时曾飞离地面20cm，飞跃了50m距离。虽不能称为真正的成功，却昭示了仿生飞行的潜质。在迄今的130年里，因各种原因，扑翼机发展缓慢，工程实用尚待时日。

（9）世界首次有动力、重于空气的大尺寸飞机试飞

1896年5月6日，美国塞缪尔∙兰利设计的有动力、重于空气、非载人、大尺寸飞机试飞成功，为世界首例。但在随后进行的多次载人飞行中，均因动力不足和结构强度不够而未获成功。其中最后一次试飞发生在1903年12月8日，莱特兄弟成功前9天。但兰利虽败犹荣，作为19世纪美国科技领军人物，他的贡献是多方面的，享有崇高地位。美国第一艘航空母舰和著名的空军实验室均以兰利命名。

（10）世界首次载人、有动力、可控飞行成功

1903年12月17日，美国的威尔伯∙莱特和奥维尔∙莱特兄弟，使用他们自己设计制造的“飞行者1号”飞机，成功完成人类第一次载人、有动力、可控飞行，开启了航空新纪元。莱特兄弟的成功是科学的成功，更是神奇技术的成功。他们如饥似渴地学习凯利的论著，从李林达尔的滑翔笔记与精神品格中获取营养。而成功的直接技术原因是：自行改制适用的发动机，良好的构型与机翼设计，以及首创和采用翘曲机翼。利用翘曲机翼使飞机可控，避免李林达尔和许多献出生命的先驱者的悲剧，而使航空科学探索得以持续与传承，是莱特兄弟对人类航空事业的重大贡献。