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第21章 飞机简史(2)

起初,飞机多用于侦察和通讯,或顺便投下一些手榴弹或炸弹。数月后,机枪就被装到飞机上了,还出现了专门的轰炸机。战争极大地刺激了飞机技术的发展。德国在一战中就制造了3800架飞机,俄国4000架,英国49000架,法国51000架。美国虽参战较晚,也在3个月里制造了5000架更加精良的飞机。同时,飞机的各种性能已在迅速提高,飞机功率由战前的几十千瓦到战争中的265千瓦,飞行高度由1914年的2000米,提升到1918年的9000米,最高时速也已超过200千米。甚至还出现了大型飞机,如“旱雷”轰炸机的翼展达30米,机长20米,可载120千克重的炸弹30枚,最长可连续航行7小时。

第一次世界大战结束之后,航空工业又在商业化方向上飞速推进。曾几何时,一些退役的飞行员装扮成江湖艺人,利用廉价的处理战斗机,到处进行“空中杂技”表演,如在机翼上行走、做杂技动作,或从一架飞机跳上另一架飞机等等,确实吸引了不少人。而另一些有商业头脑的人,则利用退役的轰炸机,从事商业飞行。

1919年6月25日,哈维特兰驾驶着由轰炸机改装的客机,首次将四名乘客从伦敦送到法国,开始了定期航班飞行,这就是民用航空事业的开端。之后不久,法美之间的定期客运飞行开通。从1921年开始,伦敦和巴黎之间开通了航空邮政业务,这项事业很快在各国铺开。

在二三十年代,美国致力于发展大型客运飞机的制造技术。波音B247双发动客机于1933年2月投入飞行,可载着12名乘客,以240千米的时速飞行。当时最好的商用飞机是美国麦克唐纳?道格拉斯飞机公司生产的DC3飞机,它有两台各880千瓦的发动机,载客30名,而在一次救灾活动中曾装载74人。这种飞机在第二次世界大战的亚洲战场上,以“飞越驼峰”而闻名于世。

第二次世界大战的爆发,又一次为飞机的发展提供了契机,其中,美国波音公司的B29轰炸机还因于1945年8月6日在日本投放了第一颗原子弹而将其威名永载史册。这次,飞机不再朝着大发动机、大重量、大机翼的方向发展,而是产生了喷气式发动技术的新突破。

英国人弗兰克?惠特尔是涡轮喷气发动机的发明人。他在孩提时代就亲眼见过一战中的战斗机和轰炸机,1926年,成为英国皇家空军学院的飞行员。他学习刻苦,善于思考,在发现旧的活塞式发动机缺点的基础上,发现了喷气发动机的原理。1930年,他就此提出发明申请,却没有厂商尝试生产。直到1935年,一个银行家财团提供资金,惠特尔才得以设计出一台真正的喷气发动机。1937年4月12日,这台发动机运转起来。又到1938年3月,才得到空军部的订购合同(只要1台)。也许是战争的推动吧,1941年5月15日黄昏,英国空军中尉塞耶才在一片轰鸣声中,驾着英国的第一架喷气式飞机,冲上了天空。

但是,真正用于战争的喷气式战斗机是在法西斯德国制成的。虽然,奥海恩的喷气发动机比惠特尔晚五个月运转,但它至迟到1939年8月就被装到He178单翼机上,比英国提前升空了。

世界上第一架喷气式战斗机是德国飞机设计师恩斯特?亨克尔设计的He280。而大批量生产的喷气式战斗机是梅塞施米特设计的Me262,只因希特勒下令改成轰炸机,而未能发挥它的空战优势。同时,德国人还制造了多种规格的战斗机,比当时的英美等国都先进得多。

喷气式飞机的进一步发展,有赖于对一种叫做“音障”的飞行极限的突破,也就是要使飞行速度超过音速。1946年9月6日,英国飞行员哈维兰驾驶一架无尾单翼喷气飞机,从12000米高空向9000米俯冲,但就在突破音障的一刹那,轰的一声巨响,哈维兰便和飞机一起成为碎片。美国随后又为此损失了18名试飞员。直到1947年10月14日,24岁的耶格尔驾驶火箭动力的“贝尔XI”研究机,在12800米的高空突破了音障。之后,他的速度曾达音速的1.6倍。

1953年12月12日,他驾驶的“贝尔”XIA飞机,时速竟达2640千米。

在抗美援朝战争中,中国人民志愿军的喷气战斗机曾与美国的喷气式战斗机遭遇。我们使用的是前苏联的速度为音速1倍多的米格歼击机。20世纪60年代,好几个国家的战斗机已超过音速2倍。这期间,超音速喷气技术又被广泛应用于客运、货运等商业领域。

多姿多彩的特种飞机

在航空史上,正统的飞机大都是典型的固定翼飞机。但人们为了不同的目的,还研制了一系列的特种飞机,显示出人类在飞行方面的高超智慧。

法国人亨利?法布尔将普通飞机稍加改装,发明了水上动力飞机,这是1910年3月28日。

而在1907年,瓦赞就研制了水上滑翔机,并成功地使之从摩托艇上飞上塞纳河上空。同时,桑托斯?迪蒙也操纵他的水上飞机升空。此后,水上飞机便纷纷问世,如法曼的双浮筒水上飞机,柯蒂斯的重达56吨的巨型“Do10”水上飞机,多内?勒韦克的船身式水上飞机等。

水上飞机发展到30年代后期,就逐渐被航空母舰技术所取代。

旋翼机的发明人是西班牙一位年轻的工程师胡安?德?拉?西埃瓦。他看到多次飞机失事,飞行员丧生,便决心解决这个问题。一天,西埃瓦看到两个枫树叶片飘落时,由于不断旋转而下降缓慢。他一下子就想到,如果飞机也有类似形状的旋翼,就可挽救飞机和飞行员。1923年,他制成一架“C3”旋翼机,1925年曾在英国进行公开表演,大受欢迎。1928年,他的“C8L”旋翼机时速已达177千米。不幸的是,他在1936年的一次普通航班中死于空难。

直升机的雏形产生于15世纪达?芬奇的画室内,这是一种高速旋转时因切割空气而起飞的飞行螺旋。第一架升空的直升机是法国人拉努瓦和比安弗尼设计的玩具直升机。1796年,乔治?考利爵士设计出一种直升机,却始终未能造出样机。到1863年,法国人蓬东?达梅库尔研制出第一架由蒸汽机驱动的铝结构直升机,但未能飞起来。1877年4月15日,意大利人恩利克?弗拉尼尼则使他的直升机第一次飞离地面,并在20秒内升到13米高度。1907年11月,法国人保尔?科尔尼的直升机,载着飞行员离开地面2米。1908年3月,它还持续飞行了20分钟。

但公认为“直升机之父”的却是路易?布雷盖,他和里歇教授一起在1907年制造了第一架旋翼直升机,这年9月29日,首次试飞成功。到1923年,直升机还只能在5米高度悬停10分钟,有的能够平飞736米远。使直升机有重大突破的是有前苏联血统的美国工程师伊戈?西科尔斯基。他研制的第一架单旋翼直升机“VS300”可以悬空停留15分钟,而到1944年,这种飞机便被投入英国海军使用。1955年,法国“云雀”直升机利用燃气涡轮发动机,可载四名乘客和一名飞行员。1966年6月,“云雀”Ⅲ型直升机运载七人,时速达210千米。此后,世界各国还制造了许多类型的直升机,真是五彩纷呈。

世界上最大的直升机是前苏联的米12“信鸽”直升机,它重105吨,翼展67米,机身长37米。1969年8月6日,它载着40.2吨货物,升到2255米高空,创下了世界纪录。

还有一种垂直起落飞机。最早在第一次世界大战期间,美国的艾伯特?弗?扎姆就设计了五层弯曲机翼的飞机,但因动力不足,无法升空。30年代,杰拉德?赫里斯的工作也未达到预想目的。直到1954年6月,美国进行了第一次成功的垂直起落试验。1966年,英国工程师西德尼?卡姆爵士设计的“鹞”式垂直起落机试飞成功,随后便投入使用。从这以后,这种飞机的制造技术和性能就不断地提高起来。

为了解决许多城市机场的拥塞问题,美国波音公司还研制出一种巨型飞机,与今天常见的飞机有很大不同。它是借助先进的计算机辅助设计技术进行设计的,它五短身材的机身内含驾驶舱,像树桩一样从厚厚的机翼中探出头来,类似一个三层影剧院,可容纳600~800名乘客的客舱位于机身和机翼内。它使用铝锂合金制成,重量较轻,它的喷气式发动机功效更高,寿命更长。飞机上还大量采用微型传感器和致动器,并且由电脑将内外信息联通起来,集中到驾驶舱内由电脑控制的仪表上。这种飞机于1988年投入使用,它虽然体积大,但因重量轻,性能好,飞行速度比通常的飞机要快,飞得也高,噪音小,所用燃料也少,并能连续飞行14小时,也更加安全、便利。

飞机的速度越来越成为人们追求的重要目标。80年代,人们还在幻想以5倍或7倍于音速的速度在天空飞翔。如今,美国、法国、英国、德国的一些大飞机公司正在联合研制25倍于音速的飞机发动机,这时,飞机的速度可达每小时27000千米。另外,将采用火箭发动机的空间飞机,集普通飞机与宇宙飞船的优势为一体,既可在两三个小时内将乘客和货物运送到世界上任何地方,也可取代火箭和航天飞机,以最理想的方法把卫星送入轨道,将人们送入空间站,这种飞机又叫“空天飞机”。这种空天飞机的一般飞行时速为5000千米或6000千米,约为音速的五六倍,但最高时速可达27000千米。这两种超高音速飞机便是最近即可实现的。

21世纪的欧洲战斗机EF2000已于1994年3月在德国试飞成功。这种飞机是由前西德、英国、意大利、西班牙四国于1984-1985年间开始共同研制的。它的速度2倍于音速,完全用新材料制成,重量轻而强度增加,可同时携带五种武器如导弹等,利用阿帕奇远程导弹系统,可对150千米射程内的地面和海上目标进行攻击。EF2000的系统指标和试飞如果都达到预定目标,就将成为这四国21世纪的主力战斗机。

新中国的航空历程

旧中国几乎没有自己的航空工业。

最值得纪念的一个人,是美国华侨冯如。作为中国第一个飞机设计和制造者,他曾在1910年10月旧金山的一次飞行比赛中获得优异证书。他后来回国准备发展中国的航空事业,但因困难重重,终未能实现。不幸,他在一次飞行试验中殉职。在抗日战争初期,前苏联曾向中国派来1000多架飞机和12000多名航空志愿人员参加抗战。抗战胜利后,美国又以低价卖给国民党1000多架飞机,为其发动内战提供援助。这时,国内只有几所重点理工大学设有航空系,也仅有几个飞机工厂。

新中国的成立改变了我国航空事业发展的条件,基本上走过了一条仿制、改进、研制的道路。在1951-1986年间,中国建设了11个飞机制造厂。沈阳建立了我国最早的喷气式发动机厂和飞机工厂。1954年,江西南昌飞机厂制造出第一架“雅克”18型初级教练机。1956年,沈阳造出了当时还属先进的“歼五”型喷气发动机,随后又造出了“歼五”型飞机,在此基础上发展出的歼六、歼七两种型号,成为中国空军60年代至70年代的主战歼击机。南昌飞机厂1958年研制出我国最早的运输机“运五”。同年,哈尔滨飞机厂制出“直五”型直升机。1966年,哈尔滨厂又造出“轰五”轰炸机。由留学英国的飞机设计师陆孝彭设计的“强五”型强击机目前已形成一系列型号。由沈阳飞机设计所黄志千、顾诵芬、叶正大等1966年设计、1969年制成的“歼八”型歼击机是一种飞速2倍于音速的高空高速战斗机。80年代,在顾诵芬主持下,又推出了“歼八”Ⅰ型和Ⅱ型歼击机。截止1993年,中国研制和生产的轰炸机、强击机、歼击机、运输机、直升机、无人驾驶机、教练机共27种,有60个型号,共计14000余架。

改革开放以来,我国加强了航空领域的技术交流与合作,与英、法、德、美、俄等国的合作已取得了显著的成效。目前,从总体情况看,我国航空事业的生产、科研、教育体系已相当完备,其规模甚至超过了航天系统。

要想全面了解我国在飞机技术方面的现状,还是让我们看看中国空军在建国50周年庆典上接受检阅的情况吧,新闻界称这是“用50年浓缩而成的6分59秒”。

这个受阅梯队由132架战机组成,拉成73千米长的机群阵列。领队梯队是空军“八一”飞行表演队的8架战机,英姿飒爽,以刀裁斧切般的阵势,威武地护卫着一架巨大战机。紧接着,是6个“三角形”编队,共18架大型轰炸机组成的楔子形空中第二梯队。这些轰炸机被誉为“空中大力神”,是中国战斗机家族中体积最大、载弹量最多、航程最远的多功能机种,具有全天候、全方位的空中打击能力,它的第一代产生于我国第一颗原子弹爆炸7个月后的1965年5月14日。

由两架空中加油机和四架受油飞机编成的两个三机楔形,是第三梯队。中国是继当今世界英、美、俄、法之后第五个掌握这种飞机的研制技术的国家,标志着我国空军的远程作战能力已有了突破性进展。第四梯队是被誉为“民族之鹰”的“中国飞豹”海军航空兵组成的箭形梯队。紧接着,飞过天安门上空的是拥有“空中坦克”之称的空军强击机,这也是我国自行研制生产的,曾执行过空投原子弹的重任。素有空中“夜老虎”美誉的20架国产新型截击机组成的强大机群构成第六梯队。这种飞机曾在云底高不到1000米的夜空中,连续出动24架次,拦截敌轰炸机和巡航导弹20多架次,命中率达100%,两分钟内完成一次拦截攻击。

第七梯队由24架新型歼击机组成。这是由中国自己设计制造的高空高速歼击机,被官兵誉为“空中美男”,其现代化程度可与90年代世界最先进的战机同领风骚,当然也最有资格进入21世纪的空战领域。它所携带的空对空导弹和炸弹、空对地火箭等都有极高的命中率。由12架新型战斗机组成的空中“雄鹰”,它神勇的英姿标志着中国空军武器装备实现了历史性跨越。最后是两个直升机梯队,即武装直升机梯队和勤务、攻击直升机梯队,一共有20架。

中国的飞机在短时间内取得了举世瞩目的成绩。但是,前面的路还很长,需要一代代人为之献身和奋斗。

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