【原】航空史话（7）追溯人类航空科技的源头 ——无动力飞行器阶段（上）

山川世界 2022-02-14

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人类最早幻想自己飞翔的方法是驾云、驭气、霞举和借物飞行：书画中的仙人神圣周围都常常伴有云雾而凌空飞行，中国古代的列子就有借气御风而行，春秋时代有萧史弄玉乘龙跨凤双双成仙飞去、古希腊神话中墨丘利带翅凉鞋、古条顿传说中魏兰的飞行马甲、阿拉伯神话中的波斯飞毯、埃尔奎尔之轮等等，进一步表达了人类对利用器械飞行的向往。

人类在无动力飞行器时期经历了太久也太丰富的磨炼，尤其在“人类模仿飞鸟翅膀制作的扑翼飞行器以及热气球”阶段，也是人类航空史中最丰富的追寻航空科技时期，在不断失败中为人类开辟了升空飞行的途径，在挖掘风力作用时不断地向机械动力前行，航空技术的发展从此开始，并为各种飞行器的动力科技发展铺平着道路。

中国篇

中国是追求人类飞翔最早的国家之一，也是模仿鸟类等大自然现象进行飞行尝试的古老民族，曾用智慧为人类的航空科技献上了五大贡献，即竹蜻蜓、风筝、孔明灯、陀螺与鞭炮的诞生推进了飞行器向现代航空科技的迈进和发展。

一.竹蜻蜓与旋转动力

图1为以色列邮票（2003）竹蜻蜓转动的螺旋桨

公元265-420间，晋.葛洪著《抱朴子.杂应》提出鹰展翅高飞是借助了上升气流的托举原理：若能乘者，可以周流天下，不拘山河……或用枣心木为飞车，以牛革结环剑以引其机，或存念作五蛇六龙三牛交罡而乘之，上昇四十里，名为太清，太清之中，其气甚刚，能胜人也。由此纪录竹蜻蜓的动力机械可以升空：薄片旋翼下是轴承，拉动皮绳，薄片就在轴承带动上升。

14世纪传入欧州时被称为“中国陀螺”的竹蜻蜓，在15世纪的意大利人达.芬奇手中描绘出了直升机草图。英国“航空之父”乔治.凯利（1773-1857年）更是在竹蜻蜓引导下仿制出用钟表发条作为动力来驱动旋转的“竹蜻蜓”，并解析出螺旋桨的工作原理。

图2为柬埔寨邮政（1992）达芬奇的诞生

达.芬奇绘制的直升机手稿（收藏于法兰西学会）

《简明不列颠百科全书》第9卷写道：“直升机是人类最早的飞行设想之一，多年来人们一直相信最早提出这一想法的是达.芬奇，但现在都知道，中国人比中世纪的欧洲人更早做出了直升机玩具。”

1907年11月13日法国人保罗·科尔尼研制出的一架全尺寸载人直升机试飞成功。名为“飞行自行车”的直升机不仅靠自身动力离开地面0.3米，完成了垂直升空，而且还连续飞行了20秒钟，实现了自由飞行，被后人称为“人类第一架直升机”。

图3为2021年4月19日，美国“机智号”火星直升机成功在火星中飞行（网络图片）

百余年来的今天，大大小小的直升机依然在它们的顶部安装至少两部大大的竹蜻蜓——旋翼，并繁衍出了常规型与倾转旋翼机、高速直升机、隐形直升机等各种实用现代直升机型。而以竹蜻蜓为原型的螺旋桨推进器也被应用于喷气时代之前的所有飞机之中。

二.风筝与空气动力

图4为以色列邮票（1995）各种风筝

较早的风筝记录是源于楚汉相争时的一个传说，张良坐在大鹞子上飞到项羽军队的上方，唱成“征人一夜尽望乡”的“四面楚歌”而使项羽大败。

图5为中国人民邮政发行T50（1980）和T115（1987）《风筝》中的《双燕风筝》

公元十三世纪，意大利人马可·波罗从中国返回欧洲后，风筝才开始在西方传播开来。并对后来的滑翔机发明起到了重要作用。美国国家博物馆中的一块牌子醒目的写着：“世界上最早的飞行器是中国的风筝和火箭”；英国博物馆也把中国的风筝称之为“中国的第五大发明”。

图6为莱特兄弟像放风筝一样放飞制造的滑翔机（网络图片）

莱特兄弟就是以风筝为基础，制造的小型扭转机翼风筝获得成功后，开始研制试飞二架全尺寸有人驾驶滑翔机，突破滑翔成功实现“人类第一架有动力飞行的飞机”在蓝天下翱翔，“飞行者一号”为人类的飞行科技奠定了科技基础。

现在，人类继续保持对无动力装置滑翔机的热爱，享受依靠自身重力的分量获得前进的下滑飞行体验，也成为体育运动爱好者们的最爱，继续活跃在人类飞行的舞台上。而飞机诞生百余年后，世界的航空发展已到了令人惊叹的地步。

三.孔明灯与热动力

图7为中国人民邮政2018-4《元宵节》之（3-2）《赏花灯》

汉朝的汉武帝时代已有“独灯笼”，用于军队的信号工具。诸葛亮被围困于平阳时，无法派兵出城求救。自制会飘浮的纸灯笼，系上求救的讯息升空后果然脱险。

欧洲人到了1783年11月21日才向空中释放第一个热空气气球。法国造纸商蒙特哥菲尔兄弟用纸袋把热气聚集起来做实验，使纸袋能够随着气流不断上升……世界上第一次热气球载人空中飞行25分钟，飞越半个巴黎之后降落在意大利广场附近，完成人类首次热气球旅行。

图8为古巴邮票（1983年）《热汽球首飞升空200年纪念》

孔明灯演变为“走马灯”后广为流传，也是世界上第一款使用热动力驱动涡轮旋转做功的机械装置，形成了热能向机械能转换的现代燃气涡轮工作原理。

世界上最早的喷气推进理论是由亨利.科安达提出的。1939年8月德国制作了世界上第一架喷气式飞机。

通过喷气产生推力的反作用式喷气发动机，也应用于包括航天领域在内的火箭发动机中。

四.爆竹与火箭动力

图9为中国台湾（左）、香港（中）、澳门（右）地区发行的爆竹邮票

火药的起源至今仍是个谜，早在公元一世纪有了雏形，在裴松注引的《三国志·魏明帝纪》中《魏略》篇论述，228年，魏太和二年，蜀国诸葛亮出兵攻打陈仓，魏守将郝昭“以火箭逆射其云梯，梯然，梯上人皆烧死”。此“火箭”虽与现代的火箭不相同的，而火药箭的出现开始有了对现代火箭的探索。

15世纪，明朝“万户飞天”殒命的故事成为世界航天历史的起点。一位叫万户的明朝官员手执两张风筝，将自己捆绑在座椅上，椅后加装47枚火药鞭炮，用蜡烛点燃鞭炮后升空。万户虽未成功，但具有划时代的意义，他被誉为世界上第一个尝试利用火箭“飞天的第一人”。1970年，在英国布赖顿召开的国际天文学会议上，月球背面一座环形山正式以“WanHoo”命名，以此纪念。