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何必羡慕飞鸟
人类学习飞行最早的老师,当推大自然的飞鸟。唐代文学家在诗中写道:“我愿生两翅,捕逐出八荒。”意思是说,我多么希望长出一双翅膀,远远地飞到四面八方。
人真能像鸟那样,靠自己的体力飞行吗?千百年来,有许多人曾做过这样的尝试。
前赴后继的先行者
据《前汉书》记载,我国西汉王莽称帝时期,有一个“异能士”,他说自己能“日飞千里”。王莽叫他当众表演,他用鸟羽做了一副翅膀绑在手臂上,从一个高台上扇着翅膀飞了下来,但只“飞”了几百步。外国也有这样的例子。大约在1000多年前,一个阿拉伯人也用羽毛造了翅膀,跑到高处往下飞,结果摔伤了。
15世纪时,意大利科学家达 芬奇设计了一种扑翼机械,企图用人力驱动它飞行。可惜的是,这个设计并未付诸实施。16世纪时,一位俄国农奴准备用木翼装在身上飞行。哪知道,教会说他的行动违背上帝意图,竟判了他死刑。
一个个尝试都失败了。看来,人力飞行困难重重。于是,人们开始冷静地从理论上加以分析:到底是人根本不能靠体力飞行,还是飞行的方式不对头?
扑翼飞行,此路不通
最早从力学上对鸟的飞行进行研究的,也是达 芬奇。他从自己多年解剖飞禽的经验中得出:人不能像鸟那样扑翼而飞。后来,许多科学家也从理论上论证了这个结论。
鸟翼扑动是一种极为复杂的往复运动,在扑动中,羽毛排列形式、翼形和位置都在不断变化,而人造翼难以实现这点。扑动是一种很费力的运动,鸟翅扑动频率非常高,需要足够的胸肌力量才行。身体轻的鸟,扑动频率更高。比如世界最小的鸟——蜂鸟,它每秒要扑动35~80次。胸肌是鸟得天独厚的“发动机”。一只小鸽子能发出18瓦的功率,折合每千克体重能发出55瓦的功率。人类望尘莫及!人没有鸟那样发达的胸肌,一般男子可以发出258瓦的功率,相当每千克体重只能发出3.7瓦的功率,只有鸽子的十五分之一。
鸟类在长期的自然进化中,生理结构已经适应了飞行的需要。如体形呈流线型,阻力小;骨头多孔,特别轻;消化系统强,一天可以吃与体重相当的食物,所以它储存能量的本领特别大。人却没有这些本领。
由于上述许许多多的原因,人要扑翼飞行是行不通的。那么,换一个方式飞行行不行呢?
脚踏车带来了希望
实践告诉了人们:脚的力量比手大。用手的力量不能飞,用脚行不行呢?鸟的飞行方式,除扑翼外,有时展翅翱翔也能飞。那么,在人身上固定一副长长的平直翅膀,然后用脚踏动向前,翅膀在前进中不是也可以得到升力而翱翔吗?
对,沿这个路子试试看。
1936年,德国人维林吉做了一架带有长长翅膀的滑翔机,机头上装着一副螺旋桨,机身上装着一架脚踏车,车子和螺旋桨间用传动装置相连。维林吉坐在车上,使劲踏车,虽然螺旋桨转起来了,但是飞机就是启动不起来。后来靠绳子在机下牵引,才勉强离开地面。不久,意大利的波西波罗密也重复了这样的工作,结果差不多。试验虽然不顺利,但是毕竟带来了一线希望。
1959年,英国商人克雷麦设置一项5000英镑的奖金,奖给第一位成功的人力飞行者。条件是在3米高度、相距800米的两点间,飞一个“8”字形的航线。
为了这一目标,许多人做出了努力。比如英国南安普顿大学的学生,他们于1961年制成一架“升攀号”脚踏人力飞机,大约在1.5米的高度飞了50米的距离。不久,英国一家宇航公司制成了一架“海鸭”脚踏人力飞机,它在24米的高度飞行了908米。此后,日本、美国等许多国家也造出了类似的人力飞机,其中一架曾创造飞行1239米、留空136.5秒的纪录。但是,遗憾的是他们都没有达到克雷麦奖金的要求。
这时,有人又开始重弹老调了,说什么“无动力飞行还是飞禽的天下”,意思是说,靠人力是永远飞不成的。但是,新的事实给这个论调打了一个响亮的耳光。
“蝉翼”创造的奇迹
1977年8月,美国滑翔机运动员麦克里迪制作了一架“蝉翼秃鹰号”人力飞机。这架飞机也是靠脚踏动的,但它有个最大的特点,那就是有一副大大的翅膀,翅膀蒙了一种像蝉翼那样轻薄透明的塑料膜,全机只有32千克重。大力士艾伦踏动它,成功地完成了“8”字形飞行,终于获得了克雷麦奖金。从此,人力飞行翻开了新的篇章。
1979年6月,麦克里迪又造了一架更轻的人力飞机“蝉翼信天翁号”,只有25千克重。这回艾伦驾驶它飞了2小时50分,竟飞越了英吉利海峡。
1983年,麦克里迪又造出一架“仿蝙蝠”人力飞机,这架飞机用新型复合材料制作,完成了三角形航线的飞行,航程达1600米,使人力飞机开始进入实用阶段。
与此同时,美国还在试制人力直升机。虽然目前这种直升机只能勉强飞离地面,但是它给人们以信心,相信用人力直升飞行也不再是不可实现的幻想。要知道,在鸟类中,能有直升悬飞本领的也只有蜂鸟等少数几种。随着现代航空技术的发展,人们用人力将飞得更好,未来的天空,绝不只是鸟类独占的天下。
(原载《课外生活》杂志,1992年4月号)
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