1.7 莫扎伊斯基蒸汽动力飞行试验(1883年)
在莱特兄弟发明飞机之前的早期飞行探索中,圣彼得堡的工程师亚历山大·费奥多罗维奇·莫扎伊斯基(А.Ф.МожАискии,见图1-51)是俄国最早进行航空研究试验的航空先驱。
图1-51 莫扎伊斯基
莫扎伊斯基1825年生于一个海军世家。父亲是俄国舰队的一名舰长。莫扎伊斯基1841年毕业于海军士官学校,加入海军成为一名准尉,最终获得少将军衔。
在海军服役期间,他潜心研究蒸汽机船的机械原理。1860年,他获得在造船厂监造一艘快速帆船的机会,他的蒸汽机知识迅速得到补充,掌握了组装、调试与维护的技能。
1862年,俄国海军裁减人员,莫扎伊斯基被放了长假,使他有时间和精力从事航空研究。他也同许多航空先驱一样,醉心于观察鸟的飞行。他先是制造了一个尺寸极大的风筝(见图1-52),并成功地进行了两次飞行。由此他得出结论:不动的“翅膀”同样可以飞起来,他开始着手研制飞机。
图1-52 莫扎伊斯基的巨型风筝被三匹马拉着飞行
莫扎伊斯基首先制作了尺寸较小的模型飞机,1876年在室内运动场进行了公开展示并飞行。1877年《圣彼得堡机关报》发表一篇《莫扎伊斯基的飞行装置》的文章,介绍莫氏这个“飞行装置”“能行驶,且飞行自如,降落平衡”。
链接 蒸汽机
蒸汽机是一个能够将蒸汽中的动能转换为功的热机。蒸汽机在工业革命中起了基本的作用。今天人们还使用蒸汽涡轮发动机来发电。
蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉,这个锅炉可以使用各种燃料作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。
蒸汽机的弱点是:离不开锅炉,整个装置既笨重又庞大;新蒸汽的压力和温度不能过高,排气压力不能过低,热效率难以提高;它是一种往复式机器,惯性力限制了转速的提高;工作过程是不连续的,蒸汽的流量受到限制,也就限制了功率的提高。正是由于蒸汽机的这些缺点,它用于飞机作动力显然是不合适的。
图1-53为蒸汽机驱动飞行器的想象图。
图1-53 蒸汽机驱动飞行器的想象图
在模型飞机初步成功,取得一定社会反响之后,莫扎伊斯基准备制造一架全尺寸的飞机,然而这谈何容易。挡在莫扎伊斯基面前有两大障碍:一是研制经费;二是功率大的发动机。因此莫扎伊斯基于1878年正式向有关当局提出研制经费的申请。经过复杂的评估及审查程序,莫扎伊斯基的申请报告几乎被否决,幸好他不懈地坚持,最终得到海军元帅尼古拉耶维奇大公的支持,批给2500卢布的研制经费。为了解决飞机所需动力,莫扎伊斯基1879年前往美国寻找发动机无果,后又辗转到英国,最后是英国一家公司接受了莫扎伊斯基设计的蒸汽机制造任务,制造了一台大发动机,功率20马力;另一台小发动机,功率10马力。
1881年11月3日,莫扎伊斯基设计的“空中飞行器”(见图1-54、图1-55)获得俄国第一个飞机发明专利证书。这一年他开始进行飞机制造。为了保证起飞,还建造了带坡度的木质跑道。
图1-54 “空中飞行器”的三面图
图1-55 “空中飞行器”
“空中飞行器”尺寸巨大,其矩形机翼翼展长22.8米,翼弦长14.2米,飞机总重量达934千克;装有两台英国制造的发动机,其中小发动机驱动机头安装的拉动式螺旋桨,大发动机驱动机尾安装的两副推进式螺旋桨。它的尾翼是固定的水平安定面和垂直安定面。飞机结构用张线支承。
这架飞机于1882年夏制造完成。由于莫扎伊斯基年近花甲,飞机试飞由戈卢波驾驶。关于它的试飞日期、飞行细节,由于缺少原始资料,很难给出准确的表述。2000年伊斯托明所著《俄罗斯最著名的发明家》一书中说:莫扎伊斯基的飞机“1883年春天的试验发生了事故。起飞过程中,飞机撞到栅栏上,并撞坏了翅膀和起落架。试验结果的正式评价非常不好:完全失败。实际上,莫扎伊斯基的工作结果只有被称为凯旋最为合适。毕竟世界上第一架载人飞机飞离了地面!难道能期望它第一次飞行就是远征式的吗?”
现在的人们一般都认为,莫扎伊斯基进行了飞机试验,不过那只是短暂的跳跃飞行,见图1-56。
图1-56 莫扎伊斯基试飞蒸汽动力飞机,只短暂飞离地面便撞坏了
莫扎伊斯基知道,要改进他的飞机,必须把发动机功率提高一倍即60马力,然而这需当局再拨经费,有关部门对此漠然视之,使莫扎伊斯基呕心沥血、倾尽家产研制出的飞机未能起死回生,成为航空史上的一大憾事。
1890年,莫扎伊斯基郁郁而终,但他在世界航空史上留下了扎实的印迹。苏联分别在1963年、1974年、1975年发行了纪念莫扎伊斯基的邮票,见图1-57。
(a)1963年
(b)1974年
(c)1975年
图1-57 苏联发行的纪念莫扎伊斯基的邮票
延伸阅读 莫扎伊斯基是世界上第一架飞机的发明人吗
关于世界上第一架飞机是谁发明的问题,曾存在着两种截然不同的说法。
第一种为俄国人莫扎伊斯基发明说。这种说法仅在苏联流行。苏联史学家诺索夫主编的《苏联简史》一书中直截了当地写道:俄国军事工程师莫扎伊斯基(1825~1890年)制造了世界上第一架飞机。据苏联科学院主编的《世界通史》中说,莫扎伊斯基1882~1885年试制的飞机上使用的是蒸汽发动机。他的飞机问世之后,1890~1893年阿代尔在法国,1892~1894年马克西姆在美国也先后试制最初的安装蒸汽发动机的飞机。但按航空史家研究确定,莫扎伊斯基与同时代法国航空先驱坦普尔一样,实现的仅仅是“跳跃飞行”,而不能说是发明飞机。在20世纪60年代以后,苏联逐渐放弃了莫扎伊斯基发明飞机的说法。
第二种为美国人莱特兄弟发明说。这已为世界大多数国家所认可。《新编剑桥世界近代史》一书中写道:美国的两个发明家莱特兄弟,即威尔伯·莱特(1867~1912年)和奥维尔·莱特(1871~1948年)驾驶以汽油为动力的飞机实现了第一次空中飞行。1906年,威尔伯获得美国专利。他去世后,其弟奥维尔继续从事飞机性能的改进工作。1943年,奥维尔将他和哥哥共同研制的飞机赠送给华盛顿史密森学院,5年后作为永久展品供世人瞻仰。飞机上有块牌子,上面写着一行醒目的文字:“莱特兄弟最早发明的飞机”。