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飞机的发明（第1页）

飞机的发明

像鸟儿一样在天空飞翔，自古以来就是人类的梦想。为了它的实现，人们付出了多年坚持不懈的努力，甚至许多先驱者付出了生命的代价。终于，在1903年12月17日，世界上第一架载人动力飞机在美国北卡罗来纳州的基蒂霍克飞上了蓝天。这架飞机被叫做“飞行者一1号”，它的发明者就是美国的威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟。莱特兄弟的第一次有动力的持续飞行，实现了人类渴望已久的梦想，人类的飞行时代从此拉开了帷幕。

威尔伯·莱特生于1867年4月16日，他的弟弟奥维尔·莱特生于1871年8月19日，他们从小就对机械装配和飞行怀有浓厚的兴趣，莱特兄弟原以修理自行车为生，兄弟俩聪明好学，从1896年开始，他们就一直热心于飞行研究。通过多次研究和实验，他们很快得出一个结论：要解决飞机操纵这个悬而未决的关键问题，必须装上某种能使空气动力学发挥作用的机械装置。他们按照这一想法，在基蒂霍克沙丘上空对载人滑翔机进行了几度寒暑的试验之后，他们的梦想终于变成了现实。

奥托·李林塔尔试飞滑翔机成功的消息使他们立志飞行。1896年李林塔尔试飞失事，促使他们把注意力集中在了飞机的平衡操纵上面。他们特别研究了鸟的飞行，并深入钻研了当时几乎所有关于航空理论方面的书籍。这个时期，航空事业连连受挫，飞行技师皮尔机毁人亡，重机枪发明人马克沁试飞失败，航空学家兰利连飞机带人摔人水中等等，这使大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能。

莱特兄弟却没有放弃自己的努力。从1900年至1902年期间，他们除了进行1000多次滑翔试飞之外，还自制了200多个不同的机翼进行了上千次风洞实验，修正了李林塔尔的一些错误的飞行数据，设计出了较大升力的机翼截面形状。滑翔机的留空时间毕竟有限，但假如给飞机加装动力并带上足够的燃料，那么它就可以自由地飞翔、起降。于是，兄弟俩又开始了动力飞机的研制。莱特兄弟废寝忘食地工作着，不久，他们便设计出一种性能优良的发动机和高效率的螺旋桨，然后成功地把各个部件组装成了世界上第一架动力飞机。他们在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”l号，这架飞机的翼展为13．2米，升降舵在前，方向舵在后，两副两叶推进螺旋桨由链条传动，着陆装置为滑橇式，装有一台70千克重，功率为8．8千瓦的四缸发动机。这架航空史上著名的飞机，现在陈列在美国华盛顿航空航天博物馆内。

“飞行者”号是一驾普通双翼机，它的两个推进式螺旋桨分别安装在驾驶员位置的两侧，由单台发动机链式传动。1904年，莱特兄弟制造了装配有新型发动机的第二架“飞行者”，在代顿附近的霍夫曼草原进行试飞，最长的持续飞行时间超过了5分钟，飞行距离达4．4千米；1905年又试验了第三架“飞行者”，由威尔伯驾驶，持续飞行38分钟，飞行38．6千米。第一次试飞的那一天，天气寒冷，刮着大风，首先由弟弟奥维尔·莱特驾驶“飞行者”飞机进行飞行，留空时间12秒钟，飞行36．5米。在同一天内，飞机又进行了3次飞行，其中成绩最好的是哥哥威尔伯·莱特。他驾驶飞机在空中持续飞行260米。

1903年12月14日至17日，“飞行者”l号进行第4次试飞，地点在美国北卡罗来纳州小鹰镇基蒂霍克的一片沙丘上。第一次试飞由奥维尔·莱特驾驶，共飞行了36米，留空12秒。第四次由威尔伯·莱特驾驶，共飞行了260米，留空59秒。1906年，他们的飞机在美国获得专利发明权。莱特兄弟飞行的成功，最初并没有得到美国政府和公众的重视与承认，直到1907年还为人们所怀疑；反而是法国于1908年首先给他们的成就以正确的评价，从此掀起了席卷世界的航空热潮。他们也因此终于在1909年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司”。威尔伯·莱特于1912年5月29日逝世，年仅45．岁。此后，奥维尔·莱特奋斗30年，使莱特飞机公司成为世界著名的飞机制造商，资金高达百亿美元。奥维尔·莱特于1948年1月3日逝世。。

航空母舰的发明

航空母舰是一种威力强大的舰种，是海军控制大面积海域的主要机动兵力。它从开始出现到逐步完善，已经走过了90多年的发展历程。

19lO年11月，美国东海岸的一处海湾上，停泊着一艘轻巡洋舰“伯明翰”号。这一天，这艘舰上的舰员们特别忙碌，他们在进行着各种准备工作，以便进行一次大胆的试验——世界上第一架飞机在军舰上起飞。在这艘巡洋舰的甲板上，铺设了一条26米长的木制飞行跑道。跑道的起端，停放着一架准备起飞的民用单人双翼飞机。起飞命令一下达，飞机立即启动并开始滑动，速度不断加快，当飞机滑完26米长的跑道后，便离开了舰身。由于飞机滑跑距离太短，速度不够，升力不足，飞机越来越低，眼看就要掉进水里了。就在这危急关头，沉着的驾驶员巧妙地操纵飞机尾水平舵，将飞机拉了起来，又飞行了3公里，在海湾附近的一个广场上着陆了。这次试飞成功后两个月，美国海军又进行了一次飞机在军舰上降落的试验。在一艘巡洋舰的后主甲板上，铺设了一条长36米的木制跑道。在跑道上，每隔1米，横方向装一根绳索，绳的两端拴着沙袋。还是那个进行起飞试验的驾驶员，从附近的机场驾驶着飞机起飞，朝巡洋舰飞来。当飞机接近军舰时，朝跑道俯冲下来。飞机降在舰上时，机身下面的一个钩子，钩住了一道道绳索，拖着沙袋向前滑跑。因飞机被绳索和沙袋拖住，阻力很大，滑不多远，很快就停下来了。试验证明，飞机能在军舰上起落，因而能在海上作战。这就使各国对建造可供飞机起落的舰船，产生了更大的兴趣。

1918年，英国海军对一艘巡洋舰进行改制，使之可供飞机在舰上同时起飞和降落。这艘巡洋舰叫“飞机搭载舰”，是最早出现的用旧军舰改装成的航空母舰，它能装载20架飞机。同年7月，从这艘舰上起飞的飞机，轰炸了德国的一个空军基地。

不久，英国又把一艘正在建造的客轮“卡吉士”号，改装成航空母舰“百眼巨人”号。它具有全通式飞行甲板，即起飞和降落是连在一起的，飞行跑道更长了，飞机的起飞和降落方便多了。

美国也在1922年将一艘运煤船改装成全通式飞行甲板的航空母舰“兰格利”号。日本在1922年底，新造了一艘“凤翔”号航空母舰，这是世界上第一艘不是用旧船改装，而是专门设计和建造的航空母舰。这艘航空母舰已初步具有现代航空母舰的样子。例如它具有全通式的飞行甲板，上层建筑很小，且位于右舷。该舰排水量只有’7000多吨，长160多米，能携带2l架飞机。

1921年至1922年，美、英、日、德、意等国在华盛顿共同制定了一个关于限制战列舰总吨位的协定，这一协定促进了航空母舰的发展。

到1930年前后，美、英、日、法等国先后改装成一批航空母舰。这批航空母舰与最先制造的“凤翔”号相比，吨位和装载飞机量都增加了好几倍，航速也增加了很多。一般排水量为10000～40000吨，续航力为3000～12000公里，飞行甲板长为130～270米，舰宽为21—35米，一般能载20～29架飞机。

第二次世界大战中，航空母舰的作用受到各国的高度重视，掀起了设计、建造新型航空母舰的热潮，使航空母舰的数量急剧增加。到第二次世界大战结束时，各国已建或正在建造的航空母舰有200艘左右。

在第二次世界大战后，新建或改装的航空母舰采用了很多新技术、新装备，战斗力有了很大的提高。

首先在航空母舰上，装载了喷气式作战飞机。美国在1952年开始建造的“福莱斯特”级航空母舰，装备了喷气式作战飞机。以后美国新造和改装的攻击型航空母舰“小鹰”级、“企业”号等都是装备喷气式飞机的。英国的“皇家方舟”号、法国的“克里蒙梭”号等航空母舰也相继装备了喷气式飞机。因为喷气式飞机具有速度快、升限高、机动性好、载弹多等优点，使航空母舰的空中攻击能力大大增强。‘其次是航空母舰还装上核武器，具有核打击能力，攻击威力有了很大提高。虽然一枚核弹有几吨重，只比普通重型炸弹重几倍，但它的爆炸威力，要比普通炸弹或炮弹大几百倍、几万倍甚至几千万倍。1949年美国最先在航空母舰装上核武器，从此以后，新造和改装的攻击型航空母舰，也都具有核攻击能力。

第三是航空母舰普遍提高了反潜能力。航空母舰的体积大，是潜艇从水下攻击的重要目标。为防止潜艇攻击，一般的航空母舰上都装备有反潜飞机，还有一些航空母舰是专为反潜而制造的，或以反潜为主，兼顾其他。

第四是航空母舰的航海性能也得到提高，更能适应远洋作战的需要。新型航空母舰普遍增加了燃油储量，使续航能力增加到八千至一万二千海里以上。美国于1961年建成了世界上第一艘核动力航空母舰“企业”号，它加一次核燃料可以用13年，能连续航行40万海里，相当于绕地球18圈。

第五是航空母舰上电子设备增多，自动化程度有很大提高。卫星通讯和卫星导航系统，全天候电子助降装置，各种大功率、高精度的雷达、声纳及电子对抗装置，各种自动化设备等，都陆续装上航空母舰。

可以说，航空母舰是海军舰艇中电子设备种类最齐全、数量最多、性能最好的军舰。

有限而无边的宇宙

爱因斯坦发表广义相对论后，考虑到万有引力比电磁力弱得多，不可能在分子、原子、原子核等研究中产生重要的影响，因而他把注意力放在了天体物理上。他认为，宇宙才是广义相对论大有用武之地的领域。

爱因斯坦1915年发表广义相对论，1917年就提出一个建立在广义相对论基础上的宇宙模型。这是一个人们完全意想不到的模型。在这个模型中，宇宙的三维空间是有限无边的，而且不随时间变化。以往人们认为，有限就是有边，无限就是无边。爱因斯坦把有限和有边这两个概念区分开来。

一个长方形的桌面，有确定的长和宽，也有确定的面积，因而大小是有限的。同时它有明显的四条边，因此是有边的。如果有一个小甲虫在它上面爬，无论朝哪个方向爬，都会很快到达桌面的边缘。所以桌面是有限有边的二维空间。如果桌面向四面八方无限伸展，成为欧氏几何中的平面，那么，这个欧氏平面是无限无边的二维空间。

我们再看一个篮球的表面，如果篮球的半径为r，那么球面的面积是4πr＼＋2，大小是有限的。但是，这个二维球面是无边的。假如有一个小甲虫在它上面爬，永远也不会走到尽头。所以，篮球面是一个有限无边的二维空间。

按照宇宙学原理，在宇观尺度上，三维空间是均匀各向同性的。爱因斯坦认为，这样的三维空间必定是常曲率空间，也就是说空间各点的弯曲程度应该相同，即应该有相同的曲率。由于有物质存在，四维时空应该是弯曲的。三维空间也应是弯的而不应是平的。爱因斯坦觉得，这样的宇宙很可能是三维超球面。三维超球面不是通常的球体，而是二维球面的推广。通常的球体是有限有边的，体积是3／4πr＼＋3，它的边就是二维球面。三维超球面是有限无边的，生活在其中的三维生物（例如我们人类就是有长、宽、高的三维生物），无论朝哪个方向前进均碰不到边。假如它一直朝北走，最终会从南边走回来。

宇宙学原理还认为，三维空间的均匀各向同性是在任何时刻都保持的。爱因斯坦觉得其中最简单的情况就是静态宇宙，也就是说，不随时间变化的宇宙。这样的宇宙只要在某一时刻均匀各向同性，就永远保持均匀各向同性。

爱因斯坦试图在三维空间均匀各向同性且不随时间变化的假定下，求解广义相对论的场方程。场方程非常复杂，而且需要知道初始条件（宇宙最初的情况）和边界条件（宇宙边缘处的情况）才能求解。本来，解这样的方程是十分困难的事情，但是爱因斯坦非常聪明，他设想宇宙是有限无边的，没有边自然就不需要边界条件。他又设想宇宙是静态的，现在和过去都一样，初始条件也就不需要了。再加上对称性的限制（要求三维空间均匀各向同性），场方程就变得好解多了。但还是得不出结果。反复思考后，爱因斯坦终于明白了求不出解的原因：广义相对论可以看作万有引力定律的推广，只包含“吸引效应”不包含“排斥效应”。而维持一个不随时间变化的宇宙，必须有排斥效应与吸引效应相平衡才行。这就是说，从广义相对论场方程不可能得出“静态”宇宙。要想得出静态宇宙，必须修改场方程。于是他在方程中增加了一个“排斥项”，叫做宇宙项。这样，爱因斯坦终于计算出了一个静态的、均匀各向同性的、有限无边的宇宙模型。一时间大家非常兴奋，科学终于告诉我们，宇宙是不随时间变化的，是有限无边的。看来，关于宇宙有限还是无限的争论似乎可以画上一个句号了。