笨鸟难飞——航空史上的失败传说（一）

蝙蝠状的Avion III在驱动效率、平衡性、操控性等方面都存在不足

　　与莱特兄弟经过反复试验、精心设计的螺旋桨相比，直接仿照羽毛的螺旋桨显然产生不了高效的“魔力”，机翼、机身、发动机、起飞方式等诸多环节也存在缺陷，使得“风神”家族失去了创造历史第一的机会。好在克莱门特·阿德尔为航空业做出的贡献最终获得了公众的认可，1938年法国邮政部门为他发行了纪念邮票，Avion III后来也在巴黎的艺术和工艺博物馆内占据了醒目的位置。此外，阿德尔还在1909年出版的《军事飞行》一书中预言了空中力量和航空母舰的重要作用，对军事航空的发展产生了深远的影响。

“风神”的基本参数

　　长度：6.5米
高度：不详
翼展：13.7米
重量：298千克
动力：一台15千瓦双缸蒸汽机

鹅毛飘飘的扑翼机

　　同样抱着“羽毛情结”的还有的英国人爱德华·弗罗斯特（Edward Frost），一心模仿鸟类的翅膀构造和飞行方式，想让代达罗斯的神话成真。他曾在1877年设计过一架扑翼机，在四轮底座上安装了4组用藤条和丝网编成的机翼，最大翼展约为9米，外形酷似大鸟翅膀，上面还插满了数千根从鹅身上精挑出来的羽毛。为了让这些羽翼上下扇动起来产生浮力，他加上了一台功率只有3.7千瓦的蒸汽机来带动连杆机构，这也使得整架飞机差不多有300千克重，在测试中根本无法把机身和操作者抬离地面。

　　带着锅炉的蒸汽机提供不了足够的动力，弗罗斯特随后做了一个用功率为1.5千瓦电动机驱动的小模型进行测试，结果也并不理想。等到轻便高效的内燃机终于出现后，1905年弗罗斯特又研制出一架体积略小些的扑翼机，同样是在四轮底座上站立操作，但这次只装了一对翼展为6米的鹅毛机翼，采用一台功率为2.2千瓦的英国产摩托车用汽油发动机，整体重量降到105千克。根据剑桥大学工程学会的记录，这架扑翼机在启动后整体上升了0.6米，并且有向前移动的“趋势”，不过也就仅此而已，根本称不上是飞了起来。

　　在莱特兄弟已经用结构简洁的固定翼飞机取得成功的经验，证明羽毛并不是飞行的必备条件之后，还一味在扑翼机和鹅毛堆上费劲折腾就确实太“Out”了。弗罗斯特在1908至1911年间曾担任过航空学会的主席，当那些更富有创新精神的成员提出改组学会的要求时，他也只好黯然下台了，那架长满羽毛的扑翼机最终被送进了科学博物馆。

低效的蒸汽机无法抬升长着4对羽翼的扑翼机

弗罗斯特的简化版扑翼机也没能实现突破

被送到博物馆的扑翼机

情陷多翼机

　　想要克服重力的束缚，就得产生足够的升力。运用现在中学生都知道的“伯努利定理”，让气流通过带弧度的机翼，造成的上下压力差会把飞行器抬起来。可见升力的大小主要由气流强度和机冀面积来决定，而在发动机的功率还很有限的条件下，自然就会想到以增加机翼面积来提高升力。航空理论先驱乔治·凯利曾指出，当机冀面积增大时，将无法同时保证重量轻和强度高，应当采用多层翼面结构。这是历史上首次明确提出的多翼机思想，包括莱特飞机在内的早期飞行器也因此几乎都是双翼机或三翼机。

　　尽管后来的研究发现，多层组合机翼实际获得的有效翼展并不等于单个翼面的累加，相邻机翼之间的气流干扰会使气动效率降低，还会带来结构和操纵等方面的问题。然而仍有不少人相信机翼越多，升空的可能性越大，一时间出现了装有四层、五层甚至上百片机翼的超级多翼机，而它们真的能飞起来吗？

从“百叶窗”到“鸟笼”

　　在航空纪元刚刚拉开帷幕的舞台上，英国人霍雷肖·菲利普斯（Horatio Phillips）是个容易被后人遗忘的角色，不过他可是对机翼翼型进行系统性研究的先行者。出身于工匠家庭的菲利普斯在参观过英国皇家航空学会的风洞设施后颇受启发，觉得自己可以做得更好。他在1880年代初建造的风洞通过蒸汽装置导入持续的气流，试验结果比其它同类设备更可靠。菲利普斯利用风洞对不同剖面形状的各种机翼进行了大量试验，挑选出产生升力效果最好的样板，从1884年起陆续申请到以“双面翼型”命名的一系列设计专利。

霍雷肖·菲利普斯

菲利普斯的翼型专利

　　这些研究成果很快就被同时代的其他航空发明家吸收借鉴，应用到滑翔机和动力飞机的研制上。菲利普斯自己也跃跃欲试要把理论付诸实践，并推论出机翼数量越多，能产生的升力就越大。1893年他制作出一台不载人的飞行器，在三轮底座上架起3米高的一整排共50片细长机翼，每片长度在6米左右，宽度仅3.8厘米，还装有一台4.5千瓦的燃煤蒸汽机用于驱动双叶螺旋桨。这套装置被戏称为“轮子上的威尼斯百叶窗”，重约160千克。而所谓的“试飞”是先铺设一条直径61米的环形轨道，再用绳索把“百叶窗”系在轨道中心的立柱上，启动发动机后使其沿着轨道进行圆周滑跑。测试所得到的最高纪录是，这台机器可以升到0.6～0.9米的高度连续“飞行”600米。虽说运行状态很不稳定，但这个结果还是让菲利普斯坚信多翼机大有潜力可挖。

菲利普斯在环形轨道上测试无人多翼机

菲利普斯无人多翼机的模型

　　下一步就是要研制载人型号了。1904年，菲利普斯试图通过把机翼减少到20片、在机身尾部加装十字形的活动翼面来提高可操纵性，并自制了一台16千瓦的四缸汽油发动机作动力。整机用木料、钢管和蒙布搭建而成，连同一名驾驶者在内共重270千克。不过这件精简版“百叶窗”的纵向稳定性还是很糟糕，反复尝试最多也只能“跳”出15米远。令人费解的是，此后菲利普斯非但没有参考别人的经验加以改进，反而更“变本加厉”。到1907年他不仅把单排机翼的数量恢复到50片，还在机身前后装上4排这样的“百叶窗”并连接起来，犹如一个大鸟笼。4月6日，这架带有200片机翼的四方形飞行器总算飞出了152米的直线距离，这也被视作在英国完成的第一次动力飞行。然而不能在升空后控制飞行姿态的死穴，也使得“鸟笼”长期被人质疑能否算是真正意义上的飞机。也许菲利普斯已经意识到，与莱特兄弟等人的设计相比，自己的窄弦多翼机存在诸多无法克服的致命缺陷，因此放弃了继续改进的努力。