(上接第一篇)
【2】材料篇
同样建造飞行器所使用的材料也在早期飞行器设计中起到了至关重要的作用。为了能使早期飞行器成功起飞,人们需要提高材料的强度,防止飞机的关键部位在飞行中断裂。在先前提到的Aerial steam carriage中,为了提供足够的升力,飞行器的翼展达到了46米,总面积达到了420平方米,木架结构无法满足如此严苛的抗弯要求,最终导致试飞的失败。(虽然成功的让飞行器离地了一会)[8]。相比之下,更不用提在这之前的设计了。
在木质结构的尝试失败之后,人们将目光转向金属材料。在现在,人们普遍采用铝合金作为飞机的主结构材料。但铝的发现相对于其他金属来说已经非常晚了。
1808年汉弗里·戴维爵士首次使用了“Aluminum”这个词,并开始尝试生产铝。1825年丹麦化学家汉斯·奥斯特成功用钾从氯化铝中还原出铝[9]。1827年弗里德里希·维勒用金属钾还原熔融的无水氯化铝得到较纯的金属铝单质。德维尔(Henri Etienne Sainte-Claire Deville)在1846年纯化了维勒过程,并发表在1859年的一本书上[10]。由此十年内铝的价格降低了90%。但直到19世纪80年代中期,由于取之不易,当时铝的价格仍然高于黄金[11]。于是在这之前的早期飞行器发明者错过了这种可以帮助他们实现飞行梦想的材料。
1886年查尔斯·马丁·霍尔(Charles Martin Hall)和保罗·埃鲁(Paul Héroult)各自独立发现了以霍尔-埃鲁法命名的电解制铝法。在1889年卡尔·约瑟夫·拜尔(Carl Josef Bayer)继续优化了此过程。迄今仍以这种方法为大规模工业制铝的主要手段。至此,铝进入大规模工业化生产阶段,早期飞行器的设计师们可以较为方便地得到和使用铝来设计飞行器。这一工艺决定了第一次重于空气的飞行器飞行要出现在19世纪90年代以后。
参考文献:
[8] Chanute, Octave (1891). "Progress in Flying Machines". The American Engineer. Retrieved 2007-08-21.
[9]Wöhler, F. (1827). "Űber das Aluminium". Annalen der Physik und Chemie 11: 146–161.(《关于铝》 物理和化学年鉴。我会使用德语来进行资料阅读的的)
[10]Sainte-Claire Deville, H. E. (1859). De l'aluminium, ses propriétés, sa fabrication. Paris: Mallet-Bachelier.
[11]Binczewski, G. J. (1995). "The Point of a Monument: A History of the Aluminum Cap of the Washington Monument". JOM 47 (11): 20–25. Bibcode:1995JOM....47k..20B. doi:10.1007/BF03221302.
(编辑 魏娟)