摘要：

       早在15世纪，达芬奇就曾设计过飞行器；但直到1903年，人类才实现第一次飞行。在这四百年中，人类解决了一个个有关飞行的技术难题才最终使得飞行成为可能。本文将从动力、材料、空气动力学三方面简述人类在早期飞行器发展史解决的技术难题，并在文章的最后提出对科学研究历程的一点感悟。

关键词：

飞行器 发展 技术难题 材料 动力 流体力学

正文：

       在蓝天下飞翔，曾经是古代埃及人、希腊人和中国人等先人梦寐以求的幻想，并为之进行过不懈的探索。十五世纪时，达芬奇在Codex on the Flight of Birds中曾经模仿鸟类认真研究过扑翼式飞机[1]。

现存的达芬奇有关研究鸟类飞行的人力扑翼机设计草图[2]

       但直到将近四百年后的1903年12月17日人类才第一次实现重于空气的航空器进行的受控的持续动力飞行。在这四百年中，人类翻越了无数的横亘在梦想与现实的技术障碍，最终实现了飞行的梦想。下面我们将从三个方面分析早期飞行器发展史中人类攻克的技术难关。

【1】动力篇

       在早期飞行器的设计过程中，人类首先遇到的问题动力问题。在达芬奇的设计中，他已经意识到重于空气的飞行需要提供气动升力和推力才可以实现，而人力扑翼机的动力为人力驱动。但由于人体所能发出的功率与鸟类相比，如果按同比例体重来计算，相对要小得多，持久力也要小得多，所以人没有外力仅靠自身体力是不能象鸟一样在天空飞行的[3]。虽然如此，但扑翼飞行器的设计尝试只到飞机正式出现前才停止。

       1781年，詹姆斯瓦特申请了能产生持续动力的蒸汽机的专利[4]，揭开了人类工业化时代的序幕，同时也意味着人类可以利用功率远高于人类的动力。在此后的设计中，人类都在围绕Steam Engine来展开研究，但往复式蒸汽机存在一个致命的缺点，即无法在重量与功率之间达到飞机所需要的水平。以著名的Aerial steam carriage为例，这是早期飞行器中最接近成功的蒸汽飞机的尝试。

       但从这架飞机的设计中我们可以清楚地看到蒸汽机的动力问题，因为作为一架1.4吨的飞机，它的发动机功率只有37kw，无法提供足够的推动力。[5]

       而在1885年末，德国人戴姆勒和迈巴赫发明了世界上第一台汽油发动机,大大提高了发动机的动力效率[6]。虽然汽油发动机的设计初衷是为了应用在汽车上，但人们纷纷看到了汽油机应用到飞行器上的潜力而加紧研发，到莱特兄弟的“飞行者一号”起飞时，其搭载的发动机只有70千克，动力达到了12马力（9kw）[7]。

参考文献：

[1] 吉日本.“我爱我师,我更爱真理”——飞机发明史的启示. 科技文萃 1995年02期

[2] 李明. 跨越时空的惊世构想——达·芬奇和他的发明. 中国科技信息 1998年09期

[3] 陈燮阳 从木鸢、风筝到飞机的发明—人类飞行愿望的实现 2002年01期

[4] Hills, Richard L. (1989). Power from Steam: A history of the stationary steam engine. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0 521 34356 9.

[5] The Fort Worth Press, "Airplane Invention Was Delayed 60 Years", October 11, 1961

[6] G.N. Georgano. Cars: 1886–1930 ISBN 0517480735 (0-517-48073-5), Random House Value Publishing

[7] Tobin 2004, p. 159.

（编辑 魏娟）