力量:问题的产生和应用的推进
19世纪初,持续的动力比空气重的飞行仍然是不可能因为缺乏合适的发电厂。的水平技术甚至将允许有限的动力飞行躺在未来一个世纪。发条机制和其他类型的spring-powered系统显然是不适合人类飞行。而电力驱动的几飞艇在过去的四分之一世纪,穷人的功率重量比,这样的系统使它难以想象一个电力驱动的飞机。
航空推进系统的潜力从热气球引擎火药压缩空气甚至碳酸期间讨论了发电厂的世纪。澳大利亚劳伦斯哈格雷夫(Hargrave),特别是尝试用压缩气体推进系统。然而,蒸汽和内燃机迅速成为最严重的实验者的选择。早在1829年,是蒸汽动力ornithoptor Artingstall构建了一个全面的翅膀被打碎在操作前锅炉爆炸。一个轻量级蒸汽机1868年由英国先锋弗雷德里克Stringfellow权力三翼飞机模型飞机的集合史密森学会,华盛顿特区。
俄罗斯Alexandr Mozhaysky(1884),英国人希兰的格言(1894),法国人克莱门特阿德(1890);看到阿德进化和阿德军用飞机)每一跳全面简称蒸汽动力机械离地面的距离,虽然这些工艺能够持续或飞行控制。在美国,塞缪尔·兰利实现第一个持续飞行在1896年,他推出了他的两个相对较大的蒸汽动力模型飞机(看到兰利机场5号)在空中旅行的一英里(1.2公里)的四分之三波多马克河。
快到19世纪末,内燃引擎成为一个更有前途的航空动力装置。这个过程已经开始在1860年,当时艾蒂安垂涎欲滴比利时建立第一个内燃机,推动照明气体。在德国,尼古拉斯·a·奥托1876年开始下一步生产四冲程发动机燃烧的液体燃料。德国工程师戈特利布。戴姆勒开创了轻量级高速汽油发动机的发展,其中一个他在1885年安装在一辆自行车。德国工程师卡尔·奔驰汽车生产第一个真正的第二年,一个坚固的三轮车与运营商和一名乘客的座位。1888年戴姆勒说服卡尔·Woelfert路德部长渴望飞翔,装备一个实验用单缸飞艇汽油发动机开发的所有8马力。最初的测试是不怎么成功,尽管明火点火系统提出了一个显而易见的危险上天飞艇。事实上,Woelfert死亡当一个内燃机最终将在1897年更大的飞艇着火。
在航空职业生涯的开始莱特兄弟认识到,汽车爱好者生产更轻,更强大的内燃机。兄弟们认为如果他们滑翔实验进展,他们需要一个发电厂,它不会很难购买或建立一个汽油发动机的飞机。
他们在本质上是正确的。1902年飞他们成功的滑翔机,莱特兄弟相信翅膀会提升动力飞行机器的重量,他们可以控制这种工艺在空中。此外,三年的滑翔机的经验,与他们的信息风洞,使他们能够计算出精确的持续飞行所需的力量。无力感兴趣一个经验丰富的制造商生产发动机满足他们相对狭窄power-for-weight规格,兄弟设计并建造自己的发电厂。
查尔斯•泰勒,一名机械师的兄弟雇了自行车商店,产生一个四缸引擎与铸铝块,产生约12.5马力的总重量约200磅(90公斤),包括燃料和冷却剂。这绝不是世界上最先进的或有效的航空动力装置。兰利,他们也建立一个全面的动力飞行器,花了几千美元产生five-cylinder径向引擎总重量等于莱特引擎但发展52.4马力。兰利产生一个引擎远优于莱特兄弟和飞机,飞机场6号,没能飞1903年测试的时候。莱特兄弟,另一方面,开发了一个引擎,生产所需的力量推动他们的1903年的传单——世界上第一架飞机持续飞行。
1903飞机的螺旋桨的设计代表着一个更加艰巨的任务,和更大的技术成就,比的发展引擎。螺旋桨不仅必须有效,必须产生一个计算时的推力发动机的操作在一个特定的速度。然而,重要的是认识到,一旦动力飞行已经实现,更加强大和高效引擎的发展成为推动提高飞机性能的重要因素。
平衡和转向机:控制的问题
决定,机翼的设计和发电厂的发展都相当好,莱特兄弟关注元素的控制。其他实验给了一些想法。凯莱是第一个使用电梯控制音高(导演鼻子上下)。在整个19世纪下半叶,飞艇使用船舵偏航控制指挥左翼和右翼的鼻子)。
更加难以想象的方式来控制飞机的滚(也就是说,平衡了熊熊或银行飞机)。此外,大多数实验都相信飞行机器的操作员将很难或不可能锻炼完全控制机器是免费的在所有三个轴运动在一次。因此,更觉得已经给了实现自动或手段固有的比主动控制系统的稳定性。
凯莱,例如,建议二面角的翅膀(皮鞋的角度从机翼的中点)作为一种实现一定程度的稳定辊;他还建议使用摆控制。法国航空先锋阿方斯Penaud本质上是第一个产生一个稳定的飞机Planophore(1871),讲述了一个推进螺旋桨由扭曲的橡胶链。手动模式特色二面角的翅膀稳定辊和一套水平表面轻微的负角对机翼提供稳定。的垂直表面在偏航稳定,这是几乎所有实验的方法与模型飞机,包括兰利。
模型建造者被迫采用自动稳定,但那些建造和实验者飞滑翔机飞行控制发展活跃。几乎所有pre-Wright兄弟的滑翔机飞行员,包括利,使用攀岩技术,飞行员将身体的重量转移为了改变的位置重心机器的关于压力的中心。然而,重量转移是危险的和限制。如果简单的操作符的身体动作的运动机器上产生重大影响,机翼面积相当小。这限制了可能产生的升力。此外,它绝不是这种飞机很难达到一个摊位或其他不受控制的地位,体重变化不能影响复苏的死亡证明利(1896)和英国的实验者珀西Pilcher(1899)在滑翔机崩溃。
决心避免这些问题,莱特兄弟创造了一个积极的控制系统使(实际上,需要)飞行员行使绝对命令他的机器在每一个轴的运动和在每一个时刻。别人拒绝了这一目标,因为他们担心,飞行员将被机器控制的难度在三维空间中移动。然而,莱特兄弟认识如何轻松快速地自行车骑手内化所需要的运动保持平衡和控制,他们肯定会和飞机一样。
意识到危险固有的在试图依靠控制重心,莱特兄弟发明了一个系统来控制压力的运动中心的翅膀。他们实现这让飞行员诱导一个转折在两个方向上、下翼,因此增加电梯一侧,减少它。这种技术,他们称之为“机翼扭曲”,解决的关键问题。同时,电梯(水平表面放置在飞机的前部)提供音调控制的手段。当莱特兄弟介绍了舵在1902年他们的设计,这个设备是用来弥补增加拖累飞机积极扭曲的一面。1905年他们断开翘曲机翼的舵系统,使飞行员能够首次独立控制偏航运动。的1905年莱特传单因此被认为是第一个完全可控,实际的飞机。