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影响世界的专利(三)

热度2353票  浏览400次 时间:2011年6月27日 13:25
说起飞机的发明,很多人有这样的知识,飞机是美国人莱特兄弟发明的,1903年12月17日,在美国北卡罗来纳州的基帝霍克海滩上,莱特兄弟试飞了他们设计制作的第一架飞机,一架12马力,四缸活塞式发动机驱动的飞机,由哥哥威尔伯•莱特(WILBUR WRIGHT)驾驶的第四次试飞,在空中用59秒飞行了260米。这是人类第一次真正的飞机飞行。诚然,在此之前已有氢气球和飞艇陆续升上天空,人们之所以这样关注莱特兄弟试飞的这架飞机,只因它是一架重于空气的飞行器,它的速度、可操作性、安全性都是前两者所不能比拟的,所以,它在人类航空史上是划时代的。

  但是,很少有人知道,在这次试飞前,莱特兄弟在1903年29日提出了申请号为US149220。名称为飞机(FLYING—MACHINE)的美国专利申请,该申请于1906年5月22日被批准。

  威尔伯•莱特和奥维尔•莱特兄弟两人曾经一起经营过印刷商店,后转而经营自行车修理行,又设计制造自行车。他们少年时代起就对飞行感兴趣,经营方面的成功有助于他们对航空学的研究。他们十分重视从理论和实践中学习和研究,阅读了大量空气动力学文献,学习了滑翔机先驱者德国工程师奥托•李林塔尔的著作,吸取奥托滑翔机研究方面的成果和导致其丧命的教训,向史密森恩学会(SMITHSONIAN INSTITUTION)索取和查阅了他们所能找到的有关航空方面研究的资料,制作了风洞,仔细分析了鸟翼的形状和结构,观察飞鸟的摇摆、飞翔运动,特别注意鸟类高飞和滑翔时双翅变化。从1900年到1902年先后制作了三架滑翔机,反复进行试验,取得了其升力、速度、操作、摆动、阻力、平衡等方面大量数据,又进行了风洞试验。在此基础上,形成了飞机的构思,申请了上述专利。

  从该专利说明书内容来看,申请的飞机是一种滑翔机,并未包括动力装置和螺旋桨。其主要内容包括:1、飞机包括机翼、尾部垂直舵和前部水平舵;机翼从边端到边端的宽度显著地大于飞机从前端到尾端的长度;飞机的结构件是轻质而牢固的木材之类的材料制成的结构件,机翼的框架上紧绷着布之类的高强度纤维织物。2、机翼或是单机翼的或是多机翼的,说明书和附图所列举的例子是平行、垂直重叠、由一系列平行柱相连接间隔一定距离的双机翼。所说的机翼是扁平的,具有水平边缘部分,可通过操作,使该水平边缘部分能绕与飞行方向垂直的机翼平面的横轴扭曲,并与常态的机翼形成不同角度,使之与气流之间形成升力和平衡。3、尾部垂直舵由V型支架与上下机翼相连接,其主要作用是可围绕垂直枢轴绕动,从而形成对空气的不同阻力,使飞机可绕纵轴改变左右方向和平衡,该尾部垂直舵也可绕V型支架和上、下机翼连接的水平枢轴绕动,以致尾部垂直舵上升,这样可防止飞机降落着地时该垂直舵与地面摩擦碰撞损坏。4、前部水平舵安装在由下机翼中部左右各一根水平支撑杆和上机翼中部相应的左右各一根支撑斜杆组成的架子上,上述水平支撑杆前端向上凸起端头。前部水平舵通过水平枢轴与穿过它的斜杆相连,该水平舵通过弹簧与水平支撑杆前端向上凸起端头相连,使该水平舵一般处于水平状态,也使其具有柔性;通过操作水平舵可绕水平枢轴绕动一定角度,从而改变空气阻力,使飞机向上和向下,并能防止飞机着地时颠簸、倾翻。5、飞机机翼水平边缘部分的扭曲以及尾部垂直舵的操作系统是由拉紧的绳索和一组与机翼、机架相连接的导向滑轮组成的,绳索两端分别牢固系于作为方便操作装置、吊架的侧边上,驾驶员躺在吊架上,用身体运动对飞机进行操作控制,驾驶员同时可用手等方式操作控制前部水平舵,该水平舵也是通过绳索滑轮组和连杆机构操作的。

   该专利记载的飞机今天看起来似乎很稚拙,甚至在现代人眼中显得可笑,但是它展示了飞机的俯仰平衡、方向平衡和横侧平衡,使飞机在空中可控飞行,显示了强大的生命力,跨时代地造福于人类。此后,各种飞机先后出现,1909年法国人布雷里奥的单翼机第一次飞越英吉利海峡,1919年第一架客机诞生,1947年喷气式飞机实现了超音速飞行。现在,飞机有民用飞机、军用飞机、航天飞机等名目繁多,性能各异,用途广泛,性价比越来越优化。以民用飞机为例,欧洲空客的空中巨无霸A380,双层通道,起飞重量达到421吨,载客量555人,最大载客量可达840人,其升空2年后,美国西部当地时间七月八日下午波音公司新一代“梦幻飞机”波音787下线,这是有史以来第一次机体结构的一半左右是用更轻,更坚固的碳纤维材料制作的民用飞机。用碳纤维合成物作材料,可以大大减少机身拼接所需零部件,增加飞机的耐用性,降低维护费用,耗油量可减少20%,可一次加油持续飞行1.575万公里,载客量可达330人(陈仲华)

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