萊特兄弟(12)_學達書庫

一二

　　可調整部分各有一根軸，該軸與安裝在固定部分的齒輪連接。當操縱與其連接的杠杆時，就使得這個機翼的可調整部分朝一個方向偏轉，而另一機翼可調整部分則朝相反的方向偏轉。這樣，在所需要的任意一側機翼上都可得到比另一側較大的升力。

　　萊特兄弟不久就發現由於兩個原因，在滑翔機上應用這個奇特的設計，其結構將是不合理的。首先，滑翔機和駕駛員的總重量的2/3要由兩根軸來承擔，其結構必然是脆弱的。其次，機翼梢段要繞軸自由偏轉，而裝有這種機翼的滑翔機卻不能提供足夠的剛硬度。

　　大約五六個星期以後的一個晚上，威爾伯興致勃勃地從自行車鋪回家來告訴奧維爾，他偶然想到了一個主意。一位顧客來買一條自行車內胎，威爾伯從一個包裝的紙盒裡拿出內胎後，便一邊同顧客閒談一邊拆紙盒。他看到雖然紙盒側面在豎直方面是剛硬的，可上下兩面卻可以相對扭曲成不同的角度。他想，滑翔機的機翼為何不能按照同樣的道理扭曲呢？經過扭曲的機翼，一側機翼就可以比另一側機翼形成更大的迎角，而不會使滑翔機的結構受到影響。這個想法看來使萊特兄弟非常滿意，他們便不再尋找和思考其他的方法了。

　　幾個星期以後，也就是1899年8月，萊特兄弟製造了一個雙翼飛行器。在一群小男孩的圍觀下，威爾伯來到城郊的一塊空地上試飛。這個飛行器的翼展（即兩翼梢間的距離）為1.5米、寬41釐米。機翼的扭曲由4根連著地面的繩子來實現。兩根繩子連著右翼梢的前部，其中一根繩子連著上翼，一根繩子連著下翼，這兩根繩子的另一頭分別拴在地面操縱者手中的一根短木棒的兩端；連著左翼的兩根繩子也是同樣地拴在另一根木棒上。操縱者用這兩根短木棒就可以隨心所欲地控制飛行器的機翼。他用自己的手腕同時改變木棒的傾斜度來使飛行器的上翼推前或者移後。如果向相反的方向傾斜木棒，就可以把某一側上翼的翼梢拉到同側下翼的前面，同時在另一側，下翼梢也會被拉到同側上翼梢的前面。

　　上下翼這種向相反方向的移動導致了機翼的扭曲。這樣，飛行器兩側的機翼就能形成不同的迎角。如果飛行器的一翼開始下沉，那麼把它扭曲成一個較大的迎角，就能得到更多的升力，飛行器也就能夠恢復到平衡狀態了。

　　要想保持飛行器前後的平衡，只要操縱者把手中的木棒向同一個方向傾斜——讓飛行器的上翼作前後方向的移動，來改變升力的重心就行了。這次試飛非常成功，因為威爾伯有效地利用了機翼的扭曲或彎曲，取得橫向穩定或側向平衡。

　　萊特兄弟除設計了這種能夠前後移動的機翼外，還在尾部設計了一個「升降舵」。它安裝在一對木杆上，這一對木杆又垂直地連接在聯繫上下機翼的立柱上。當上翼被拉向前使飛行器朝上飛的時候，升降舵因上表面受空氣壓力而下降，這樣便幫助飛行器往上飛——就像今天飛機尾部的升降舵一樣。

　　進行了這次成功的試飛以後，儘管萊特兄弟的飛行興趣並沒有絲毫減弱，可他們在一段時間裡並沒有再進行飛行器的試驗。他們正積極地收集全國各地關於風速的資料。1899年12月，萊特兄弟給華盛頓氣象局寫了一封信。氣象局局長威利斯·摩爾給他們寄來了大量的包括有各地風速統計資料的政府公報。萊特兄弟對這些資料進行了反復的研究。除此以外，他們沒有進行更多的人們提到的飛行試驗了。

　　1900年5月，威爾伯給住在芝加哥的奧克塔夫·夏努特寫了一封信。

　　後者曾著有《飛行器的進步》。儘管夏努特由於建造西部鐵路、堪薩斯大橋和芝加哥堆料場而在工程界頗有名氣，然而他在1891年到1893年間一再重印的這本書使他很可能成為航空史研究方面最著名的權威。想到夏努特一定會有興趣，威爾伯在信中告訴他自己制訂了一個用人操縱飛行器的計劃。他說，通過這個計劃，人們能夠在空中長久地實際地駕駛一個飛行器。他建議說，在一座塔臺上用一根繩子就可以引導這個飛行器。威爾伯還在信中向夏努特介紹了這個飛行器將要採用的操縱系統——扭轉機翼來進行橫向控制，讓上機翼進行前後方向的移動來進行縱向控制——這種操縱系統去年8月在一個1.5米長的飛行器上已經試驗成功了。最後，威爾伯問夏努特，他是否知道有什麼地方的風速適合進行這種飛行試驗。（這封信是威爾伯寫給夏努特的第一封信。從此，他們相識了，相互間的通信持續了好多年。）夏努特建議說加利福尼亞州的聖地亞哥市和佛羅裡達州的聖詹姆斯城（派恩艾蘭）可以考慮作為試驗場地，因為那些地方只持續地刮著微弱的海風。不過，他又指出，那些地方沒有沙質的小山坡，或許在南卡羅來納州和佐治亞州的大西洋海濱能夠找到更好的地方。

　　當春天購買自行車的熱潮退落以後，萊特兄弟有了更多的時間來做其他的工作了。他們又開始滿腔熱情地研究飛行器的平衡課題了。每一天，他們都提出和討論新的方法。奧維爾認為，用前後移動上翼來保持飛行器的縱向平衡雖然在他們的飛行器上試驗成功了，可在一架載人的滑翔機上就不實用，況且這種滑翔機要從地面起飛，在天空中飛行後再著陸於地面。到底飛行器的平衡度要有多大，才能承受得起載人滑翔機上的種種負荷呢？萊特兄弟日夜為這些問題絞盡腦汁。

　　奧維爾主張滑翔機的上翼要固定安裝在機身上，升降舵要安裝在機翼前面，並跟機翼保持一定的距離。在這個位置上，滑翔機起飛時，升降舵就不會因接觸地面而被弄壞。如果由於某種原因升降舵失去了工作能力，駕駛員也能在滑翔機升空以前及時發現。威爾伯則提出，既然彎曲的翼面比平展的翼面飛行效果更好，那麼前方向舵或者升降舵應該是能變形的，當空氣壓力作用在舵的任意一面時，舵面都能迎著氣流彎曲成凹形，而當空氣沿舵面邊緣流過時，舵面又能恢復平面狀態。

　　萊特兄弟在書中讀到，機翼越接近于水平狀態，升力中心就越向機翼的前緣移動。他們想，要是將前升降舵裝成負迎角，那就能得到固有的縱向穩定性了。所謂負迎角就是機翼的前緣低於後緣。這樣來設計滑翔機的升降舵，那麼在滑翔時每當機翼接近于水平狀態，其下面以較小的迎角迎著氣流時，升降舵的上面必將以較大的迎角迎著氣流。因此，他們得出結論，當機翼變得接近水平狀態時，其升力中心的前移，將使飛行器處於抬頭狀態，而前升降舵的上面將承受更大的壓力，從而抵消作用於機翼下的升力。

　　後來進行的試驗證明設計成負迎角的前升降舵不能給飛機提供他們所期望的穩定性。其原因是實際上作用於弧形翼上的升力中心同威爾伯讀到的資料剛好相反，是向機翼後緣移動的。不過萊特兄弟後來發現威爾伯的推論還是有道理的，只是由於升力中心是向後移而不是向前移，而升降舵就不應該設計成負迎角，而是相反。

　　萊特兄弟的升降舵有三個特點是過去任何一架滑翔機上所找不到的。第一，它被安裝於機翼的前面，這樣在著陸和起飛的時候有較少被撞壞的危險。第二，它是可操縱的，而不像過去的飛行器那樣是被固定死的。第三，在迎著氣流的一側，它被設計為凹形，而不是平面。在萊特兄弟早期的研究階段，他們認為機翼前的升降舵是他們最重要的發明，因為從他們讀到的材料來看，他們以為他們解決了比橫向平衡更棘手的難題。

　　後來，萊特兄弟發現將升降舵置於機翼前的好處還有兩點是開始時並沒有想到的。其中一點是當飛機「失速」——飛行速度過慢時可避免頭部俯衝帶來的一切危險。第二點，具有正迎角的前升降舵下面有一個升力，它不只是給飛機帶來了穩定性，而且還承受了一部分載荷，減輕了機翼的壓力。（相反，機尾的升降舵因設計成反迎角來給滑翔機提供穩定性，承受來自上方的壓力，它還增加了機翼必須承受的載荷。）

　　1900年8月1日前後，萊特兄弟決定製造一架載人的滑翔機，以便試驗他們的設想。為了能夠在實踐中操縱它，他們必須讓它在空中像風箏一樣進行試飛。為此目的，他們必須儘快找一個沒有樹木或者灌木的沙質山丘和一片開闊地。他們又一次閱讀了華盛頓氣象局寄給他們的報告。幾處風力適宜的地方都在遙遠的西部，東部只有一處比較接近代頓市，那個地方的名稱很奇怪，叫做基蒂霍克，在北卡羅萊納州。他們決定立即寫信到基蒂霍克，以便進一步瞭解那兒的情況。

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