2021年6月7日

2016级2班小喜鹊中队

主题：浅谈人类探索飞行的历程

主讲：张立新（张诗淇爸爸）

大家是否梦想过有一天自己能像鸟儿一样，在天空中自由飞翔，想飞到哪里就飞到哪里？

人类在很早以前，就像我们一样，就有象鸟儿一样飞翔的梦想。

即使不能自己飞翔，也期望能够借助外物来承载我们一起飞翔，就像电影驯龙高手中维京少年希卡普那样乘龙飞翔。

人类就是在这种飞翔梦想的驱动下，开始了对飞行的探索。

我们人类没有鸟儿一样的翅膀

假如我们人类也能长出鸟儿一样的翅膀，象天使一样，可能我们就能够实现飞行了。

那我们人类能不能自己长出翅膀呀？

答案显然是不可能的。

既然我们长不出翅膀，

那我们能不能自己做一副翅膀，安装在手臂上，象这样，靠我们手臂的挥动来带动我们飞行呢？

基于这种想法，人类飞行的梦想就从仿鸟飞行开始了，这也就是扑翼式飞行器的原始设计思想。

这种飞行器的最大特点都是有一对像鸟一样扑动的翅膀。

目前能见到扑翼式飞行器主要是电动飞鸟，从视频中我们可以看到，要想实现电动飞鸟在飞行中不停的扇动翅膀，需要设计非常复杂的机械结构。

而且这类扑翼式飞行器相对结构较为轻巧，目前还很难实现高速化，大型化，更别说实现载人飞行了。当然，科学家们仍然没有放弃努力，中国的航空航天大学的一部分老师和学生仍然从事这方面的研究。

既然这种扑翼式飞行器载人不可行的，那人类飞翔的梦想还能实现吗？

人类飞行的梦想就从仿鸟飞行开始了，这也就是扑翼式飞行器的原始设计思想。

不知道大家有没有在海边观察过海鸥的飞行，海鸥有时候可以借助海风在空中滑行，并不需要扇动翅膀。

人类通过观察鸟类飞行，发现鸟儿在飞行时也不是一直扇动翅膀，尤其大型鸟类，有时候它们可以张开翅膀在空中滑行很长时间.

中国古代明朝时期的一位秀才受到这个启发，他最先把自己绑在一个大风筝上来模仿鸟儿飞翔，制造了世界最早滑翔机。他这个“滑翔机”是用木质材料来制造的，需要风力才可以飞起来。他实验成功在村里引起了轰动。这种“滑翔机”是没有动力，完全依靠空气的浮力，可以从山顶向山谷滑翔下去。这种滑翔机虽然很简陋，但极大地增强了人类继续追逐飞翔梦想的自信心，推动了人类对飞行的进一步探索。

这种没有动力，完全依靠空气的浮力，从山顶向山谷滑翔的滑翔机已经演变成安全性更高，稳定性更好，飞翔得更远的三角翼滑翔机和无动力滑翔机，现在仍然被世界上的极限运动爱好者所喜爱。

虽然滑翔机承载人类初步实现了飞翔的梦想，但人类探索飞翔的脚步并没有停止。滑翔机毕竟需要借助高山，借助风力才能飞翔，这些与人类所追求的自由飞翔还相差太远。

能不能制造一种飞行器，可以摆脱这些限制，象鸟儿一样随时依靠自己的力量就可以起飞，进行飞翔？这个问题成为缠绕人类一个心结。

直到1903年美国著名的发明家莱特兄弟才帮助人类打开这个心结。

1903年12月17日，莱特兄弟首次在地面上成功试飞了世界上第一架飞机，当时的飞机相当简单，留空时间只有短短的12秒，飞行距离只有微不足道的36米，但这些就足够让莱特兄弟载入航空的史册，它向人们证明通过飞行器是能够实现载人飞行。

1904年至1905年期间，莱特兄弟俩不断努力改进飞机，提高飞机的稳定性和安全性，从飞行一号改进到飞行三号，但就是到飞行三号，留空时间最长也就达38分钟，飞38.6千米，和现在的飞机相比简直不能同日而语。但莱特兄弟的成功为人类实现乘坐动力飞行器飞翔梦想走出了坚实的第一步。

飞机在飞行时翅膀上产生向上的升力，把飞机抬起来的。

那么这个升力又是怎样产生的呢？

我们来做一个小实验，拿两张纸平行放在嘴边，对中间吹气，我们会发现，我们越用力吹，两张纸越向中间靠拢。

这是为什么？

这是因为，吹气时，纸张中间的气流的流速较快，气压变小，纸张两侧气流流速较慢，气压变大，这样就会产生由纸张外侧推向纸张内侧的推力。

飞机在飞行时，由于飞机机翼横截面上、下表面形状不同，会造成通过机翼上下表面空气流速不同，上表面空气流速高，压强小，下表面空气流速慢，压强高，这样机翼上下表面就会形成压力差，就产生了对飞机向上的升力，这就是著名的伯努利方程。

当飞机机翼上产生的升力大于飞机本身的重力时，飞机就飞起来了。

由此可见，飞机能否飞起来，是飞机的机翼上产生升力决定的，机翼上产生升力大小又是什么来决定的呢？

对，由机翼的形状和飞机行进的速度决定的。飞机行进的速度又是怎样获得呢？需要依靠外力的推动。

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推动飞机行进的方式主要有两种：

一种就像拉车一样，依靠安装在飞机前面的螺旋桨拉动飞机前进，动力源安装在飞机前面，动力源主要是活塞式发动机。老式飞机多是这种飞机，飞行速度较慢。

另一种就像推车一样，依靠发动机产生的推力推动飞机前进，动力源安装在飞机后面，动力源主要是涡喷式发动机。新型战斗机多是这种飞机，飞行速度较快。

人类在实现飞翔梦想以后，探索飞翔的脚步并没有停歇。

随着科技的发展，航空发动机由最初的小推力比的活塞式发动机，发展成大推力比的涡喷式航空发动机，特别进入21世纪，高涵道比的超大推力比涡扇式航空发动机的问世，让更多的人一起享受飞行的乐趣成为可能。

目前，全球最大的宽体客机A380，这架飞机分上下两层，有宽大的乘坐空间，最多可以承载840人。

实现承载多人飞行同时，人类也在探索能不能设计一种飞行器不但能乘坐多人，速度还能比鸟飞得快，甚至比声音还快呢？

设问，声音传播速度是多少？

340米/秒。

1961年英法研制成功的“协和号”超音速飞机，成功实现承载多人超音速飞行。

“协和号”超音速飞机到底由多快呢？它最大飞行速度可达2.04马赫，也就是音速的两倍多。

我们可以做个对比，从地球的一端伦敦飞往地球的另一端纽约，乘坐普通飞机需要7个多小时，乘坐“协和号”只需要三小时。

也许同学们认为让飞机飞得快，只要加大飞机的推力就行了，那不很简单吗？

其实不那么简单，飞机在突破音障的时候会产生音爆，会发出震耳欲聋的巨响，这些对飞机的发动机和飞机的制造材料都产生巨大的影响，因此超音速飞机的研制成功是人类探索飞行史上的一座里程碑。

上面讲的飞行器都是想让飞机飞得更快，更高，但是鸟儿在飞行的时候，可以保持停止在空中某一处不动，那么我们人类飞行器能否也做到这一点呢？

人类为实现这一点，也进行了不断的探索。

大家都玩过竹蜻蜓，只要用手转动竹蜻蜓，竹蜻蜓依靠自身的桨叶旋转就可以飞到空中。

人们想如果在我们头顶安装一副桨叶，就像多拉A梦一样，是不是就能悬停在空中呢？

在这种最初设想下，人类研制了螺旋桨式的直升机，它可以悬停在空中的任何位置。

这种旋翼式飞行器最近几年在无人机上得到很大的发展，辅助安装智能控制系统，可以操纵成百上千台旋翼式飞行器按照指令排列出不同的图案。

随着科技的发展，人类对飞翔的探索也不再仅仅局限于当初的仿鸟飞行，人类飞翔梦想已经远远超出鸟类所能达到的地方，正向更深更远的太空探索。

目前，人类依靠火箭向太空发射卫星，并在太空之中建立了联合空间实验站，来探究人类在太空生活的可能性，中国也在太空建立自己的太空站，但目前，中国仍然是太空探索的新兵，在很多领域还处于较为落后状态。

中国2013年9月19日才通过嫦娥三号卫星和玉兔号月球车遥控实现对月球表面勘测。

而美国在1969年7月16日就通过“阿波罗号”飞船实现了人类登月。相差了44年。

中国现在用火箭发射神舟载人飞船，回收时依然需要使用降落伞才能安全着陆，而且只能应用一次。

而美国在1981年第一架航天飞机“哥伦比亚号”就首飞成功，返回时滑翔着陆，可以多次使用。

这些差距都需要你们努力学习，掌握好本领，长大以后去追赶，去超越。

人类对飞行的探索，对太空的探索是没有尽头的，

大家都看过流浪地球这部电影吧，太阳要发生氦闪，地球要毁灭，地球在科学家们的带领下被迫流浪。也许电影情节有些科幻，有些夸张，但太阳终究不是永恒的，如果真到了决定人类存亡的时刻，同学们，你们是否已经练就了一身的本领，有信心带领大家成为拯救家园的英雄！

- 2021.6.7 -

2016级2班

文稿：张立新

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