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达·芬奇与扑翼机:他是航空科学研究的第一人


来源:凤凰网读书

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达•芬奇设计的扑翼机

在20世纪初莱特兄弟发明飞机取得成功的时刻,人们一直认为在18 世纪末以前,鲜有—位真正的航空科学的硏究者。航空科学不过只有百年的历史,然而这个认识却被证明是错误的。历史埋没了一位伟大的人物:航空科学研究的第一人——达·芬奇。

18 世纪末,拿破仑的军队入侵意大利佛罗伦萨时,将达·芬奇的遗物运回法国后,才使他的航空论著和图纸重见天日。不过,由于达·芬奇在艺术方面的成就太过耀眼,加上研究手稿者又多是历史学家和艺术家,看不出航空方面的“门道”。所以,航空界一直不知道达·芬奇在航空科学上的卓越建树。直到 20 世纪 20 年代,人们才真正发现:达·芬奇还是航空科学的奠基者,可惜这一认识来得太晚,历史已整整过去了 400 多年!

人们惊叹: 达·芬奇,这位世界文化史上最伟大的人物,文艺复兴时期最著名的代表人物之一,《蒙娜丽莎》、《最后的晚餐》等世界名画的作者,竟然是航空先驱!而且是扑翼机、直升机的设计师,人类飞行的畅想者!历史已经证明,事实确实如此。

达·芬奇发明了空气螺旋桨,制作了直升机模型,设计了扑翼机。达· 芬 奇 1452 年生于意大利西部的一个小镇。15 岁师从佛罗伦萨著名金匠和雕刻家韦罗基奥,使他的艺术

才华得到充分发掘和展现。30 岁时来到米兰,在米兰 的 17 年,是他艺术上的成熟期和辉煌期,完成了举世瞩目的《蒙娜丽莎》(见图 1-17)等作品。也正是在米兰,他除了在艺术上取得重大成就外,还做出了向航空科学研究进军的重大抉择。

当时,达·芬奇对鸟类飞行产生了浓厚兴趣。1505 年,他完成了《论鸟的飞行》科学论文。这篇论文图文并茂、十分形象,体现了科学与艺术的绝妙结合。

达·芬奇对鸟类飞行如此着迷,源于他的浪漫畅想:人类应该像鸟一样自由飞翔!这与其说是出于科学家的直觉,不如说是来自艺术家的向往。

达·芬奇认为鸟是一架按数学原理工作的机器,人有能力仿制这种机器包括它的全部运动。他相信“一个带有足够大的翅膀并正确安装的人将会学到如何克服空气阻力,征服天空,成功地调节翅膀并飞入天空。”

观察鸟的飞行,达·芬奇到了发痴的地步。为了实现他的升空畅想,达·芬奇以严格的科学态度对鸟类飞行做了长时间细微观察,发现了许多有趣现象。例如,关于鸟翅膀的搧扑方式,他注意到,鸟在空气中飞行运用翅膀与尾巴同游泳者在水中运用双臂和双腿如出一辙。他还发现,鸟类在飞行中调整方向也同游泳者相似。

他观察到,鸟改变飞行方向时,采取收缩一边翅膀长度的方法。达·芬奇通过观察得知:鸟尾巴有调整飞行高度的作用。实际上,现代飞机的水平尾翼(升降舵)和垂直尾翼(方向舵)就是仿照这一点设计的。

达·芬奇对鸟的双腿作用的研究也极为细致。他发现,鸟在高速飞行时,双腿收拢,这是为了减少阻力;而在慢速飞行或降落时,双腿垂下,这样增大阻力,起到减速作用。

可以说,现代飞机的起落架和减速板,就是鸟的双腿的翻版。

达·芬奇在对鸟类飞行做了如此精细研究的基础上,动手设计扑翼机,1487 年画出了设计草图(见图 1-18、图 1-19)。他认为,人的臂力不足以搧动机翼,便让人俯卧,加上大腿的力量来驱动机翼。这样仍嫌力量不够,他又研究了采用机械动力的办法。

这种扑翼机设计得相当精巧。其翅膀由几根弯曲的金属杆连接的骨架,通过一套轮子和连杆,使每一根都产生多种弯度,从而达到模仿鸟的扑翼动作的目的。图 1-20 为根据达·芬奇设计的扑翼机复制的全尺寸模型。

达·芬奇在无可借鉴的情况,独立研究取得成果是十分难能可贵的。只可惜他的研究当时未引起重视而束之高阁。

达·芬奇对航空科学的贡献还不止于此,他还设计了直升机草图并制作了模型。

摘自 周日新 著 《百年航空》,化学工业出版社,2015年1月出版。

[责任编辑:何可人]

标签:达•芬奇 扑翼机 航空

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