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南北战争中,美国人努力想飞起来   

2016-04-28 14:19:39|  分类: 过去的智慧 |  标签: |举报 |字号 订阅

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南北战争中,美国人努力想飞起来 - 司古 - 司古的博客
司古
记得威尔?史密斯的《飚风战警》中以戏谑手法表现过飞机,影片中交代的历史背景是南北战争结束后不久,而莱特兄弟的真正飞机还要过40年才能慢吞吞爬上空中。但如果到美国国家航空博物馆看看,你会发现南北战争时期,美国曾努力想飞起来,他们甚至差一点就造出直升机!
150年前的美国南北战争,是美国历史上唯一一次内战,战争从最初维护国家统一的战争,演变为解放全体黑奴的革命,这场战争彻底改变了美国历史。这么大一件事儿,美国自然隆重纪念。美国史密松尼基金会的其他机构,如美国国家历史博物馆和国家画廊,都展出了大量文物和艺术品来表现南北战争。相比之下,国家航空航天博物馆的收藏中却鲜有南北战争时代的文物。少归少,但并非不可以有,而且有些文物还相当给力。其中最能让人惊愕的,当属博物馆档案部保存的那套奇妙的新机械发明图纸——南军的直升机设计蓝图!
美国南北战争极大地刺激了军事技术的发展。气球、铁路、装甲舰,甚至潜水艇都在这场厮杀中粉墨登场。人们不断地琢磨新点子并试着把它们用到战场上。有些主意相当有创意,威廉姆?鲍沃斯的直升机狂想就算一个。
1862年,南部邦联各州大部分港口都被联邦军队海军所封锁,补给和商业贸易活动断绝。鲍沃斯原本是住在阿拉巴马州莫比尔的一名建筑工程师,他看到了北军的封锁,也知道南军没有足够的海军力量突破北军封锁,即便有这个力量,突破封锁也要付出巨大代价。在他看来,从海上突破并非良策。他萌生了一个大胆设想,那就是飞起来,从空中对北军舰队实施攻击,粉碎北军封锁!
南北战争时,气球早已登上战争舞台,成为有效的军事侦察工具,但它们实在难以控制,只能以系留方式工作,而且不能提升大量载荷,无法变身成轰炸机。鲍沃斯借鉴了前辈工程技术大腕儿们的工作,他采纳了400多年前达芬奇的直升机设计理念,又结合了阿基米德螺旋概念,用于同时提供升力和推力。达芬奇时代人类只有风力和水力可资利用,而现在鲍沃斯手里有蒸汽机,它可以为驱动阿基米德螺旋提供充沛动力。
鲍沃斯设计的飞行器方案俨然后世的直升机,他希望它能垂直升空,并在空气中自行推进。它能携带炸药等武器攻击并重创北军舰队。飞行器装有两组垂直的阿基米德螺旋,用于提升;两侧各水平配置一组,用于推进。尾部还装有方向舵,可以提供转向操纵力。
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美国华盛顿国家航空航天博物馆收藏的鲍沃斯直升机模型
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完好保存到今天的鲍沃斯直升机设计蓝图,可见该飞行器安装有立式蒸汽机和卧式锅炉。
初始设计完成后,鲍沃斯说干就干,着手制造一个缩比模型,接着又开始制造全尺寸模型。他的缩比模型某种程度还算成功,但被重重封锁下的南军实在无法提供充足的资源,也无暇支持鲍沃斯的新奇构想,结果这一天才创意设计只能固执地呆在绘图板上。最终,鲍沃斯的图纸辗转进入了美国航空航天博物馆,据说这些图纸在战争时期被南军精心藏匿起来,以防落入北军之手。鲍沃斯的全尺寸样机始终没能完工,因为南军担心步步进逼的北军会缴获它,然后大量制造,把它作为攻击武器打击南军。
以今年的眼光看,尽管鲍沃斯设计的“直升机”并不完全符合空气动力学,但它反映了南北战争对技术进步的促动。它比达芬奇的设计更进一步,全面地考虑了提升和推进功能,以及转向操纵问题。只是由于战争,研究没能全面推进,否则直升机的诞生时间可能真要提前。
鲍沃斯设计实际上还只是冰山一角。南北战争时期,南北双方的智慧火花都鼓足劲迸发,当时出现的各种动力飞行器设想不下十几种。除鲍威尔的“直升机”外,北军的爱德华?魏尔曼?塞莱尔上校(Edward Wellman Serrell)早在战争爆发前几年就受手持竹蜻蜓启发,开始研究航空科学。
他加入北军后,立即着手在野外开始进行金属旋翼桨叶全尺寸模型试验,然后说服他的司令官本杰明?布尔特(Benjamin Butler)将军下令让他管理费城的税收,这样他就能筹集到足够的资金来建造被他称作“侦察机”(Reconoiterer)的东西,这种飞行器专门用于飞到敌人头上执行侦察任务。
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爱德华?魏尔曼?塞莱尔上校(Edward Wellman Serrell)是一位专业素养颇高的工程师,1864年加入联邦军队服役。
按照的设计,“侦察机”机身上方和下方都装有旋翼,它们负责把飞行器提升到空中,然后通过前部和后部的螺旋桨推进前行,动力系统是蒸汽机。飞行器两侧各装有一个长9英尺,长45英尺8英寸的扁平铜片。它们与机身内部的一个曲柄连接,飞行器内的乘员可以调整铜片的角度,俯仰各6度,这样就能提供额外的升力。“侦察机”的主体是铜制的雪茄形机身,长52英尺,下方装有着陆支撑脚。底部的舱室是锅炉储水箱,上面的舱室存放煤炭。机身后部装有一台立式锅炉和一台轻型高压立式蒸汽机,它们负责为飞行器提供动力。此外,“侦察机”还装有一些活动球体用来配平。设计者估计,包括3名乘员及8小时飞行所需水和燃料在内,“侦察机”的起飞重量大概有8.5吨。
查阅美国华盛顿航空航天博物馆珍藏的塞莱尔“侦察机”图纸,我们会看到蒸汽机位于飞行器中部,配备两座烟囱。飞行器两侧各装有一组阿基米德螺旋,为飞行器提供向前的推力,这与船用螺旋桨的工作方式非常相似。此外还有两组竖直安装的阿基米德螺旋,以便提供让飞行器升空的提升力。飞行器尾部装有方向舵,可以提供转向能力。
与鲍沃斯相比,塞莱尔的设想似乎更靠谱,他进行了很多工程技术试验,还制造了自认为合适的蒸汽机。在南北战争结束时,他的这架搭载3人的侦察机机体部分已经开始建造。塞莱尔起初继续坚持了一段时间,此时欧洲的航空先驱们也在疯狂迷恋飞行机械,最终塞莱尔放弃了——他发现蒸汽动力并非航空最佳选择。
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塞莱尔在1865-1866年间设计并试制的“侦察机”(Valomotive/ Reconoiterer)的设计草图,今天收藏在美国华盛顿国立航空航天博物馆。
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阅读(2004)| 评论(1)
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