乔治·凯利有什么贡献?“空气动力学之父”制造的滑翔机?
10岁时,凯利听说法国人完成了第一次载人气球飞行,开始对航空产生了兴趣和向往。1792年,他用竹蜻蜓这种瓷器玩具做了一系列实验,自己用铁做了一个“中国陀螺”。他用力拉着绳子,让它呈螺旋状快速上升,但他能达到27米的高度。1804年,他写了第一篇关于人类飞行原理的论文。同年,凯利制作了一个看起来像大鸟的风筝。他在风筝下放了一个豆荚,让人们坐在里面。然后他驾着马车,拉着风筝往前走。结果,风筝从地面飞了很远。
1809年,凯利在《尼科尔森自然哲学杂志》上发表了题为《论空中航行》的论文,迅速引起轰动,在西方世界重印了100年。在这篇论文中,凯利认为,人类多年来想要模仿鸟类用翅膀飞行的旧观念必须抛弃,制造固定翼飞机是完全可能的。他详细描述了现代飞机的轮廓,为后来的空气动力学奠定了基础。关于机翼,他认为我们在设计翼面的时候要取一点角度,这样才能获得适当的稳定性,也就是现代飞机的二面角。他还提出尾翼必须有垂直和水平的舵面,这和现代飞机一模一样。他认为飞机必须是流线型的。根据他的计算,如果能减少1 kg的阻力,就可以在不增加马力的情况下增加66 kg的载重能力。他还讨论了速度与升力、翼载的关系,如何减轻飞机重量,甚至内燃机作为动力。为了证明这些原理,他曾经造了一架无人滑翔机做实验。
在凯利生活的时代,人类只能用笨重的蒸汽机提供动力,如何解决飞机的动力问题成了最麻烦的事情。凯利努力制造轻型蒸汽机来驱动飞机,但失败了。为此,他伤心地写道:“我的发明中唯一解决不了的是一个动力问题。我深信这种高贵而珍贵的技术在不久的将来会取得成功。飞机的速度将达到每小时40 ~ 160公里。人们用它来运输人员、货物和财产,这远比在水上航行安全。”
1837年,凯利在《机械工程》杂志上又发表了一篇关于航空的文章,重申自己早期的理想,倡导人们多做实验。到1848年,凯利已经75岁了。看到轻型发动机在可预见的未来出现,他决心继续进行无动力滑翔机实验。1849年,他造了一架三翼滑翔机,飞行员坐在吊篮里。他在笔记中写道:“飞机上有一个10岁的男孩,从上到下飞了几码;如果人力逆风起飞,也能飘同样的距离。”他没有说这个男孩是谁,但这无疑是人类历史上第一次载人滑翔机飞行。
1853年,凯利写了一篇描述无人滑翔机飞行的文章,寄给了法国航空学会,题目是《改进的1853方向舵滑翔机》。就在今年,凯利在约克郡进行了另一次飞行测试。这次用的飞行器和他在1804用的风筝差不多,只是没有拉绳。实验开始后,我看到一个勇敢的年轻人带着这个大风筝跑下平缓的山坡,然后在一块突出的岩石上飞翔。穿过山谷到对面的山坡。虽然有人指出,凯利研发的这种“没有线的风筝”装有可移动的“扑翼”,但它们的操作复杂,飞行效果并不理想。然而,它无疑是人类最初的滑翔机。
在1853中,凯利还做了一个比1849中的滑翔机更重的滑翔机,有刹车装置。在这个实验中,他让他的马车夫坐在驾驶座上。凯利没有留下飞行多远的书面记录,但据目击飞行的凯利孙女称,飞行距离约为450米。凯利不仅对航空感兴趣,还为英国海军设计炮弹,这在拿破仑战争期间显示了巨大的威望。他在1807年发明了热机并获得专利,在工业上得到广泛应用。他在1825中为滑翔机设计了一个辐条轮,这个发明至今仍被自行车采用。此外,他还发明了铁路自动制动装置,并在声学、光学、电学和下水道工程方面做出了许多有价值的贡献。1858年,84岁的凯利在妻子沙娜的眼泪中死去。去世前不久,他在笔记本上写下了这样一句话:“给你,检查你笔记的朋友!”我已经走了,希望你能在这些涂鸦中找到灵动的花朵。"
有趣的是,在1971年,英国飞行员中校·波卢根据凯利留下的笔记,制造了一架与当年一模一样的滑翔机,而且大获成功,这充分证明了118年之前凯利的设计有多么伟大。