
飞天梦想,自古以来深植于人类心中。为了实现这一梦想,我们创造了纸鸢、氢气球和现代飞行器等各种工具。
当我们翻开航空航籍时,会发现人类飞天的手段其实只有三种。
第一种方法,变得比空气更轻。在标准状况下,空气的平均相对分子质量为29。如果我们能找到比空气分子量更小的东西,它就能在空气中飘浮起来。例如氢气球和氦气球,只要足够轻,甚至可以将人带飞。晚清军工专家华蘅芳,曾制造了我国第一个氢气球。现代的热气球则使用热气代替氢气或氦气。为了更好地控制飞行姿态和方向,人们设计了飞艇,它在内部充入比空气更轻的气体,并安装发动机提供推行动力。
第二种方法,制造空气压差来升空。当物体在空中飞行时,通过使上表面空气流速大于下表面,形成空气压差,从而实现飞行。鸟类就是利用这一原理飞行的。它们通过翅膀的扑动,产生气压差,获得升力。在早期,人们尝试模仿鸟类的飞行状态,如鲁班制造的木鸟和达·芬奇的扑翼飞机,但由于缺乏对空气动力学原理的认知,这些尝试都以失败告终。当人们了解了空气动力学并研制出固定翼飞行器时,像飞机这样的现代交通工具得以诞生。
第三种方法,向下物质获得飞天动力。在太空中,由于没有空气,前两种方法无法适用。火箭通过内部携带的燃料和氧化剂,在发动机内燃烧产生高压气体,这些气体高速从喷管,产生反作用力,推动火箭升空。这种原理早在17世纪就被牛顿清晰地描述。
为了实现更高目标的飞行,现代航空航天器的设计师们会综合运用这三种飞天方法。例如,超音速战斗飞机采用向后物质的冲压发动机,以获得更快的飞行速度。
尽管目前人类掌握的飞行方式只有这三种,但在未来的探索中,我们一定会发现更多切实可行的飞天方法。天空是我们的活动版图中的重要部分,那里有我们太多的未知等待探索。当我们努力消除这些未知时,人类的文明将迈向新的高度!
