从热气球到飞艇
风筝或滑翔机的飞行还是要依靠风的力量或山峰的高度。而热气球的发明则使人类能够随心所欲地升空和飞行。气球之所以能够飞上天,主要得益于空气的浮力。我们知道,空气不“空”,而是有“气”,空气中的物体的体积有多大,所受的浮力就等于同样体积空气的重力。因此,如果空气中的物体密度小于空气,就会向高空飞去。
约瑟夫·蒙葛菲尔和艾蒂安内·蒙葛菲尔兄弟是法国里昂附近造纸厂的工人。一天,他们观察到碎纸片由于热空气的吹动,在熊熊篝火上飞舞时,灵机一动产生了利用热空气制造飞行物的念头。一开始,两人用丝绸做口袋,结果上升到了20米的高处;然后,兄弟俩用亚麻布和纸,制成了能够飞行更高的气球。
1783年6月5日,两人进行了公开的热气球表演,当气囊充满加热的空气时,它竟然上升到了1800米的高度,在降落前飞翔了1,500千米的距离,从而打破了当时飞行器飞行距离的世界记录。蒙葛菲尔兄弟名声大噪,被邀请到首都再进行一次表演。这次连法国国王也颇有兴致地前来观看。两兄弟在气囊下面吊了一只柳条编的笼子,用来搭载乘客。但是兄弟俩是不敢亲自尝试的,所以一只公鸡、一只鸭子和一只山羊被荣幸地放到了笼子中。热气球携带着三位乘客冉冉上升,达到了500米的高空。
几分钟后,气球在3千米外着陆,三位乘客怎么样了?公鸡先生的翅膀受了一点轻伤,不过这不是热气球的罪过,而是山羊先生没见过世面,惊慌之中踢了同伴一脚。想来三位乘客有此经历后,回到同类中可以大大地炫耀一番了。
第一位搭乘热气球升空的人是德·路泽尔,而这一荣誉是他据理力争得来的。法国国王原打算让两名被判死刑的罪犯登上热气球一试,如果飞行成功,就赦免他们的死罪。但是德·路泽尔认为,热气球第一次载人飞行这一崇高荣誉不能由罪犯来享有,他自己愿意冒险乘坐。法国国王认为言之有理,于是1783年10月15日,德·路泽尔乘坐热气球升空,并在空中停留了四分半钟。
此时的热气球靠在底部补充或排放热空气来控制气球飞行的高度,靠人力驱动螺旋桨来推进。虽然人力在大风天里还对抗不过天气,但在当时确实是一种相当令人满意的空中交通工具。很快人们就意识到,热空气的密度还是大了一些,如果在气囊中充填更轻的气体,就会飞得更高更远。什么气体比热空气还轻呢?是氢气和氦气。由于氢气容易获取,而且比氦气便宜,所以人们首先用氢气来充填气囊,并乘坐氢气球成功地飞越了英吉利海峡。但是后来人们考虑到氢气容易燃烧,并不安全,所以载人飞行使用的气球开始被充填氦气。
在气囊内的气体改进的同时,人们又用发动机来代替笨拙的人力来驱动气球。1900年,德国人齐柏林制造出了世界上第一艘硬式飞艇,不仅当年的气囊改头换面为飞艇,而且动力来源依靠汽油发动机,因此动力性能大为提高。1910年,硬式飞艇改进为软式飞艇,它具有当时其他交通工具所无法比拟的安全性和运载能力,成为空中的主要交通工具。在此后的几十年当中,飞艇从空中运送了17000多名乘客,并在军事上得到运用,成为最早的空军力量。然而就在飞艇逐渐崭露头角,统治广袤的天空的时候,终结这种空中霸王的交通工具悄然诞生了。