奥维尔·莱特:十二秒与四十五年
他因为一次偶然的机会获得了首次试飞的资格。1903年12月14日,两兄弟通过抛硬币来决定谁先飞行,威尔伯赢了,但在起飞时拉升过急导致失速,在飞行了105英尺并在空中停留三秒半后坠落。经过三天的修理,轮到了奥维尔。12月17日,他俯卧在机器下翼的一个髋部托架里,驾驶着一台配备十二马力发动机的机器,飞行了120英尺,用时十二秒——这是重于空气的机器进行的第一次持续、动力、受控的飞行,这一瞬间刚好被相机捕捉到。他此后又活了四十五年,直到去世那年才看到那台机器在自己的祖国公开展出。
一架玩具直升机与一家自行车店
奥维尔于1871年出生在俄亥俄州代顿,比1867年4月16日出生在印第安纳州米尔维尔附近的威尔伯晚四年。他们的父亲米尔顿是联合弟兄会教堂的主教;他们的母亲苏珊·凯瑟琳·克尔纳受过数学和科学教育。家里藏有两个图书馆。1878年,男孩们得到了一架由软木、竹子和纸制成的小型模型直升机,由拧紧的橡皮筋驱动,其设计基于法国先驱阿方斯·佩诺(Alphonse Pénaud)。这是标准的起源故事,而且看来是真实的。
奥维尔以淘气著称。两兄弟都没有读完高中,没有上过大学,也没有结婚——这在他们姐妹凯瑟琳读过大学的家庭中很不寻常。1889年,他们创办了一份报纸《西区新闻》(West Side News),威尔伯担任编辑,奥维尔担任出版商;1892年,他们开设了莱特自行车公司,维修并随后制造自行车。当德国滑翔机先驱奥托·利林塔尔(Otto Lilienthal)在1896年的一次坠机事故中丧生时,他们将注意力转向了飞行。
问题在于控制
当时几乎所有致力于这一问题的人都在追求升力和动力——更大的机翼、更强大的发动机。莱特兄弟认为尚未解决的问题是控制,特别是同时围绕三个轴的控制。在观察鸟类通过扭动机翼尖端来倾斜飞行后,他们设计了机翼翘曲技术:物理上使机翼表面变形,从而抬高一侧并降低另一侧。从1900年起,他们在小鹰镇和基尔代维尔山的滑翔机上进行了测试。
决定性的一步出现在1902年,当时他们将一个可移动的后方向舵与机翼翘曲机构耦合,使两者协同作用,抵消了仅靠翘曲产生的侧滑。结合用于俯仰的前升降舵,这实现了对滚转、俯仰和偏航的协调控制。这是第一个三轴飞机控制系统,原则上,至今仍是每架飞机所使用的系统。他们在1906年申请了专利。
自行车店里的风洞
1901年,他们的滑翔机表现不佳,兄弟俩得出了一个令人震惊的结论:已发表的空气动力学表格(包括利林塔尔的)是错误的。他们没有回避问题,而是在自行车店后面建造了一个风洞,亲自测试了大约两百种机翼形状,从而生成了自己的数据。由此产生的1902年款滑翔机具有浅外倾角和高展弦比,两者都源于测量而非直觉。这就是航空学从手工艺转变为工程学科的时刻。
十二秒
1903年的“飞行者号”翼展40英尺4英寸,机身长21英尺1英寸,机翼面积510平方英尺,外倾角为二十分之一,空重605磅。他们的店员查理·泰勒(Charlie Taylor)按要求制造了四缸汽油发动机:十二马力,重180磅,转速为每分钟1,025转。它通过印第安纳波利斯链条公司的自行车链条以23比8的减速比,驱动两个8.5英尺长的螺旋桨向相反方向旋转以抵消扭矩——因为兄弟俩已经推算出螺旋桨是一种旋转的机翼,慢速、大型叶片产生的推力比快速旋转的小型叶片更大。
12月17日,基尔代维尔山的平均风速超过每小时20英里,这是他们所需的空速。在附近政府救生站人员的帮助下,他们进行了四次飞行,轮流担任飞行员:奥维尔飞行120英尺,用时12秒;威尔伯飞行175英尺,用时12秒;奥维尔飞行200英尺,用时15秒;最后威尔伯飞行852英尺,用时59秒。没有人飞行高度超过约十英尺,也没有人尝试转弯。最后一次着陆弄坏了前升降舵支撑架,几分钟后一阵阵风将机器掀翻并毁坏了。它再也没有飞过。它被装进板条箱,在代顿的一间莱特公司棚屋后面存放了九年,并在1913年3月的代顿大洪水中在水下浸泡了十一天。
迈尔堡
1908年,奥维尔在弗吉尼亚州迈尔堡为美国陆军进行了演示飞行。在试验的最后一次飞行中,飞机坠毁,导致他的乘客托马斯·塞尔弗里奇(Thomas Selfridge)中尉丧生——这是动力飞机事故中的第一次死亡——并导致奥维尔肋骨骨折、腿部骨折和髋部损伤,他此后从未完全康复。
漫长的第二幕
莱特公司使他们变得富有,但两人都不太喜欢这种生活;威尔伯是总裁,奥维尔是副总裁,两人都更喜欢研究而不是商业。从1909年开始,他们被专利诉讼所困扰,主要是针对格伦·柯蒂斯(Glenn Curtiss)。威尔伯于1912年5月30日死于伤寒,享年四十五岁。奥维尔卖掉了股份,并在接下来的三十年里担任航空界的元老,在包括后来成为美国国家航空航天局(NASA)的前身机构在内的航空委员会和委员会中任职。
为什么奥维尔被称为天才
这种特质是问题选择能力,它属于两兄弟共同拥有。1903年的动力飞行并未因发动机受阻——当时已经存在足够的发动机——而是因为没有人能保持飞机指向他们想要的方向。莱特兄弟识别了这一点,将其孤立,解决了三个轴的控制问题,然后当已发表的科学数据与他们的滑翔机结果矛盾时,他们不信任科学,并在自制的风洞中从零开始重建了数据集。这种组合——正确诊断出真正的障碍,然后拒绝接受与自己结果不符的权威数据——就是全部内涵。其中还有很大一部分纯粹的工艺:他们是自行车修理工,螺旋桨理论、链条传动、髋部托架和机身,都是出自两个动手能力极强且以机械思维思考的人之手。
反面观点也必须明确表述。这是一次合作,大多数历史学家将威尔伯视为智力领袖;奥维尔在12月17日的飞行机会只是因为威尔伯在三天前他自己的尝试中坠机了。在威尔伯去世后的三十六年里,奥维尔没有发明任何同等重要的事情。他在事后的行为确实可以受到批评:针对柯蒂斯的专利运动被广泛认为在关键时刻减缓了美国航空业的发展,他与史密森学会的争吵持续了几十年。诚实的总结是,奥维尔·莱特是技术史上最有效的解决问题合伙关系的一半,而这一半本身仍然是一个巨大的成就。
遗产
史密森学会曾于1910年拒绝展出“飞行者号”。其秘书查尔斯·沃尔科特(Charles Walcott)转而推广他的朋友塞缪尔·兰利(Samuel Langley),后者的“飞机场号”(Aerodrome)在小鹰镇飞行前九天失败了,并在1914年委托柯蒂斯修改并试飞“飞机场号”,试图削弱莱特兄弟的专利。奥维尔的回应是将“飞行者号”送到国外:1928年1月28日,它被送往伦敦科学博物馆,在那里占据了荣誉位置,并在第二次世界大战期间撤退到科舍姆附近的地下仓库。1942年,新任史密森学会秘书查尔斯·阿博特(Charles Abbot)发表了一份撤回声明——“众所周知,莱特兄弟是第一批于1903年12月17日在北卡罗来纳州小鹰镇进行重于空气的机器持续飞行的人。”
奥维尔于1948年1月30日第二次心脏病发作后去世。正式交接仪式于当年10月在伦敦举行;“飞行者号”乘坐“毛里塔尼亚号”(Mauretania)越过大西洋,并于1948年12月17日——即它离开沙滩四十五周年纪念日——在华盛顿展出。它至今仍悬挂在国家航空航天博物馆中。

