你是否曾经对鸟儿的飞翔充满好奇?是否曾模仿鸟儿的飞行,张开双臂跑来跑去,希望自己也能飞起来?据说达·芬奇就做过这样的事情。事实上,我们并不确定他是否真的那样跑过,但这样想象一下还是很有趣的。对鸟儿的热爱为他掌握人类飞行艺市的努力带来了很多灵感。达·芬奇认为,了解鸟儿飞翔的原理是人类飞上蓝天的关键。
现在就让我们来看看达·芬奇从鸟儿那里学到了什么吧!
飞行似乎很简单嘛!
达·芬奇对鸟儿的研究广泛而执着。在他保存多年的笔记本上,有很多页是他对鸟儿的观察和描摹,细致地展现了鸟儿飞行的每一个方面。他详细绘制了鸟儿身体和翅膀的解剖图,观察鸟儿飞行时翅膀的每一个微小动作,不同的风况中翅膀的反应,以及鸟儿是怎样通过翅膀和尾部的细微移动在风中滑翔,又是怎样从天上降落到地面的。达·芬奇的伟大洞察力还使他了解了鸟儿是如何克服空气阻力而运动的。
达·芬奇还做过很多实验。他制作了模型来检测重心的改变对鸟儿的影响。他还用不同的材料制作鸟和蝙蝠的翅膀,研究哪种材料最适合制作完美的飞行器。
通过广泛研究,达·芬奇认为,“鸟儿是一种依照某个数学规律而运动的装置,人类能够制造出同样的装置,在空中做出鸟儿所有的动作”。因此,他认为人类如果能理解鸟儿运动的数学规律,就能进行模仿,并飞上天空。
达·芬奇在他的《E手稿》中,还有对鸟类飞行时周围空气的特点进行分析的记录:“在鸟的周围,上面的空气要比其他地方的空气稀薄,而下方的空气则稠密……后方的空气要比上方的稀薄…....”
这样的表述已与实际相当接近。
啊呀……还有动力的问题!
但是有一个重要的问题达·芬奇还没解决:如何给这个飞行器提供动力呢?不要忘了,当时发动机还没有出现,所有的装置都只能由人力带动。达·芬奇观察到,鸟在飞翔时有很多的储备力量。它们飞翔的时候能够携带猎物,比如鹰就能用双爪携带一只野兔。
在逃避追捕或是捕食猎物时,鸟儿的速度能达到正常速度的2~3倍。达·芬奇认为,人的双腿中储备着同样的力量,足够让人不至于从空中掉下来。
结合自己已有的知识,达·芬奇开始设计飞行器。他相信自己能重现鸟类特有的飞行方式,并且能应用到体积更大的飞行器上。1485年左右,达·芬奇构想出了一个完整的人力飞行器--扑翼机。这个飞行器是木质构架,驾驶员的座位在一个贝壳状的驾驶舱里。蝙蝠状机翼上有皮带轮连接到驾驶舱的两个脚蹬上,驾驶员通过脚蹬就能控制机翼。在最初的设计中,驾驶员需要躺着操作,但随后完成的设计图显示,驾驶员应该是坐着或站着的。所有这些设计的关键,都是如何让人类的腿部肌肉发挥出最大力量。机尾会使飞机在飞行和降落过程中保持稳定。
事实上,达·芬奇从没亲手制造过他的这些发明设计。那么这些设计能行吗?也许不行!
我们现在所知道的:
要想飞向蓝天,就必须有足够的升力。向上的升力其实来源于向前的推力,这就要求我们的装置能够产生足够的前推力来克服自身重力以及空气阻力(这点是达·芬奇没有考虑到的)。空气流过机翼(或螺旋桨)时就能产生升力。机翼的形状决定了空气会在不同的情况下流经它的上下两个翼面。机翼上翼面的弯鼓形状能使空气在流过时对翼面产生较低的压力;而空气流过下翼面时会对翼面产生较大的压力;在翼面上下的压力差下,机翼就能够带动飞机上升了。引擎能推动飞机前进,使更多的空气能够快速流经机翼上下方,从而产生更大的升力。
虽然达·芬奇意识到动力是飞行成功的关键,但他设计的装置还是太重了,很难通过人力产生足够的推力。如果当初达·芬奇研究的是老鹰的翅膀,或许他能制造出一架滑翔机。即便如此,他还是没有足够的推力来带动它,无论它的翅膀形状是什么样的。
实际上,一直到400多年后的1903年,莱特兄弟才成功制造出世界上第一架引擎推动的飞机,实现了人类的飞天梦想。
达·芬奇最终意识到,应用鸟儿飞翔的原理制造出的人造飞行器永远也上不了天。因此他想出了一些别的发明来实现飞行的梦想。