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莱特飞行器

Wikipedia · 2026-07-11 维基百科 👁 1 阅读

{{Infobox aircraft
|name = 萊特飛行器
|image = First flight2.jpg
|caption = 1903年12月17日，美國北卡羅來納州基蒂霍克附近，飛機首次飛行幾秒後
|type = 實驗飛機
|national origin = 美國
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|designer = 萊特兄弟
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|number built = 1
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|other names = 小鷹號、Flyer I、1903 Flyer
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|construction date = 1903年
|first flight = 1903年12月17日
|last flight = 1903年12月17日
|owners = 萊特兄弟
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|status = 保存並陳列於美国国家航空航天博物馆，又稱「飛行者一號」或「1903飛行者」）是一架於1903年12月17日成功完成首次由人類駕駛、重於空氣的動力飛行器，並實現可控且持續飛行的飛機。此一成就象徵的開端。該機由萊特兄弟設計、建造並親自駕駛，確立了現代航空的技術基礎。

萊特飛行器為單座雙翼構型，機翼略呈下垂弧度，機首設有一對（即前翼），機尾則配置雙向舵以控制方向。其動力來自一具輸出約12馬力（9千瓦）的汽油引擎，透過傳動系統驅動兩具推式螺旋槳。飛行控制採用「」技術，使機體能藉由改變機翼形狀來調整姿態，但也使其在空中表現出相對不穩定、操縱困難的特性。1903年12月17日，萊特兄弟在北卡羅來納州基蒂霍克以南約4英里處（現屬）進行試飛，當日共完成四次飛行。第四次、亦為當天最長的一次飛行距離達852英尺（約260公尺）。然而，飛機在降落時受損，隨後又被突如其來的強風吹翻，機體嚴重毀壞。

此後，萊特飛行器未再升空，但被運回萊特兄弟的家，並由奧維爾進行修復。最初，該機曾長期陳列於倫敦科學博物館；直至1948年移交史密森尼学会典藏。當前該機典藏於華盛頓特區的美国国家航空航天博物馆。

設計與施工
萊特飛行器的設計源自萊特兄弟於1900年至1902年間在基蒂霍克進行的一系列實驗，當時他們反覆測試多款，逐步建立對升力、操縱與穩定性的理解。其中最後一款「1902年滑翔機」在氣動佈局與控制系統上的成熟設計，直接奠定了萊特飛行器的基礎。

1903年，萊特兄弟著手建造萊特飛行器，機體結構主要採用北美雲杉作為直線構件（如翼梁），並以白蜡树製作彎曲部件（如翼肋）。機翼採用1/20的弧度設計，翼面覆以100%棉質平紋細布，商品名為「西方的驕傲」，原本是一種用於女性內衣的布料。其經線密度為每吋107根，緯線密度為每吋102根，總線密度達209根。

由於市面上缺乏符合需求的輕量化汽油引擎，萊特兄弟遂委託其僱員從零開始設計一具全新的發動機。該引擎輸出約12馬力（9千瓦），重量180磅（82公斤），並配備一個容量為1美製加侖（3.8公升）的燃油箱。動力經由借鑒自行車技術的系統，傳送至兩具手工製作的螺旋槳。為抵消力矩對操縱的影響，其中一條傳動鏈被交叉配置，使兩具螺旋槳以相反方向旋轉。

根據泰勒的回憶：

長度8.5英尺（2.6公尺）的螺旋槳，係根據兄弟倆風洞實驗所得的第九號翼型設計，旨在於不同攻角下提供最佳「滑翔角」。螺旋槳透過印第安納波利斯鏈條公司的鏈條與引擎連接，其鏈輪減速比為23比8。威爾伯計算得出，轉速較低的螺旋槳能產生更大的推力，而兩具低速螺旋槳的效率亦優於單一高速螺旋槳。螺旋槳由三層雲杉木板層壓製成，末端覆以鴨帆布，整體塗覆鋁漆以保護木材。

飛行試驗
、塞缪尔·兰利、和萊特飛行器的首次飛行。]]
返回基蒂霍克後，萊特兄弟於1903年完成飛行器的最終組裝，並同時利用前一年所製作的1902年滑翔機進行操縱練習。至12月14日，他們認為已具備進行首次動力飛行的條件。在附近工作人員的協助下，眾人將飛行器與發射軌道搬運至鄰近的屠魔崗斜坡，計畫藉由坡度所產生的重力輔助起飛。兄弟倆以拋硬幣方式決定首位駕駛者，結果由威爾伯取得先機。然而，飛機離開軌道後，威爾伯過於急促地拉升機首，導致飛行器失速，在飛行105英尺（32公尺）、歷時3.5秒後墜落，所幸損傷有限。

首次嘗試失敗後，修復工作耗時三日。12月17日，他們再次準備就緒時，現場平均風速已超過每小時20英里（32公里）。因此，兄弟倆改將發射軌道設於平地，面向迎風方向，靠近營地的位置，使飛行器藉由迎面強風獲得足夠的空氣速度起飛，而不再依賴斜坡。由於威爾伯已先行嘗試，這次改由奧維爾操控。他的首次飛行持續12秒，飛行距離為120英尺（37公尺），甚至比波音747的翼展還短。當日，萊特兄弟輪流進行了四次短暫的低空飛行。這些飛行路徑大致為直線，尚未嘗試轉彎操作，每次皆以顛簸或意外著陸告終。第四次、也是當日最長的一次飛行由威爾伯完成，飛行距離達852英尺（260公尺），歷時59秒，明顯超過前三次分別為120、175與200英尺（37、53與61公尺），用時12、12與15秒的紀錄。第四次降落時，前部升降舵支架受損，兄弟倆原本計畫修復後嘗試一次飛往基蒂霍克村、距離約四英里（6公里）的飛行。不久後，一陣突如其來的強風將飛行器翻滾並造成嚴重毀損，使其無法迅速修復；該機自此再未升空。

1904年，萊特兄弟持續改進設計與飛行技術，目標是實現完全可控的飛行。他們首先在1904年以取得重要進展，並於1905年以達成更具決定性的突破。1905年10月5日，威爾伯完成一次長達39分鐘、航程24英里（39公里）的無間斷環繞飛行。

Wright_Flyer_and_Hangar.jpg|萊特飛行器與機庫
1903_Wright_Flyer_front_view.jpg|萊特飛行器的前視圖
1903-12_Wright-Flyer-side-view.jpg|萊特飛行器的測視圖
Wilbur_in_prone_position_in_damaged_machine,_on_ground_after_unsuccessful_trial_of_December_14,_1903,_Kitty_Hawk,_North_Carolina_LOC_5890414529.jpg|試驗失敗後，威爾伯在受損的萊特飛行器中俯臥在地面上

影響
。]]
萊特飛行器系列是首批成功實現「可受控、重於空氣動力飛行」的飛機。然而，萊特兄弟為達成此一目標所採用的部分機械技術，並未在後續航空發展中成為主流，儘管其理論層面的突破具有深遠影響。萊特飛行器依賴駕駛員座椅下方的髖部固定器來操控機翼彎曲，並以設於機首的前平尾（即「鴨翼」）進行縱向控制；這些設計在結構上不利於擴展，亦使飛行器難以操縱，因而未被後世普遍沿用。萊特兄弟開創性地透過翼尖扭轉來實現「」，這一概念促使後來的設計者如格倫·柯蒂斯與改以更為實用的副翼系統來達成同樣的控制目的。

萊特兄弟最初提出「橫滾與偏航協調控制」的構想，係透過後方方向舵的偏轉來實現。此一原理於1902年被確立，並在1903年至1905年間逐步完善，最終於1906年申請專利。這種控制方式為「可受控飛行」提供了關鍵解答，至今幾乎所有固定翼飛機皆沿用其基本原理。萊特兄弟的專利內容亦涵蓋以鉸接式控制面取代翼彎曲，應用於前平尾與後方方向舵。促成飛行成功的其他要素，尚包括高效率的機翼與螺旋槳設計，這些成果來自其嚴謹的風洞實驗與早期自製發動機所提供的邊際動力；相對低速的飛行特性（使事故後的生還率較高）；以及循序漸進的測試與開發方法。飛機設計的未來，最終走向剛性機翼、副翼與後方控制面的組合。值得注意的是，1868年於英國取得的副翼技術專利，在20世紀初顯然已完全被遺忘。

萊特兄弟於1904年1月向媒體發布聲明，並在同年5月進行一次失敗的公開展示後，便暫停對外宣傳其研究成果。當時媒體普遍認為，其他飛行員，尤其是亞伯托·桑托斯·杜蒙，早在多年以前便已超越他們。直至1908年8月8日，兄弟倆在法國成功完成示範飛行後，才重新被公認為航空先驅，並獲得廣泛媒體報導。

1909年，在成功通過測試後，成為世界上第一架軍用飛機，測試於1909年6月3日進行。該機隨後由軍方購買，雖未投入實戰，卻用於訓練飛行員。1911年，該機捐贈予史密森尼學會，並於國家航空航天博物館的早期飛行展覽中展出。萊特兄弟亦生產改良型的，該型機以較大數量服役於軍方，「用於訓練飛行員與進行空中實驗」，並包含對「瞄準器與投彈裝置」的測試。

萊特兄弟理解專利對飛行控制技術的重要性，並取得多項美國專利，試圖掌握航空器基本空氣動力控制權。相關爭議隨後在美國與歐洲法院間展開激烈攻防。歐洲設計師幾乎未受訴訟影響，得以持續發展各自的技術路線；反觀美國，這場法律戰對新生的航空工業造成沉重打擊。甚至在1917年美國加入第一次世界大戰時，全國「僅有六架[美國製造的]飛機與十四名受過訓練的飛行員」。這些數字雖在隨後數年間大幅增加，但在戰爭期間，美國飛行員所駕駛的戰鬥機，皆為歐洲設計並製造。

穩定性
萊特飛行器最初被構想為一種可操控的鴨式佈局（canard）飛機，因為萊特兄弟將「操縱能力」置於「穩定性」之上。然而，實際飛行經驗很快顯示，這種設計極度不穩定，幾乎難以駕馭。在代頓附近的飛行測試中，兄弟倆逐漸意識到這一問題，並嘗試透過在機首增加重量、將重心向前移動的方式，以減輕俯仰方向上的不穩定性。
然而，萊特兄弟當時尚未掌握鴨式佈局所涉及的基本俯仰穩定性原理。航空工程專家 F. E. C. Culick 指出：「當時飛行力學理論與理解的普遍落後，對他們形成了阻礙……事實上，他們知識中最嚴重的缺陷，或許正是在選擇鴨式佈局時所犯下的無意錯誤。」航空作家哈里·孔姆斯（Harry Combs）亦指出，萊特兄弟的設計採用了「平衡式」前平尾，其可動面在鉸鍊或旋轉軸兩側等距延伸，與「追蹤式」配置形成對比；後者在飛行過程中更有助於增強操縱性與穩定性。

奧維爾·萊特對他們稱之為「前方舵」的平尾寫道：“我發現前舵的控制非常困難，因為它的平衡點太靠近中心，一旦啟動就有自轉的傾向，導致舵頭在一側轉動太遠，然後在另一側也轉動太遠。因此，這些早期的飛行受到了過度控制的困擾。

1916年至1928年間，奧維爾在萊特公司技工吉姆·雅各布斯的監督下，多次為萊特飛行器進行整備與組裝，以供展覽之用。該機先後於1916年在麻省理工学院短暫展出，1917年與1919年於紐約航空展亮相，1918年於俄亥俄州代頓市的国际汽车工程师学会年會中展出，並於1924年在代頓舉行的中公開展示。1928年1月28日，奧維爾將萊特飛行器運送到倫敦，並在那裡展出，處於「最高榮譽的位置」，第二次世界大戰期間，萊特飛行器被移動到距離科舍姆100英里（160公里）的地下儲存設施。

1925年，奧維爾向史密森尼學會提出警告，表示若學會仍不承認他與威爾伯的歷史成就，將把萊特飛行器送往倫敦科學博物館展出；然而，此舉並未立即改變學會立場。1928年1月28日，奧維爾將萊特飛行器運往倫敦，並在當地以「最高榮譽的位置」展出。 第二次世界大戰期間，飛行器被轉移至距離科舍姆約100英里（160公里）的地下設施保存。

翌年，奧維爾在與阿博特多次通信後，同意將萊特飛行器送回美國；在複製品完成前，原機仍留於倫敦科學博物館展出。史密森尼學會立場轉變的同時，也伴隨爭議，飛行器係在數項合約條件下轉交，其中一條明文規定：

1948年10月18日，萊特飛行器正式移交予美國民航空軍官員利文斯頓·L·薩特思韋特。 出席儀式者包括英國多個飛行組織代表，以及爵士等航空先驅。

1948年11月11日，萊特飛行器隨1,111名乘客一同搭乘抵達北美洲。 客輪停靠新斯科細亞省哈利法克斯後，史密森尼國家航空博物館的接收飛行器並主持後續程序，監督其轉運至美國海軍航空母艦，經紐約港遣返回國，隨後再以平板卡車運至華盛頓。在哈利法克斯期間，加伯亦會晤時任新斯科細亞省副省長。麥卡迪年輕時曾是亞歷山大·格拉漢姆·貝爾「」的成員之一，該團隊亦包括格倫·柯蒂斯，後來成為著名航空先驅。兩人回顧了早期航空時代與萊特兄弟的故事，麥卡迪並表示願為飛行器返國提供一切必要協助。

典藏
萊特飛行器自1948年12月17日起於史密森尼藝術與工業大樓展出，當日正逢其首次飛行45週年紀念。（奧維爾已於同年1月辭世，未能親眼見證飛行器重返美國並公開展出的時刻。）1976年，飛行器遷移至新建成的國家航空航天博物館，安置於「航空飛行里程碑」展廳。自2003年起，它則長期陳列於博物館特展「萊特兄弟與航空時代的發明」中，以紀念人類首次動力飛行一百週年。

1985年修復
1981年，史密森尼學會開始討論對萊特飛行器進行全面修復的必要性。由於長年展出，機體老化問題日益明顯。在首次飛行78週年紀念活動上，萊特兄弟的侄女之一哈羅德·S·米勒夫人（洛林之女伊文內特·萊特）將飛行器機翼的原始覆蓋物捐贈給博物館。該文物原由奧維爾留存，她同時表達了希望飛行器能獲得妥善修復的心願。

飛行器上原有的覆蓋物來自1927年的修復工程，歷經歲月後已明顯變色，並出現水漬斑痕。連接機翼垂柱的金屬扣件亦開始鏽蝕，進而損害鄰近的織物。1985年，修復工程正式展開，由資深館長羅伯特·邁克什與萊特兄弟研究專家湯姆·克勞奇共同監督。博物館館長決定在公眾視線可及的環境中進行修復，使參觀者得以見證這一過程。這些文物現於北卡羅來納州基蒂霍克的萊特兄弟國家紀念館遊客中心展出。

1986年，萊特飛行器的其他部分原始木材與織物，以及奧維爾·萊特親筆書寫的一張便條，由來自北卡羅來納州的太空人迈克尔·约翰·史密斯攜帶，搭乘挑戰者號太空梭執行STS-51-L任務。然而，該太空梭於發射後不久即發生爆炸事故。事後，這些木材、織物與便條自太空梭殘骸中被尋回，現收藏並展示於。

萊特飛行器機翼織物的一小塊，後來被固定於火星無人直升機「机智号」太陽能板下方的電纜上。2021年4月19日，「机智号」成為首架在火星上完成受控大氣飛行的飛行器。在進一步探索與測試展開之前，「机智号」於火星的首個起降地點被命名為「萊特兄弟飛行場」。

430-L1-S1 640.jpg|1969年，尼爾·阿姆斯特朗乘坐阿波羅11號將萊特飛行器木材和織物帶到月球，並乘坐登月艙抵達月球表面
Wright flyer fragments STS-51-L.jpg|萊特飛行器木材、織物和奧維爾·賴特的信封，該物件曾搭載挑戰者號太空梭STS-51-L任務，該任務在升空後不久發生爆炸。
PIA23882-MarsHelicopterIngenuity-20200429 (trsp).png|一塊萊特飛行器的機翼織物連接到「机智号」直升機上，這是第一架在火星上飛行的動力飛機。

規格
紀念
萊特兄弟和他們的飛機已在美國25美分硬币和多張美國郵票上得到紀念。

参考文獻
書目
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  • Hallion, Richard P. The Wright Brothers: Heirs of Prometheus. Washington, D.C.: Smithsonian, 1978. .
  • Hise, Phaedra. "In Search of the Real Wright Flyer." Air&Space/Smithsonian, January 2003, pp. 22–29.
  • Howard, Fred. Orville and Wilbur: The Story of the Wright Brothers. London: Hale, 1988. .
  • Jakab, Peter L. "The Original." Air&Space/Smithsonian, March 2003, pp. 34–39.
  • Mikesh, Robert C. and Tom D. Crouch. "Restoration: The Wright Flyer." National Air and Space Museum Research Report, 1985, pp. 135–141.

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另見
外部链接

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