第18篇《没有航空模型，就没有航空发展》

　　所有现代航空器都是从航空模型进化来的。在人类飞上蓝天的探索实践中，毫无例外都是先静态模型，后动力模型；先模型样机，后实物真机。没有模型，就没有航空创造；没有模型，就没有航空发展。
　　一、关于航空模型的历史回眸
　　中国是发明和应用航空模型最早的国家。据司马迁《史记》记载，公元前507444年期间，鲁班（即公输班、公输般、公输子）制成能飞的“木鹊”，并用于观察敌方阵地；关于这段史迹，《墨子》一书中有生动的描述：“公输子削竹木以为鹊，成而飞之，三日不下。”意指借风高飞、久飞。南北朝时范晔（公元420479年）著《后汉书张衡传》记载：张衡（公元78139年）曾作木鸟，有翅，腹内有机关，可飞数里。这些都是了不起的航空模型，它们御风而飞的图景想来是何等美妙。可惜只有文学性描述，而无技术意义上的记录。
　　古代中国最杰出的航空代表作，当属风筝（鲁班的“木鹊”实为硬体风筝，约在公元前206公元25年间转用纸张，始称纸鸢）、竹蜻蜓（约在公元前500年）、孔明灯（约在公元200230年间）和火箭（约在公元1000年），在学理上恰对应当今的四类航空器，分别是固定翼飞机、旋翼机、现代火箭和浮空器。以致于美国航空博物馆里有醒目的大字写道：“人类最早的飞行器是中国的风筝和火箭”。六年前，我和同事们编写《新航空概论》时，发现这一有趣但绝非牵强附会的学理关联，一致认为，这四件杰作堪称中华文明奉献给世界的另类“四大发明”。
　　令人扼腕叹惜的是，在历史的狼烟里，自宋代之后，中国人活跃的创新思维与活动戛然而止，上述精巧绝伦的原创航空模型也被永远定格在技艺层次，而未能提升到科学与理性的高度。同中华文明相对应，以古希腊阿基米德（公元前287前212）、英国罗吉尔？培根（12201292）和文艺复兴巨匠达？芬奇（14521519）等为代表的西方先哲，在航空领域建树颇丰。遗憾的是他们的成果或被埋没，或被贬斥，或被遗落（达？芬奇的成果19世纪后期才被发现），对于航空发展的实际影响也很有限。
　　16世纪末完成的文艺复兴运动使欧洲冲出了中世纪的黑暗，带来了从17世纪开始的欧洲科学革命和呼啸而来的蒸汽时代、电力时代。在这样的时代背景下，航空科学理论和实验获得突破性进步，不仅出现了像瑞士伯努利（17001782）和英国乔治？凯利（17731905）这样的科学大师，而且出现了一大批科学实证的实践家、探险家、发明家，在莱特兄弟之前的光荣代表是莫扎伊斯基（俄罗斯18251890）、奥托。李林达尔（德国18481896）、S。P。兰利（美国18341906）和桑托。达蒙（巴西18731932）；他们都是先制作航空模型、验证其构思与原理，而后成为航空器的发明与试验大家，做出杰出贡献，甚至奉献出生命。
　　航空科学巨匠（自左至右：阿基米德、达？芬奇、丹尼尔？伯努利、乔治？凯利）
　　航空先驱（自左至右：莫扎伊斯基、李林达尔、兰利、杜蒙）
　　二、动力航空模型飞行成功
　　1796年，凯利在研究中国竹蜻蜓和科学计算的基础上制作出一架模型直升机。1799年，他设计出几乎具备现代飞机所有主要部件的飞行器草图。困扰凯利的问题是没有合适的动力。直到1848年，凯利已75岁高龄，仍无合适的发动机来证实他的理论和设计。1849年，他造了一架三翼滑翔机，载着一名10岁孩童，进行了人类历史上第一次载人滑翔机系留牵引飞行。
　　俄罗斯发明家莫扎伊斯基（18251890）在俄罗斯有着崇高的地位，前苏联于1963年发行的纪念邮票中称他为世界飞机发明第一人。而且航空界似乎都认可，他在1882年实现了世界首次有科学记载的动力模型飞机飞行。但事实上，这种认定是有偏差的。
　　莫扎伊斯基从1856年开始研制重于空气的飞行器。他对航空的贡献毋庸置疑。但被广泛认可的1882年7月20日的以蒸汽机为动力的试验机飞行，并未成功，飞机只在地面上跳跃几次，并未飞起，而且失败一直延续到后几年。原因同凯利一样，也是找不到好的动力。因无合适动力而导致失败的悲剧，后来又在美国人兰利的探索中重演。
　　但可以肯定的是，莫扎伊斯基的确实现了动力模型首飞，而且比1882年更早。他设计制作了多种缩比的模型飞机，这些模型均具有现代飞机的基本部分，而动力由弹性件（如钟表发条）提供，可使三个螺旋桨旋转。这些模型不但能在地上滑跑，而且还能凌空翱翔。模型飞机的试验证实了他在飞机几何形态、升力特性、螺旋桨拉力和重量等方面所作的计算和推测，并据此开始设计和制造自己的飞机。
　　有据可查的是，1876年，莫扎伊斯基成功地进行了单翼飞行器模型的稳定性表演，确切的飞机尺寸未见记载，应该还是缩比模型机，但他的简易动力模型飞机确已达到了很高的水准。
　　还有记载称，1850年法国人彭诺德用橡筋作动力，设计制作了航模，由于橡筋的效能高，马力与重量比大，模型很轻，飞行成功。这比莫扎伊斯基还要早26年。
　　我在这里引证莫扎伊斯基和彭诺德的业绩，为的是说明动力模型在飞机发展进程中的作用（即使采用如橡筋、发条、弹簧等提供的简易动力），这是必经的阶段。而且，由于其独有的作用和魅力，至今还在现代航模、如自由飞中占据重要地位。
　　三、从航模到真机、从无人到有人的进化
　　美国的塞缪尔皮尔伯恩特兰利（18341906）也是一位伟大的航空先驱，他不仅在飞行理论研究方面多有建树，而且在工程研制中成就卓著。1896年他制作了一个带动力机械的飞机模型，在150米高度留空飞行近3个小时；这是历史上第一次重于空气的有动力飞行器实现稳定持续的飞行，意义重大。
　　此后，他得到美国政府资助，在成功的模型机基础上，研制一种载人飞机“空中旅行者”。这架飞机采用前后串置的机翼布局，以内燃机为动力，采用弹射方式起飞。遗憾的是1903年10月7日和12月8日的两次试飞均告失败，飞机折尾沉水。虽然未能成功，但却留下了珍贵的数据资料。他的探索实践演绎了从航空模型到真实飞行器、从无人到有人飞行的进化规律。
　　“空中旅行者”试飞失败后，舆论一片哗然。“纽约时报”刊文予以嘲讽，称“再有一千年，人也飞不起来。”还有人说，上帝要让人飞，为什么不给他翅膀。
　　然而，仅仅九天后，即当年的12月17日，莱特兄弟的有人飞行器“飞行者1号”成功飞上蓝天，科学先驱们的伟大实践回击了嘲讽者的短视和浅薄。历史不仅记住了有动力载人飞行的首创大家莱特兄弟，也给了虽败犹荣的兰利以崇高的地位，著名的美国空军兰利实验室、NASA兰利研究中心都以兰利的名字命名，美国的首艘航空母舰也被命名为兰利号。
　　兰利1896年试飞的动力模型飞机复制品
　　兰利的“空中旅行者”试飞失败
　　莱特兄弟“飞行者”1号试飞成功
　　时任总统塔夫特嘉奖莱特兄弟
　　四、航空模型正继续发挥重要作用
　　在航空探索的早期，航空模型具有强烈的科学实证性质，至今，也仍是研制各类飞行器的重要手段。
　　1905年国际航空运动联合会（FAI）成立，在其领导下，航空模型逐渐成为一项有组织的全球性、群众性竞技运动，以致大家淡忘了航空模型本身的技术内涵和丰富的探索史迹。
　　上世纪末至今，由于无人机、特别是低成本消费类无人机的横空出世，使中低端无人机和中高档航模的飞行性能接近；航空模型不仅进入寻常百姓的生活，而且回归其科学试验验证的作用。
　　当今，航空模型的两大使命是：
　　第一，航空模型是科学试验的有效工具
　　飞机的研制一般分为论证、设计、工程研制、设计定型和试生产等阶段。传统程序里，在论证和设计阶段需要“吹风模型”用于风洞试验，设计和工程研制阶段需要电子模型和实物样机（或全尺寸，或舱段，或木质，或金属，视需而定），这些都可以称为模型。这些模型，都具有强烈的实证功能。随着电子样机和模拟仿真手段的应用，对模型的需要在改变。但“吹风模型”和部分功能验证用实物样机，在现阶段仍不可替代；而在原理与布局创新的新飞行器研发中，作为验证用的高端动力模型更为必需。
　　航空模型用于科学试验的最重要的战场，是验证新飞行原理、新气动布局以及一切需要用飞行来验证的新技术。在我们举办的国际无人飞行器创新大奖赛中出现的优秀作品，特别是创意赛作品，多数属于航空模型，而非无人机。一些作品，使用人工遥控，机上也无载荷，只是为了验证新原理或新布局是否可行。这正是中高档航模和中低端无人机相重合的功能领域。
　　风洞试验中的吹风模型
　　第二，航空模型是科学普及的最佳载体
　　航模运动在全世界有众多的爱好者，包括自由飞行、线操纵圆周飞行、无线电遥控飞行、像真模型飞等各类项目的竞技比赛开展得规范而热烈，被认为是一项高雅运动。在中国也有很好的基础，取得很大的成就。这些活动本身对于传播航空知识、扩大航空的社会影响，具有重要作用。而运动背后的航模制作，不管是专业级的，还是面向青少年的业余级，技术含量都不低。
　　近几年，中国航空学会在全国推进航空特色学校设立，其中一项内容，就是要求航模制作在该校科技实践课程中占有重要地位。把制作航模当成普及航空的载体，寓教于乐，启蒙兴趣，加深认识，传播知识，效果不错。我们应该更多地关注和推动面向学校、面向青少年的航模活动。让更多的青少年热爱和投身航模活动，从这里起步，去领悟航空模型和航空器的丰富内涵，用自己的手和心去触摸和感受飞行的魅力；这既是学习航空知识的生动课堂，更是献身伟大航空事业最初的战场。
　　在我们身边，有一大批矢志航模、钟情普及、关爱下一代的专家和老师，他们是航空事业默默耕耘的幕后英雄，我们应该向他们表达由衷的尊敬。
　　无人机创新大赛中的部分作品，实为验证飞行原理的航空模型
　　南磨房小学校长杨毅（他和同事们在学校设“航空日”，倾力推进航模活动，成绩卓著）
　　辛勤耕耘的符其卫老师（他把才华和精力全部献给“孩子们的航模”）
　　群众性的航模竞赛活动
　　网络游戏中的中国古代“木鸟”