莱特飞行器

莱特飞行器（也被称为小鹰号、飞行者一号或1903飞行者）是一台于1903年12月17日，成功实现首次由人类驾驶的重于空气的动力持续飞行的飞机，这标志著的开始。这架飞机是由莱特兄弟设计并驾驶。
该架飞机采用单座双翼设计，机翼略微下垂，前部配有（前翼），后部配有双向舵。它使用一台12马力（9千瓦）的汽油引擎驱动两个推式螺旋桨。采用了「」技术，使得飞行相对不稳定且难以操纵。莱特兄弟在北卡罗来纳州基蒂霍克以南约4英里（现属）的地方进行了四次飞行。在第四次也是最后一次飞行中，飞机飞行了852英尺（260公尺），但在著陆时受损，几分钟后被强风吹翻而毁坏。
此后，这架飞机再也没有飞行过，但被运回家并由奥维尔修复。最初，这架飞机在伦敦科学博物馆的荣誉位置展出，直到1948年，解决了一场关于优先权的激烈争议后，才得以在史密森尼学会展出。现在，它被陈列在华盛顿特区的美国国家航空航天博物馆中。
设计与施工.
莱特飞行器的设计是基于莱特兄弟在1900年至1902年期间在基蒂霍克测试的经验。他们最后一架滑翔机「1902年滑翔机」启发了莱特飞行器的。
1903年，莱特兄弟制造了莱特飞行器，使用北美云杉作为机身的直材（如翼梁）和白蜡树作为弯曲部件（如翼肋）。机翼的设计采用了1/20的弧度，机翼的布料是100%棉质平纹细布，名为“西方的骄傲”，一种用于女性内衣的布料。其经线密度为每吋107根，纬线密度为每吋102根，总线密度为209根。由于找不到合适的汽油引擎，他们莱特兄弟委托雇员重头开始设计一款新的轻量级12马力（9千瓦）汽油发动机，重180磅（82公斤），配有一个1美制加仑（3.8公升）的燃油箱。这款引擎采用借鉴自自行车技术的两个手工制作的螺旋桨。为了避免力矩效应影响飞机操纵，其中一个传动链被交叉，使螺旋桨朝相反方向旋转。
根据泰勒的说法：
8.5英尺（2.6公尺）长的螺旋桨是基于他们风洞资料中的第九号翼型，提供了不同攻角下最佳的「滑翔角」。螺旋桨透过印第安纳波利斯链条公司的链条与引擎连接，链轮减速比为23比8。威尔伯计算出转速较慢的螺旋桨产生的推力更大，并且两个螺旋桨比一个高速旋转的螺旋桨更好。螺旋桨由三层云杉层压制成，尖端覆盖鸭帆布，整个螺旋桨涂有铝漆。
1903年11月5日，莱特兄弟在基蒂霍克测试他们在莱特飞行者上的发动机，但在调试发动机时，螺旋桨的松动了。驱动轴被送回代顿进行修理，并于11月20日返回，发现其中一个螺旋桨轴上有一条细小的裂缝。奥维尔于11月30日返回代顿，制造了新的。12月12日，兄弟俩在莱特飞行器上安装了新的轴，并在他们的60英尺（18米）上进行了测试，这个系统包括一个带轮子的发射滑车。根据奥维尔的说法：
在实际测试中，他们达到了每分钟351转的螺旋桨转速，推力为132磅（60公斤），足以推动重700磅（320公斤）的飞行器。
莱特飞行器是一种鸭式双翼布局，翼展为40英尺4英寸（12.29米），弯度为1/20，翼面积为510平方英尺（47平方米），长度为21英尺1英寸（6.43米）。由于引擎比奥维尔或威尔伯重30到40磅（14到18公斤），右翼比左翼长4英吋（10公分）。无人驾驶时，飞行器重605磅（274公斤）。像滑翔机一样，飞行员趴在下翼上，头朝向机头，以减少阻力。飞行员位于中心线左侧，而引擎在中心线右侧。飞行员透过移动臀部摇篮来控制方向。摇篮拉动钢丝使机翼变形，同时转动方向舵，实现协调飞行。飞行员用左手操作升降舵杆，右手握住支柱。莱特飞行者的「跑道」是一条由2x4木条组成的60英尺（18公尺）长的轨道，兄弟俩称其为「交汇铁路」。莱特飞行者的滑橇放在一个发射滑车上，这个滑车由一块6英尺（1.8公尺）长的木板和一个带轮子的木制部分组成。两个滚珠轴承轮由自行车轮毂制成。一根约束钢丝在发动机运转和螺旋桨旋转时将飞机固定，直到飞行员准备好释放
莱特飞行者上有三个仪器：一个维德发动机转速记录器测量螺旋桨的转数；一个秒表记录飞行时间；一个理查德手持风速计，安装在前中央支柱上，记录飞行距离（单位为米）
飞行试验.
在返回基蒂​​霍克后，莱特兄弟于1903年完成了飞行器的组装，同时利用前一年使用的1902年滑翔机进行练习。到12月14日，他们觉得已经准备好进行首次动力飞行。在附近工作人员的帮助下，众人将飞行器和发射轨道搬到附近的屠魔岗斜坡上，打算借助重力起飞。透过抛硬币决定由谁先驾驶，威尔伯赢得了机会。然而，在飞机离开轨道后，威尔伯拉起得太急，导致飞机失速，在飞行105英尺（32公尺）后坠落，用时3.5秒，但损伤不大。
第一次飞行失败后的修复工作花了三天。 12月17日，当他们再次准备好时，风速平均超过每小时20英里（32公里），所以兄弟俩将发射轨道放在平地上，朝向风向，靠近他们的营地。这次起飞由风提供所需的空气速度，而不是斜坡。由于威尔伯已经有第一次机会，这次轮到奥维尔操控。他的第一次飞行持续了12秒，飞行总距离为120英尺（37公尺），比波音747的翼展还要短。
莱特兄弟轮流进行了四次短暂的低空飞行。这几次飞行的路径基本上都是直线，没有尝试转弯。每次飞行都以颠簸和意外著陆结束。最后一次飞行由威尔伯进行，覆盖了852英尺（260公尺），用时59秒，比前三次飞行的120、175和200英尺（37、53和61公尺）分别用时12、12和15秒长得多。第四次飞行降落时打坏了前部升降舵支架，莱特兄弟原本希望修复后进行一次到基蒂霍克村四英里（6公里）的飞行。不久后，一阵强风将飞行器翻滚并严重损坏，再也无法迅速修复。飞行器再也没有飞行过。
1904年，莱特兄弟继续完善他们的设计和飞行技术，以实现完全控制的飞行。他们在这个目标上取得了重大进展，首先是在1904年使用，随后更加决定性的进展出现在1905年，即。威尔伯在1905年10月5日进行了一次持续39分钟、飞行24英里（39公里）的无间断环绕飞行。
影响.
莱特飞行器系列是第一批实现受控重于空气飞行的飞机，但莱特兄弟用于实现这一目标的某些机械技术并未对整个航空发展产生影响，尽管他们的理论成就却很重要。莱特飞行器的设计依赖于由驾驶员座椅下的髋部固定器控制的翼弯曲和用于纵向控制的前平尾或「鸭翼」，这些特征不适用于扩展并且生产出难以控制的飞机。莱特兄弟开创性地使用翼尖扭转来实现「，从而导致后来的仿效者，如格伦·柯蒂斯和，更实用地采用了副翼。
莱特兄弟最初的同时协调的横滚和偏航控制概念，透过后方方向舵的偏转来实现。这一概念在1902年被发现，并在1903年至1905年间得到了完善，并于1906年申请专利。这种控制方法代表了受控飞行的解决方案，如今几乎所有固定翼飞机都在使用。莱特兄弟的专利包括使用铰接而非翼弯曲表面作为前平尾和后方方向舵。使飞行器成功的其他特点包括高效的机翼和螺旋桨，这些得益于莱特兄弟严格的风洞测试和早期自制发动机提供的边缘动力；低速飞行（因此事故发生后存活率较高）；以及渐进的测试和开发方法。飞机设计的未来取决于刚性机翼、副翼和后方控制面。1868年的英国副翼技术专利在20世纪初显然已经完全被遗忘。
莱特兄弟在1904年1月向媒体发表了一份声明，并于同年5月进行了一次失败的公开展示后，便不再公开宣传他们的努力。媒体普遍认为，是其他飞行员（尤其是亚伯托·桑托斯·杜蒙）在很多年前就已经超越了他们。直到1908年8月8日在法国成功进行了示范飞行后，他们才被公认为先驱，并受到广泛的媒体报道。
1909年，在成功测试后成为世界上第一架军用飞机，测试于1909年6月3日进行。这架飞机由军方购买，但从未在战斗中使用过；然而，它被用来训练一些飞行员。 1911年，它被捐赠给史密森尼学会，并在国家航空航天博物馆的早期飞行展览中展出。莱特兄弟还生产了一个改进版本，这个版本以较大的数量被军方使用：「用于训练飞行员和进行空中实验」，包括对「瞄准器和投弹装置」的测试。 
莱特兄弟正确看待专利控制问题的关键性，并获得了广泛的美国专利，旨在使他们拥有基本的空气动力学控制权。这场争端在美国和欧洲法庭上进行了激烈的争斗。欧洲设计师几乎未受到诉讼的影响，继续进行自己的发展。在美国，这场法律战斗对新生的美国飞机工业产生了沉重的打击，甚至到了美国在1917年参加第一次世界大战时，美国「只有六架飞机和十四名训练有素的飞行员」。这些数字在随后的几年中大幅增加，但在战争期间，所有美国飞行员驾驶的战斗机都是由欧洲设计和制造的。 
稳定性.
莱特飞行器最初被构想为一种控制式鸭翼，因为莱特兄弟更关注的是控制能力而非稳定性。然而，实际上发现它非常不稳定，几乎无法控制。在代顿附近的飞行测试中，莱特兄弟认识到这个问题，他们试图通过在飞机机头增加重量来向前移动重心，以减少俯仰不稳定性。莱特兄弟当时并未理解鸭式布局所涉及的基本俯仰稳定性原理。航空专家F.E.C. Culick指出：“飞行力学理论和理解的普遍落后状态阻碍了他们……事实上，他们知识中最严重的缺陷可能正是在选择鸭式布局时犯下的无意错误。根据航空作家哈里·孔姆斯的观点，「莱特兄弟的设计采用了『平衡』的前平尾……移动表面在铰链或轴心两侧等距离延伸，与『追踪』配置形成对比……后者在飞行中将增强可控性。」
奥维尔·莱特对他们称之为「前方舵」的平尾写道：“我发现前舵的控制非常困难，因为它的平衡点太靠近中心，一旦启动就有自转的倾向，导致舵头在一侧转动太远，然后在另一侧也转动太远。因此，这些早期的飞行受到了过度控制的困扰。
保存过程.
莱特飞行器经历首次飞行后，莱特兄弟回到代顿过圣诞节。尽管他们放弃了其他滑翔机的研究，但他们意识到这架飞行器具有重要的历史意义。他们将严重损坏的飞行器运回代顿，并存放在莱特公司一间棚子后面的箱子里，总共存放了九年。1913年3月，由于的灾害，这架飞行器被覆盖在泥水中长达11天。
1948年，查理泰勒在一篇文章中提到，莱特兄弟几乎考虑过要处理飞机。 1912年初，莱特兄弟的展览队经理与威尔伯交谈，询问他们打算如何处理飞行器。威尔伯表示，他们很可能会像处理1904年的机器一样将其销毁。据泰勒所述，克纳本舒说服威尔伯保留飞行器作为历史文物的一部分。
1910年，莱特兄弟曾提议将飞行器捐赠给史密森尼学会作为展品，但遭到拒绝，表示愿意接受莱特兄弟的其他航空器物。1912年威尔伯去世后，奥维尔在1916年将飞行器从存放处取出，并为其准备在麻省理工学院展出做了一些修复工作。他更换了部分机翼覆盖物、螺旋桨以及引擎的曲轴箱、曲轴和飞轮。原发动机的曲轴箱、曲轴和飞轮曾于1906年被送往纽约的美国航空俱乐部展出，后来未能归还给莱特兄弟。目前在莱特兄弟国家纪念馆的游客中心展出的复制曲轴箱，是当时经过修复的一部分。
史密森尼学会辩论.
在与史密森尼学会的争议中，该学会及其当时的秘书拒绝承认莱特兄弟是第一位成功进行动力驱动、可控制飞行的飞​​行器的飞行者。相反，他们向曾任史密森尼学会秘书的塞缪尔·兰利致敬，尽管兰利在波托马克河上进行的1903年「」试验并不成功。但沃尔科特是兰利的朋友，并希望看到兰利在航空历史中的地位恢复其名誉。1914年，格伦·柯蒂斯在与莱特兄弟的专利侵权法律战中经历了上诉程序的耗竭。柯蒂斯试图证明兰利的机器能够进行受控、驾驶飞行，试图使莱特兄弟的广泛专利无效。
史密森尼学会将「飞机场号」从展览中撤下，并在纽约州为其准备了试飞。柯蒂斯称这些准备为「修复」，声称只是增加了浮筒以支持在湖上的测试，但专利律师格里菲斯·布鲁尔等批评者认为这是对原始设计的改动。柯蒂斯最后亲自驾驶改装后的飞机场号，但该飞行机每次只在湖面上跳跃几英尺，飞行时间为5秒。
1916年至1928年期间，奥维尔在莱特公司技工吉姆·雅各布斯的监督下，多次为莱特飞行器准备展览和组装。它曾于1916年在马萨诸塞理工学院短暂展出，1917年和1919年在纽约航空展上展出，1918年在俄亥俄州代顿市国际汽车工程师学会年会上展出，以及1924年在代顿市的展出。
1925年，奥维尔试图透过警告史密森尼学会，表示如果学会不承认他和威尔伯的成就，他将会把莱特飞行器送到伦敦科学博物馆展出。但这项威胁没有达到预期效果。1928年1月28日，奥维尔将莱特飞行器运送到伦敦，并在那里展出，处于「最高荣誉的位置」，第二次世界大战期间，莱特飞行器被移动到距离科舍姆100英里（160公里）的地下储存设施。
1942年，史密森尼学会在新任秘书查尔斯·格里利·阿博特的领导下，发布了一份清单，列出了柯蒂斯对「飞机场号」的35项改动，并撤销了长期对该飞行器的声明。阿博特接著表达了四个遗憾，包括学会在支持莱特兄弟专利诉讼中未能成功、有关“莱特飞行器”首次飞行后改动的错误信息，以及公开宣称将“第一架能够自由持续飞行的飞机」归功于兰利。史密森尼学会1942年年度报告的条目以以下声明开头：「广泛认可，莱特兄弟于1903年12月17日在北卡罗来纳州基蒂霍克首次驾驶比空气重的机器，以进行持续飞行。」，并承诺：「如果莱特博士决定寄存该飞机……它将得到它应得的最高荣誉位置。」
隔年，奥维尔在与艾伯特来往了数封信函后，同意将莱特飞行器送回美国。在复制品建造完成前，莱特飞行器一直留在科学博物馆展出。史密森尼学会改变立场的这一决定也引发了争议——包括飞行器是在几项合约条件下卖给了史密森尼学会，其中之一条款如下：
1948年10月18日，莱特飞行器正式移交给美国民航空军官员利文斯顿·L·萨特思韦特 ，该仪式上有英国各飞行组织的代表以及一些英国航空先驱人物，如爵士。
1948年11月11日，「莱特飞行器随著1,111名乘客一同搭乘抵达北美洲。当客轮停靠在新斯科细亚省的哈利法克斯时，史密森尼国家航空博物馆的会见了飞行器，并主持了后续的程序，监督其转移至美国海军航空母舰，后者透过纽约港将飞行器遣返回国。在接下来的旅程中，飞行器继续透过平板卡车运送至华盛顿。在哈利法克斯，加伯会见了当时新斯科细亚省副省长。麦卡迪年轻时曾是亚历山大·格拉汉姆·贝尔的「」团队成员之一，该团队包括格伦·柯蒂斯，后来成为著名的航空先驱飞行员。在哈利法克斯的逗留期间，加伯和麦卡迪回忆了先驱航空时代和莱特兄弟的故事。麦卡迪还提供了加伯在将飞行器带回家中所需的任何帮助。
典藏.
莱特飞行器于1948年12月17日起，在史密森尼艺术与工业大楼中展出，正值飞行器首次飞行的45周年纪念日。（奥维尔已于当年1月去世，未能见证此刻。）1976年，莱特飞行器被搬至新建的国家航空航天博物馆的「航空飞行里程碑」展厅。自2003年起，它一直在博物馆的特别展览「莱特兄弟与航空时代的发明」中展出，以纪念第一次飞行的100周年。
1985年修复.
1981年，史密森尼学会开始讨论对莱特飞行器进行修复的必要性，因为经过多年的展览后，飞行器的老化问题日益严重。在庆祝首次飞行78周年的仪式上，莱特兄弟的侄女之一哈罗德·S·米勒夫人（洛林的女儿伊文内特·莱特）向博物馆捐赠了飞行器机翼的原始覆盖物，她是从奥维尔继承了这件文物，并表达了希望看到飞行器修复的愿望。
飞行器上的这些覆盖物来自1927年的修复工程，但因老化而变色并长有水斑。连接机翼垂柱的金属扣件开始生锈，对附近的织物造成了损害。 1985年，对飞行器的修复工作正式展开。修复工作由高级馆长罗伯特·迈克什和莱特兄弟专家汤姆·克劳奇共同监督。博物馆馆长决定在公众视线内进行修复。
木框架进行了清洁，金属部件上的锈迹被清除。仅更换了飞行器的覆盖物，新的覆盖物更接近1927年修复时的原始状态。为了保护引擎上的原始油漆，修复者在重新涂抹新油漆之前先涂抹了惰性蜡。
预计1985年的修复效果将持续75年，也就是2060年才需要再次进行修复。
复制品.
1978年，23岁的肯·凯莱特在科罗拉多州建造了一架莱特飞行器的复制品，并在第一次飞行的75周年和80周年纪念日时在基蒂霍克进行了飞行。这个复制品的建造耗时一年，花费3000美元。
2003年12月17日，即100周年纪念日，与其他组织共同向公司征集再现最初飞行的投标。由肯·海德领导的「莱特体验」公司赢得了投标，并精心再现了原始莱特飞行器，以及许多原型滑翔机、风筝和后续的莱特飞机。完成的飞行器复制品被带到基蒂霍克，飞行员凯文·科克斯伯格试图在2003年12月17日上午10点35分，在基尔魔鬼山脚下附近的平地上再现最初的飞行。尽管飞行器先前已进行了几次成功的试飞，但恶劣的天气、雨水和微弱的风阻碍了在纪念日当天的成功飞行。海德的复制品现在展示在密西根州迪尔伯恩的亨利福特博物馆。
美国航空航天学会洛杉矶分会在1979年至1993年间根据史密森尼学会1950年发布的原始莱特飞行器计划，建造了一架全尺寸的1903年莱特飞行器复制品。这个复制品是为了风洞测试而建造的，以提供莱特飞行器设计的历史准确的空气动力学资料库。该飞行器在加州河滨市的展出。美国及全球各地展示的许多静态展示用的非飞​​行复制品，使其成为历史上「先驱」时代中最多复制的单架飞行器之一，与路易·布莱里奥1909年横渡英吉利海峡的布莱里奥11号飞机的复制品数量相匹敌，其中一些是可飞行的。
文物.
1969年，莱特飞行器的原始织物和木材部分随尼尔·阿姆斯特朗携带的一同登上阿波罗11号抵达月球表面，随后又从返回地球。这件文物现展示在北卡罗来纳州基蒂霍克的莱特兄弟国家纪念馆游客中心。
1986年，莱特飞行器的另外一些原始木材和织物部分，以及奥维尔·莱特的一张便条，由北卡罗来纳州本地的宇航员迈克尔·约翰·史密斯带上了挑战者号太空梭的STS-51-L任务，然而这架太空梭在发射后不久便发生了爆炸。这些木材、织物部分和莱特的便条从太空梭残骸中被找回，并展示在。
莱特飞行器机翼织物的一小块被固定在火星无人直升机「机智号」的太阳能板下方的电缆上。 2021年4月19日，「坚毅号」成为第一架在火星上进行控制大气飞行的飞行器。在进行更多的探索和测试之前，「坚毅号」在火星上的第一个基地被命名为莱特兄弟飞行场。
纪念.
莱特兄弟和他们的飞机已在美国225美分硬币和多张美国邮票上得到纪念。