航天先知──达芬奇

列奥纳多·达·芬奇（１４５２～１５１９）是世界文化史上最伟大的人物之一。他是文艺复兴的代表人物之一，意大利著名的艺术家、科学家和工程师，也是航空科学研究的创始人。达·芬奇的卓越贡献受到后人的高度评价。许多哲学家、科学家把他看作是近代科学的第一位先知。美国著名科学史家萨顿曾指出：“写一部有关他的天才作品的完整研究著作，也就意味着写一部十五世纪科学技术的真正百科全书。”

达·芬奇在３０多岁的时候对鸟的飞行发生了浓厚兴趣，开始投入很大精力研究航空学问题。这个研究过程持续了２０多年。他研究飞行问题同样采取了观察和实验的方法。为此，达·芬奇对鸟的飞行进行了长时间认真观察和解剖研究。他观察了各种飞鸟、蝙蝠、昆虫，甚至还研究了水里游动的鱼类，研究分析它们飞行或游动的动作和各部位的作用机理。他还制作了简单的试验装置，把小鸟吊起来，借以考察鸟的不同飞行姿态和身体各部位的功能。通过这些仔细观察研究，达·芬奇对飞行问题得出了一些重要认识。

他指出：“鸟是一架按照数学原理工作的机器，人有能力仿制这种机器包括它的全部运动，尽管在发出的力量上并非同样的比例，因为维持平衡的力还不充分。因此我们可以说：人类建造的这样一种机器具有鸟的各个方面特征，唯独没有鸟的生命。”他认为研究飞行问题除了研究飞鸟以外，还应当研究鸟的飞行环境。他指出：“为了得到鸟类在空气中运动的真正科学，必须首先给出风的科学，而这一点可以通过水运动装置建立。这门科学能够在一定程度上反应有翼生物在空气和风中的知识。”达·芬奇这一认识的两个重要之点在于，认识到研究风力或空气动力对航空科学的重要意义，同时又阐明了空气动力学知识可以通过水动力学研究间接获得。这两个观点应当说都很具有现代意义。现代空气动力学的许多原理或发现都是通过水动力学研究获得的。当今的水动力学研究除自身的意义外，仍然作为空气动力学研究的一个重要辅助手段。

达·芬奇相信人类最终是可以升空飞行的：“由给出的上述例子和原因，一个带有足够大的翅膀并正确安装的人将会学到如何克服空气阻力，征服天空，成功地调节翅膀并飞入天空。”由于他强调扑翼飞行是人类飞行的基础，因此他非常重视对鸟的飞行进行深入观察和研究。经过长时间的研究和积累，达·芬奇已获得了大量有关鸟的飞行的研究心得，大量笔记手稿以及许多草图。１５０５年在佛罗伦萨完成了论文《论鸟的飞行》。这篇研究手稿于。论文几乎是图文参半，十分形象，有助于理解相对晦涩的文字。

达·芬奇在《论鸟的飞行》中阐述了关于鸟的飞行的三个原理。第一原理是鸟的持续飞行原理，或者说空气的升力原理。他指出：“由于大气是具有可压缩性质的物质，当有某种物质以比它的流动更快的速度拍击空气时，它就要受到压缩”；“除非翅膀扑打空气的运动比空气压缩时自身的运动速度快，否则翅膀下的空气不会变得很密，因此鸟就不会在空中支承自己的重量。”第二个原理涉及鸟有效利用气流飞行的技术。在山谷和其他地区，由于温度差作用，会产生上升热气流。达·芬奇注意到鸟经常利用这种气流毫不费力地飞行。第三个原理讨论的是鸟如何采取各种省力措施。这种办法是利用气流和风的作用，使体重降低，再结合翅膀扇动的力量，鸟类可以在消耗很小能量的前提下，进行长时间的自由飞行。这一点给达·芬奇以很大启示和鼓励，他由此认为人类的飞行是完全可能的。

达·芬奇的航空学研究可以分成三大部分。前面所讲的是关于飞行的理论和原理，第二大部分是关于飞行的稳定和控制，第三大部分是飞行器设计。他设计过扑翼机、降落伞和直升机，但投入精力最多的是扑翼机。设计扑翼机完全来自对鸟的模仿。作为第一个科学地研究航空学的人，飞行器设计的先驱，在这里不能过分地指责他。大约在１４８５年，达·芬奇设计了第一架扑翼机，１４８７年画出了设计草图。他认为人的臂力不足以扇动机翼，便设想使人处于俯伏状态，加上大腿肌肉的力量来驱动。他又研究了当时已有的机械动力装置，包括弹簧和弓弦等。在达·芬奇的研究手稿中，还画有降落伞的草图，其外形呈四棱锥形，象一座小金字塔。他还被许多航空史家看作直升机的发明者，并认为这是他对航空学的真正贡献。在一张草图上，他画出了一个直升机设计图，它的主要部件是一个螺旋面，其几何图形相当于桨叶旋转与前进合成运动画出的曲面，两个端面间的夹角约５４０°。中间是一个直轴，上面缠绕弹簧来驱动螺旋面旋转。谈到这个设计时他指出：“我觉得，如果这个带螺旋的装置能很好地制造……那么螺旋就会高速旋转，并在空中画出螺旋线来，然后升入空中。”这段论述表明，达·芬奇在历史上第一次阐述了直升机原理。

达·芬奇的第一位传记作者瓦萨利在１５５０年发表的《画家的生活》一书中告诉我们：达·芬奇还提出了热气球的原理，并制成了一个小型热气球。他用薄蜡制成一个形状奇特的塑像，内部充以热空气，结果使它飞上了天，引起了旁观者们的吃惊。另据数学家卡尔丹（１５０１～１５７６）说，达·芬奇还尝试过飞行。卡尔丹的父亲是达·芬奇同代人，或许言之属实，但也缺少进一步证据。除上述介绍外，达·芬奇还对飞行器的未来作了一些展望。他深信，飞行器总有一天会发明成功并且对人类的生活工作产生极大的影响。