一篇航空论文被转载百年
▲凯利设计的飞艇
说来似乎有点不可思议，究竟哪位航空科学家的航空论文能够被人们转载百年，并奉为经典，对后来的航空发展有着重大推动作用呢？此人就是被尊称为英国“航空之父”的乔治·凯利爵士，而那篇大名鼎鼎、流传后世的论文则是他38岁时发表的《论空中航行》。
1912年，飞机的发明者奥维尔·莱特曾这样评价道：“乔治·凯利所知道的有关航空原理，可以说前无古人，后无来者。直到19世纪末期，他所出版的作品几乎毫无错误，实在是科学史上最伟大的贡献。”威尔伯·莱特则说：“我们设计飞机时，完全是采用凯利爵士所提出的非常精确的计算方法来进行设计和计算的。”航空大师冯·卡门说：“目前所知的关于飞机的飞行原理，可以说是凯利首先提出来的。”
凯利1773年12月27日出生于英国约克郡的一个贵族家庭，他19岁时继承了男爵爵位。很小的时候，凯利受法国热气球载人升空的影响，对飞行产生了浓厚的兴趣，开始专注于航空科学研究。
▲英国航空科学家乔治·凯利
《论空中航行》这篇经典论文于1809年至1810年分三次发表在英国《自然哲学、化学和技艺》杂志上。在论文中，凯利首先构建了飞机的基本原理，确定了一架飞机的基本组成和基本设计要求。他给重于空气的飞行器下了这样一个定义：全部的问题就在于如何为一块平板提供动力，使之在空气中产生升力并支撑一定的重量。这也为“飞机为什么会飞”这一问题，给出了经典答案。令人感到惊奇的是，凯利在其中谈到自己曾制造过一架机翼面积为28米2的滑翔机，其数据竟与莱特兄弟试飞成功的第三号滑翔机十分吻合。
▲早期的滑翔机
凯利在文章中分析了飞机的稳定性、安全性和可操纵性。他还第一次提出了多翼机（飞机机翼为两副以上）的设想，第一次提出高展弦比（展弦比为机翼翼展与弦长之比）机翼理论，并研究过以火药为动力的发动机……有人曾因此总结说：凯利取得过航空史上十八个首创性的成就。
凯利一生都十分喜爱由中国传入西方的竹蜻蜓，他认为竹蜻蜓的简单飞行中蕴含着深刻的科学道理。
▲中国的竹蜻蜓
25岁时，他根据竹蜻蜓的原理设计出了一架直升机，直升机直杆的两端各有一副用羽毛做成的旋翼。据说，这架直升机曾进行过多次成功的飞行。
▲飞行的滑翔机
同许多航空先驱一样，凯利也醉心于研究鸟类的飞行，包括进行精确测量和缜密的科学分析：测量鸟翼面积、鸟的重量和飞行速度，以估算飞机的飞行速度、翼面积与升力之间的关系。但有别于他人的是，他第一次提
出了飞行器的制造应当同时具备升举与推进两种功能，这是摆脱单纯模仿鸟类和实现固定翼飞机研制的重要理论基础。1799年，26岁的凯利设计出了一架滑翔机。
凯利一生挚爱航空事业。1848年，凯利已是75岁时，合适的航空发动机仍然没有面世。他感到自己时日无多，唯一可以一试的就只有无动力载人飞行了，也就是用滑翔机飞行来证实他的空气动力学理论。1849年，凯利制造了一架三翼滑翔机，让一名小孩儿坐在吊篮里，从小山上滑下来；与此同时，一些人用绳子拉着滑翔机，使飞机竟迎着微风飘飞了一段距离。这是人类历史上第一次载人滑翔机的系留牵引飞行。
▲凯利设计的竹蜻蜓
直至80岁高龄，凯利还设计试验了全尺寸载人滑翔机。1853年6月，他用这架滑翔机做了一次载人飞行，当时，他的马车夫作为乘客在上面体验了这次飞行。最后，受到惊吓的马车夫在走下飞机后，大声说道：“乔治爵士，我想请您注意，我是被雇来赶车的，不是飞行的！”
凯利不但对航空有兴趣，而且涉猎广泛，还是一位多才多艺的发明家。他设计了海军大炮炮弹，在拿破仑时期得到应用。1807年，由他发明并获取专利权的热力发动机，为工业界广泛运用。1825年，凯利又设计了一种装辐条的车轮，并用在滑翔机上，这一发明至今为自行车所采用。此外，他还发明过自动铁道刹车装置，且在声学、光学、电学以及下水道工程等方面，有过不少重要的贡献。
滑翔机
滑翔机是人类制造的最早飞翔在天空的、没有动力装置且重于空气的固定翼航空器。世界上第一架滑翔机是1849年由乔治·凯利制造的，是一种不可操纵的滑翔机。1891年，德国人李林达尔制造出世界第一架可操纵滑翔机。现代滑翔机的起飞方式有：飞机拖曳起飞；绞盘车或汽车牵引起飞；从高处的斜坡上滑下起飞。在无风情况下，滑翔机在下滑飞行中依靠自身的重力来获得前进动力，这种损失高度的无动力下滑飞行被称为“滑翔”。在上升气流中，滑翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高，这种飞行通常被称为“翱翔”。滑翔和翱翔是滑翔机的两种基本飞行方式。现代滑翔机主要用于体育运动，可分为初级滑翔机和高级滑翔机：前者主要用于训练飞行，有双座和单座两种；后者主要用于竞赛和表演，有的还可以完成各种高难度空中特技，如翻跟头和螺旋攀升等。
▲凯利1849年设计的滑翔机
▲凯利设计的直升机
在凯利那个时代，许多人认为升空飞行无异于痴人说梦，所以凯利的研究并未被当时的主流科学界所接受，以致他的论文《论空中航行》被送到英国皇家学会两周之久，主席班克斯竟都不屑一顾。1840年，凯利提出的建立皇家航空研究院的建议，也被束之高阁。直至莱特兄弟的飞机上天后的1905年，英国才成立了皇家航空研究院。如果英国当时能够重视凯利的研究成果，较早成立航空科学研究组织的话，也许世界航空时代会早一些到来。
1857年12月15日，“航空之父”凯利在约克郡的布鲁姆顿去世。临终前，他在自己的笔记中写下了这样的遗言：“给你，查看笔记的朋友！我已经不在了，愿你能够从这些涂鸦中寻找出智慧的火种。”遗憾的是，直到他的经典论文发表百年后，人们才真正发现了这一“火种”，从而认识到它的重要价值。
飞机上天的奥妙何在？
飞机为什么能在天上飞呢？这个问题看似简单，却并不是每个人都能回答出来的。
飞机之所以能够在空中翱翔，主要取决于以下四个因素：一、它装有发动机，能够产生使飞机前进的动力；二、飞机有机翼，能够产生向上的升力；三、飞机有尾翼等部件，可以使飞行趋于稳定；四、飞机上有方向舵和副翼等，能够产生操纵力，帮助飞机俯仰和转弯。这其中，最重要的是前两条，即发动机和机翼。
飞机上天的过程是这样的：发动机在地面启动后，产生推力使飞机向前滑行，速度越来越快；迎面气流吹过机翼，产生向上的升力，当升力超过飞机自身的重量时，飞机便腾空而起。
那么，机翼为什么会在气流迎面吹过时产生升力呢？这又是一个有趣的问题。
如果我们把飞机的机翼纵向剖开，就会得到一个翼型剖面。通常，翼型剖面的上表面较弯曲，下表面较平，当气流流经机翼时，上下表面的气流会在机翼后缘处汇合。不过，由于气流在机翼上下表面流过的距离不同（上表面长，下表面短），根据空气动力学中的伯努利定律，上表面流过的气流速度快，对机翼的压力也比较小，这个上下的压力差就是升力。所以，从一个机翼的翼型，我们就可以探知到其升力产生的奥秘。