在美國華府國家航太博物館地層一樓的「航空萌芽館」(Early Flight Gallery)內,靠近一八九四年航空先驅奧圖李林泰(Otto Lilienthal)所飛之滑翔機不遠,十分謙卑的擺了一具直徑不到四呎的飛機引擎,但卻不要小看這具很粗糙不起眼的輻射式小引擎,它亦有一段不朽的滄桑史和不朽的價值可述呢!
在二十世紀剛開始時,史密桑尼博物館(Smithsonian)的執行長朗萊(Samuel Pierpont Langley),曾將其一世英名賭了上去──就別提還有數萬美元的政府經費了,他要製出全世界第一架可載人的動力飛行機。
話說朗萊教授,係於一八三四年在麻州羅克斯伯利出生,在波士頓拉丁學校求學,轉習其自幼便有興趣的天文學之前,曾研讀建築及工程若干年。他有好幾項發明,其中最著名的稱為:「包羅米達」(Bolometer),是一種能測量太陽輻射熱能的儀器。他自一八六七年始,便任匹茲堡西賓州大學物理及天文學教授,並兼該校阿利干尼天文臺臺長,繼續長達二十年之久。他不是個沒腦筋專作白日夢的人,而是對數學、建築學及天文學均精通而認真的學者。他於一八八七年接任史密桑尼執行長職位,平時要求其部屬辦事要冷靜而科學化。他下的手諭常開頭便是:「我的欲望......」,他的職員們只有全力以赴,俾達成其欲望了。
朗萊自一八八六年聽過一場「人類飛行之可行性」的講演後,便狂熱地著了迷,一八九○年代,他便已製造過好幾個飛機模型了,而且加以試驗,最初曾使用橡皮筋為動力,也考慮過使用汽油、碳酸氣、電力,甚至火藥來推動引擎,但在那時,這些引擎,不是失之太龐大,不然就是不夠力量,終於,在若干次失敗的嘗試後,他決定使用蒸氣。他造了兩隻燒汽油的蒸氣動力模型機,試飛得美極了。那是一八九六年裡兩個好天──一天在五月,一天在十一月──這兩架約十六英呎長的小飛機,都從波多瑪克河中(Potomac)一艘船屋的發射臺上,吼叫著飛空而去,那小小的蒸氣引擎撲撲地轉動的很好,航線也保持的甚為平穩,一架飛了三千三百呎距離,另一架飛了四千兩百呎,時速三十哩。
當年朗萊決定飛機的機翼很奇特,是雙翼機,但兩翼是前後縱列排置的,兩翼之翼展也差不多一樣。他給該機取的名字也很奇特,叫作他的「飛行場」(Aerodromes)。這架飛機有很大的上反角,從機頭望去,雙翼都形成非常明顯的V字型,如此在飛行中可獲得極佳之安定性。
朗萊教授其實該在他領先群雄時,見好便收的,但由於其小模型機動力飛行之成功,增強了他製造另一架能載人的「大飛行場」的構想。正如他的好友,當時著名的飛行導師陳納(Octave Chanute),所指出的:朗萊一向便有「無畏而強勢的作風」,他深信只要把他成功的小飛機,重製放大,便可成為載人的「巨大飛行場」。可是這需要許多配合的條件,其中最重要的,便是一具重量要輕,而右能發出許多匹馬力的引擎,這在一世紀之前,簡直是駭人聽聞的奢望。
到一八九八年時,美國陸、海軍都正準備與西班牙大戰之際,聽說朗萊教授對飛行如此熱心,也煽起了軍方的興趣,一時倒也未有任何具體的反應,不過後來在政府撥款朗萊研究時,軍方總是一再表示支持的。這時朗萊寫信給康乃爾大學(Cornell)一位友人說:「一架能保持時速三十哩達三小時之『飛行場』,攜載一名『航空人』,可能再加一些火箭都是辦得到的。」他又稱,急需一種氣體引擎(Gas engine ──前幾年汽油引擎已有很大進展)。另外,他要求朋友能否給他一位「有才幹、曾受一種專業訓練,且在道德上可靠的青年。」
回答來了,乃是年輕的查爾斯‧曼立(Charles Matthews Manly)出現在史密桑尼博物館前,一位聰慧傑出的工程學生,他馬上就要畢業,獲康乃爾大學機械工程學位了,但他因合乎朗萊要求被選上後,便向槍彈射出般立刻趕去華府,來個缺席畢業,託人在典禮上代領畢業證書。
曼立上任後的第一項任務,便是監督製造,由紐約一名匈牙利移民布勒色(Stephen Marius Blazes)所設計之傑出汽油引擎。布氏曾試弟凡尼公司的鐘錶設計師,當時白天在一家機械廠工作,晚上還在一家夜校攻讀工程學,如此勤奮的青年,難怪於一八九四年獲得相當的成果,那就是他令紐約的市民們,驚訝的目瞪口呆的看見了,全國第一輛家庭製的自動汽車──布勒色造!今天在史密桑尼的美國歷史博物館內,尚可看見那輛用三個小汽缸引擎傳動後軸的簡單汽車呢!
布勒色的引擎重量既輕,馬力又大,朗萊高興極了,於是遂與他簽約,製造全世界第一具「空用引擎(Aero engine)」,俾用以作他第一架載人飛機之動力,另一方面已在史密桑尼堡後邊的一間工廠內開工,亦即今天華府美麗悅人的哈卜花園(Enid A. Haupt Garden)所在。布氏試圖符合朗萊量輕力強「欲望」,在紐約所製,後經曼立修改過的那具引擎,現正陳列在「國家航派太博物館」中,該五缸引擎原來是與其汽車引擎一樣,為旋轉型,整個引擎繞著主軸轉圈兒。布勒色當年要它旋轉得穩定適當,同時要產生足夠的馬力,確實費盡心力,傷透腦筋。這期間,曼立協助他、鼓勵他、提醒他,並努力去給他多湊集點錢,朗萊差不多把國會核准的五萬美元,全數拿出來了,當布勒色仍感困難時,他亦焦慮。
時間一個月接一個月的拖下去,曼立寫給朗萊的簡報中,便可看出工作小組的挫折日增:
一八九九年七月:「何以布勒色先生一天認為現在的汽缸可以用,第二天他又覺得引擎必得要重造,我真弄不懂這該如何解釋......。」
一八九九年九月:「『大飛行場』的引擎尚未完成,但布勒色先生答應在本月二十二日定會準備好......。」
一九○○年六月:「布勒色先生在一八九八年十二月十二日簽約所製之汽油引擎,既不能接受,又不能在目前便予放棄不要。」
在曼立六月十九日的同一封信中,曼立同意隨朗萊出國幾個禮拜,去考察一下有何變通之途沒有。在歐洲的工程們對旋轉式設計都持反對的態度,舉例說吧,滑潤系統便是一大問題,引擎一旋轉,顯然會把機油從中心摔出去,這一來旋轉著的汽缸內的機油,豈不都聚集到汽缸的外端了。
那麼,朗萊的小組為什麼一定要採用這旋轉的餿主意呢?因為第一,在旋轉之下,汽缸可藉空氣予以冷卻,換言之即可省掉液冷之水箱、管套,以及幫浦等零件──大大減輕了重量;第二,旋轉之引擎,無形中產生「調速輪(Flywheel)」亦稱「飛輪」功用,乃早期引擎不可或缺的特色,以助引擎轉動平穩順暢著。
不巧是時間越久,布勒色引擎的毛病越多,因此,曼立到一九九○年秋,決定依歐洲人士之建議,終於放棄了旋轉式引擎之主意。九月裡他向仍在歐洲的老闆的報告寫道,他近來對空用引擎的努力「已將汽缸保持不動,改用臨時的水套來冷卻」,它已把布勒色旋轉引擎改為固定之幅射式──並改以液冷代替汽冷。
此一重大改變之後,困難亦開始減退,引擎性能獲得改善,由布式旋轉式之六至八匹馬力,立刻跳升到曼立輻射式的十二至十六匹馬力,接著更多的試驗與更多的改進。到一九○一年三月,輻射引擎已可產生到十八匹馬力了。但曼立預估必須大馬力才行,因此他以新核准的經費,將布勒色沉重的活生塞換成輕的,並把汽缸號碼增大。到一九○三年的三月,重製後的引擎,可將「飛行場」的兩隻螺旋槳每分鐘轉動到五百七十五轉。曼立記載:「引擎合適了,共一百二十磅重,測試可發出五十二匹制動馬力(b.h.p)......。」在給朗萊的信中,這位年輕的助手說,他對引擎的信心達百分之百,「我隨時都準備以自己生命冒險用它來實驗飛行。」
他並未等得太久,一九○三年的夏天,使用四分之一大模型試飛過數次後,朗萊覺得以準備好了。九月「大飛行場號」已安放在波多瑪克河中那艘大船屋頂的彈射弩架上了,經朗萊最後調整校正之後,此一努力工作,經十七年之期待,眼看便要邁向高潮之一刻了,可是朗萊教授已六十九高齡,似乎有些兒力不從心之感。
那是十月七日,曼立爬上飛機,啟動引擎,把油門加到滿速,為了此一五隻汽缸像一顆星星樣,從主軸向四周輻射排列的要命機器,花了他們整整五年光陰,好不容易纔把性能提升到如日中天的此刻,終於在其震耳欲隆的怒吼聲中,曼立打出彈射飛機的手勢,一名大漢高舉板斧,「唰」的一聲,弩繩應聲而斷!說時遲,那時快,「飛行場」載著曼立亦忽然射出。曼立的報告是:「在發射彈簧與螺旋槳聯合的推進衝力下,飛機猛力沿滑軌而下」,然後就是:「我只感覺一陣輕微的撞扭,立刻便發現這機器前一頭便栽了下去......。」(待續)