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主题:【原创】华盛顿国家航空航天博物馆记游(上) -- 晨枫

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家园 【原创】华盛顿国家航空航天博物馆记游(上)

《世界军事》要我写一点世界各地军事旅游的东西,把当年游华盛顿的东西挖出来改写增补了一下。

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由于一个偶然的机会,有机会到美国首都华盛顿去了一次。华盛顿的周围没有多少风景胜地或者历史遗迹,除了白宫、国会大厦等政府建筑外,华盛顿的主要旅游去处就是各种博物馆,其中以史密斯森博物馆为首。詹姆士·史密斯森是一个英国的矿物学家,父亲是诺森伯兰大公,母亲是巴斯地方的贵孀。史密斯森虽然出身名门,但他是一个私生子。史密斯森在学术上的成就不太清楚,但年轻轻的就进入了英国皇家学会,想来也是有点本事的。史密斯森很有敛财的办法,聚起大笔财富,但没有后嗣,所以把财产留给侄子,不过有一个条件:若是侄子也没有后嗣,那所有财产全部捐献给美国政府,用作传播科学和文化。可巧,侄子还真没有后嗣,在1836年,这笔按当时面值50万美元(按2005年面值高达9百万美元以上)的财产就捐献给了美国。当时的美国总统安德·鲁杰克逊向国会提议,成立史密斯森学会,作为联邦的博物馆机构,管辖的博物馆都称史密斯森博物馆。副总统、最高法院大法官、三名参议员、三名众议员、若干社会名流组成理事会,发明电话的亚历山大贝尔曾是理事之一。史密斯森于1829年在意大利热那亚病逝,贝尔在1904年将史密斯森的遗骸迁到华盛顿的史密斯森学会总部,也就是现在俗称“城堡”的地方。

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认识这是谁吗?这就是世界上最有名的无名之辈詹姆士·史密斯森,美国史密斯森博物馆的捐赠人

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认识这是谁吗?这就是安德鲁·杰克逊,the original Jackass

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谁都认识这个方尖碑,谁都认识那一头的国会大厦,可都认识中间绿地两侧的新古典主义建筑吗?这就是一溜史密斯森博物馆,右侧“圆环”再往前就是航空博物馆

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国家航空航天博物馆,这其实是后门的方向;远处是国会大厦,左前方是国家美术馆东厅,贝聿铭的设计

说起来,史密斯森从来没有到过美国,和美国也没有什么因缘,他为什么把财产捐献给新生的美国一直是一个谜。有人说他由于自己私生子的身份和遭遇对拘泥于正统的古板英国不满,有人说他受法国大革命影响,仰慕美国的民主、自由理念。不管是出于什么原因,史密斯森博物馆一定是世界上最著名的以一个不太有名的人命名的博物馆了。

说到杰克逊总统,他是最后一个在美国独立战争中打过仗的老兵总统。他的名气比不上林肯、杰佛逊等人,但他的一生也是蛮有意思。他在竞选的时候,被对手蔑称为Jackass(骂人话,直译为驴屁股),他还照单全收。以后他所在的民主党就用驴作为象征。他签署了印第安人迁移法,将大批印第安人迁出故地,迁往当时尚在美国疆界之外的西部,好为白人种植园主腾地方。他还是第一个遇到暗杀企图的美国总统,先是被一个受到惩处而心怀不满的海军军官攻击,还好这只是拳脚攻击;但后来受到一个精神病人攻击的时候,对方拿着两把手枪,可巧两把手枪都瞎火,杰克逊反而挥起手杖反击,把攻击者一顿暴打。不过这是题外话了。

史密斯森博物馆有很多,其中最出名的国家美术馆、国家自然历史博物馆和国家航空航天博物馆都集中在华盛顿的所谓The Mall两侧。在英文里,mall现在多作购物中心解,但过去这主要指市中心的步行林荫大道。伦敦白金汉宫到特拉法尔加广场这一段也叫The Mall,尽管这里现在可以通行车辆。华盛顿国会大厦到林肯纪念堂这一段3公里长的绿地也称National Mall,东端是国会大厦,西端是林肯纪念堂,中间是华盛顿纪念碑,白宫在华盛顿纪念碑以北,国家美术馆、国家自然历史博物馆和国家航空航天博物馆则在东段的两侧。

美国是飞机的发明地,又是现代航空技术最发达的国家,到美国看航空博物馆和到法国看艺术博物馆、到德国看汽车博物馆一样天经地义。史密斯森国家航空航天博物馆分National Mall的老馆和杜勒斯机场的新馆,先去老馆。和北京的中国航空博物馆或者莫斯科的莫尼诺航空博物馆相比,老馆的面积不算大,比一个体育场大不了多少,但分上下两层。

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门厅里有“伴侣”号卫星、“潘兴II”和SS-20导弹,还有美国第一架喷气式飞机贝尔XP-59

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还有首先突破音障的X-1和SpaceShip One

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这个嘛,就是林白单人首闯大西洋的“圣路易斯精神”号飞机

一进门,前后左右上下扫一眼,内容已经够写几本关于航空航天史的书了。左面是SS-20和“潘兴II”中程导弹。SS-20采用固体燃料火箭发动机,适合于机动发射,三弹头具有分导能力,可以同时命中三个目标,精度和威力比老式导弹大幅度提高。“潘兴II”比SS-20小巧很多,同样采用固体燃料火箭发动机和机动发射,但更重要的是,“潘兴II”采用雷达制导,在再入前对大地扫描一遍,然后精确修正再入弹道,可以达到50米的圆公差,这对中程导弹是闻所未闻的精度。这两种导弹都太厉害了,是20世纪80年代美苏在欧洲战术核威慑的核心力量,也是欧洲和平的巨大威胁,以至于成为里根和戈尔巴乔夫结束欧洲冷战时首先着手拆除的对象。在欧洲中导协议签署之后,尽管都刚服役不久,这两种导弹都全部拆毁,只有在这些博物馆里才有所留存。

头顶上,第一颗苏联人造卫星“伴侣”号在悄悄地反射着华盛顿的阳光。就是这么一个比篮球大不了多少的小东西,引发了一场疯狂的空间竞赛,美苏两国倾尽国力后,以美国抢先把人送上月亮而告终。“伴侣”号里除了无线电信号机,没有多少有效载荷。今天的卫星载荷从通信中继到大地勘测到空间望远镜到地球和空间气象无奇不有,更不用说军用的光学侦察、电子侦察、导弹预警、导航授时等,只有想不到的,没有做不到的。

空间竞赛的最新篇章也在这里,好在这不再是剑拔弩张的超级大国之间的竞赛,而是民间开发空间旅游的竞赛,这就是著名飞机设计师伯特·鲁坦设计的“太空飞船一号”。鲁坦是一个航空奇人,在飞机设计日益公司化和依赖大兵团作战的今天,他是一个惹人注目的单干户,而且频出佳作。“太空飞船一号”是一架奇怪的飞机,炮弹头一样的机身和粗短的机翼是为大气层边缘的亚轨道飞行而设计的,可以把有钱的空间旅游者送到离真正的空间飞行只差一步的11万2千米的空前高度。这不是鲁坦在这里唯一的杰作,这里还有“漫游者”,这是一架翼展特别宽的飞机,33.8米的翼展甚至超过U-2间谍飞机。“漫游者”可以不着陆、不经空中加油作环绕地球的飞行,1986年12月14日,伯特·鲁坦的哥哥迪克·鲁坦和女飞行员吉娜·耶格(和著名试飞员恰克·耶格没有关系)用9天时间连续飞行了42432公里,环绕地球,打破了B-52在1962年创造的航程记录。有意思的是,“漫游者”采用不同寻常的串列翼,也就是说,前置的鸭翼不仅用于配平,还在正常飞行中产生升力。

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耶格和他的“娇艳的格兰妮丝”

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想知道格兰妮丝有多娇艳吗?这就是

1947 年10月14日,美国著名试飞员恰克·耶格首次用贝尔X-1研究机在平飞中突破音速,航空史从此揭开了新的一页。和“太空飞船一号”分享荣光的正是耶格的X-1“娇艳的格兰妮丝”号。耶格是个艺高胆大的家伙,二战期间在法国上空被击落后,借道西班牙逃回英国。当时条令规定,逃回的飞行员不再到占领区上空作战,大概是担心飞行员若再次被击落,会供出地下组织帮助的逃跑路线。耶格直接向艾森豪威尔请求重返欧陆上空,获得特许。以后曾在一天内连续击落5架敌机,战争结束时总战绩11.5架(半架的战绩是因为他和友机共同击落了这架敌机),包括一架当时最先进的德国Me-262喷气式战斗机。在向音速冲刺期间,为了最大限度地节约燃料,X-1是用B-29带到空中投放后再点火飞行的。X-1的火箭发动机点火成功率不怎么样,万一点火失败,滑翔是不可能的,飞行员只有很短的时间可以跳伞。更糟糕的是,为了最大限度地减小重量和阻力,X-1的飞控特性非常不稳定,简直就像插上一对小小翅膀的铁杵,但这样一匹蓝天烈马硬是被耶格降服了。除了从事研究性试飞外,耶格也是美国空军作战飞机试飞和评估的主力,朝鲜战场上叛逃到南方的米格-15就是他首先试飞的。在1947-54年期间,耶格平均每月要飞100小时以上,有一个月竟然飞了27种不同型号的飞机。名气大了,规矩也就大了。耶格从二战时就开始把他的座机命名为“娇艳的格兰妮丝”,格兰尼斯那时还是女朋友,后来成为妻子。格兰妮丝死后13年,耶格和比他小36岁的一个女子结婚,子女把后妈告上法庭,说她纯粹是为了名利。耶格一世英雄,到老了反而摊上这么一摊烂事。

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林白和他的“圣路易斯精神”号

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林白的浪琴表现在还在市面上,4700大洋

不远处就是大名鼎鼎的“圣路易斯精神”号。查尔斯·林白是20世纪20-30年代美国最著名的飞行员,1927年5月20-21日间,林白驾驶着“圣路易斯精神”号单座单发飞机,孤身一人从美国新泽西的罗斯福机场直飞巴黎布尔歇机场,完成了横跨大西洋飞行的壮举。林白成为美国英雄,飞行中使用的浪琴手表也因此沾光,林白从此成为浪琴的形象大使。但林白在政治上倾向法西斯主义,反对美国参加二战,在1941年辞去美国陆军航空队上校的职务。珍珠港事变之后,林白转而支持战争,但罗斯福总统拒绝恢复林白的上校军阶,林白只能以文职身份飞行,支援战事。

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左上为NASA的升力体研究机,下面就是阿波罗-联盟对接体

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这是约翰·格兰(左)和尤里·加加林(右)的宇航服

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“哈勃”轨道望远镜,和旁边观众比较一下尺度

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早期Corona间谍卫星上的照相机,两个圆形轨道上两台照像机按相反方向转动,一方面扫描地面,另一方面互相抵消陀螺效应,避免章动。右面的架子是胶卷托架

这里还有X-15火箭飞机,在50年前就实现了大气层内的7倍音速的载人飞行,为美国的宇航计划铺平了道路。馆内还有其它航空史上著名的飞机和宇宙飞船,甚包括“阿波罗”和“联盟”号的对接模型。这是美苏空间竞赛时代为了“缓和”而上演的公关秀,1975年7月,美国的“阿波罗18”号(正式编号到17为止,18是非正式编号)和苏联的“联盟19”号在轨道上对接了52小时,双方共同进行了一系列空间实验。馆里还有天空实验室的实体模型,这个“永久性”空间站曾经给憧憬空间生活的人们以极大的鼓励。这里还有火箭先驱戈达德的火箭,更重要的是,这里还有V-1、V-2。

V-1和V-2都是希特勒的奇迹武器。V-1首先研制成功,采用脉动式喷气发动机推进。这实际上可以看成一端开放的内燃机气缸,通过间隙地向缸内喷注燃料,燃烧膨胀产生推力。脉动式喷气发动机结构简单,但开放的一端在燃烧膨胀期间已经开始“漏气”,效率很低。把开放的一端用控制阀封闭起来,在封闭的燃烧室里完成燃烧膨胀后,再打开阀门产生间隙推力,这样可以在很大的速度范围内极大地提高推进效率,同时不受涡轮类喷气发动机的很多局限。这就是航空发动机最前沿的脉动爆轰发动机(Pulse Detonation Engine,简称PDE)的基本概念,有望超过涡喷的高速性和涡扇的经济性,成为未来喷气发动机的主流。第一架PDE推进的飞机已经在2008年1月31日在美国莫哈维沙漠试验成功,使用的是一架专门改装的鲁坦飞机。

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V-1导弹(绿色)和“战斧”巡航导弹(白红相间)

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当然也少不了V-2导弹

V-2是人们熟悉的液体燃料火箭,这也是第一种弹道导弹。V-1尽管威胁巨大,但英国皇家空军的“喷火”式战斗机还有可能拦截。在现代反导系统出现之前,对付V-2则根本没有任何拦截手段,所以V-2在政治上、军事上和心理上产生更大的威慑。V-2成为战后美苏第一代弹道导弹的基础,从此军备竞赛进入了空间时代。领导V-2研制的冯·勃劳恩在战后为美国工作,领导了美国的火箭研究,包括发射“阿波罗”飞船的“土星5”号火箭,这在40多年后依然是世界上最大的运载火箭。

老馆里还有最新的无人机,包括一架波音X-45,机腹的弹舱耀武扬威地打开,机身上涂满标志着实弹试验的符号。还有一架挂载“地狱火”反坦克导弹的“捕食者”无人机,曾在阿富汗和伊拉克的战争中用于猎杀游击队。无人机并不是新生事物,玛丽莲·梦露在还没有出道时,就在二战时代美国制造遥控靶机的工厂做女工,是一个美国陆军摄影记者在车间里拍的一张战争宣传照造就了这个一代美国人的梦中情人。在越南战争期间,美国空军大量使用无人侦察机,其中不少侵入中国领空,被中国空军击落。但现代无人机已经超过了传统的靶机和战略侦察,在战术侦察、火力引导、战场监视、对地攻击、防空压制、电子对抗、反雷达、车队护送、通信中继甚至反直升机、争夺制空权等方面全面影响战争的面貌。美国陆军正在悄悄地组建几千架之多的无人机队,侵入了美国空军的传统地盘。美国陆军也使用军士而不像美国空军那样使用军官作为无人机的“飞行员”。无人机正在从战略战术和军队文化上悄悄地改变着战场,将成为未来几十年航空界最重要的动向。

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三发动机的Ford Trimotor和道格拉斯DC-3代表了过去

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波音X-45代表了未来

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有谁能想到,玛丽莲·梦露的这张战时宣传照预示了世界上两个重要事件呢?

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前掠翼的格鲁曼X-29只有这里能看到

两层楼面的大小展厅里还有很多航空史上著名的飞机,如开创载客民航的福特三发(Ford Trimotor)、开创民航商业化时代的道格拉斯DC-3、前掠翼的格鲁曼X-29、美国第一架喷气飞机贝尔P-59等,还有“战斧”巡航导弹、多种洲际弹道导弹、“阿波罗”登月舱、“哈勃”轨道望远镜、约翰·格兰和尤里·加加林的空间服等。这里还有著名的二战战斗机,如日本“零”式、德国Me-109(也称Bf-109)、英国“喷火”,还有德国Me-262喷气式战斗机。Me-109和“喷火”一反30年代战斗机只能在高速和机动性中两者选一的惯例,融合单翼机的高速、高爬升率和双翼机的高机动性为一体,改变了空战的面貌。Me-109在西班牙内战后期的胜利迫使斯大林改组苏联航空工业,米格、苏霍伊、雅克福列夫、伊柳申、拉沃奇金等响亮的名字得以诞生。日本“零”式是日本航空技术的顶点,此后日本再也没有研制成功过一架可以傲视同时代世界先进水平的飞机。喷气式的德国Me-262则开创了航空的喷气时代,使苏联得以利用航空技术重新洗牌之机跑步跨入世界前列。

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莱特兄弟的“莱特一号”飞机有自己的专用展区,连Hall of Fame都不够面子

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人类的第一次有动力飞行看似业余爱好之徒的游戏之作,但这一跃改变了世界

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在这里,也可以看到莱特兄弟的老本行:自行车

这里当然还有一切飞机的老祖宗:后人称之为“莱特一号”的莱特兄弟的飞机。莱特兄弟从1896年开始对飞行着迷,1899年5月30日,哥哥威尔伯·莱特写信给史密斯森学会,索取和航空技术有关的资料。此后,莱特兄弟开始自己制造滑翔机,并最终在1903年12月17日,成功地实现了人类历史上第一次有动力的飞行。莱特兄弟的贡献不仅在于发明飞机,他们还发明了飞机研制方法。在机翼升力不足的时候,兄弟俩不是盲目试验,而是造了一个风洞,用缩比模型测试升力系数。然后他们从滑翔机入手,首先解决无动力飞行时的飞行控制问题,然后再进军有动力飞行。100年后的今天,风洞加飞行试验依然是设计飞机的基本方法,计算机只是把部分风洞和飞行试验虚拟化了。

自行车的龙头在前面,制造自行车出身的莱特兄弟“自然而然”地把俯仰操纵面放在机翼的前面,实际上是第一种鸭式飞机。更重要的是,莱特兄弟解决了飞行控制问题。德国航空先驱李林达尔用移动身体导致重心移动的办法,来实现滑翔机的横滚控制。莱特兄弟则用牵引索和滑轮系统,利用机翼的弹性,将翼尖后缘扯下或者掀起,通过扭曲机翼来产生不对称升力,控制横滚和转弯。莱特兄弟的时代有很多航空先驱都在试验有动力飞行,但莱特兄弟成功地发明了基于空气动力而不是飞行员身体移动的飞行控制技术,使飞机可以大型化、高速化,得以书写历史。

不过即使在莱特的祖国,对于谁最先发明了飞机也不乏争议。史密斯森学会在20年代曾拒绝承认莱特的发明,而坚持另一个航空先驱萨缪尔·兰利才是第一个实现有动力飞行的人。兰利本人也是史密斯森的理事,他的飞机早于莱特,但在波托马克河上没有起飞成功,是莱特兄弟成功首飞一年后才由航空先驱格兰·寇蒂斯飞起来。奥维尔莱特(哥哥威尔伯在1912年去世)一怒之下,把“莱特一号”送到伦敦帝国科技博物馆展出,但史密斯森依然不为所动。在二战的伦敦轰炸中,“莱特一号”被送到乡下防空洞库里保存。1942年,史密斯森新馆长考证认定,寇蒂斯对兰利飞机作了一系列关键改动,才使兰利飞机飞起来,改而认定莱特兄弟发明了飞机。1943年,奥维尔·莱特和史密斯森商定,把“莱特一号”交给史密斯森展出。1948年12月17日,在人类首次有动力飞行的45周年纪念日(假定世人对莱特兄弟发明飞机一事从此再无争议),“莱特一号”终于在史密斯森展出,如今享有一片专用展区,和莱特兄弟的自行车做伴。不过奥维尔·莱特和史密斯森的协议规定,史密斯森不得三心二意,再称其他人发明了飞机,实际上限制了学术自由,制造了新的争议。

莱特兄弟对争议不陌生。莱特兄弟不仅是发明家,也是生意人。他们把自己的飞控概念申请了专利,并把专利定义得很宽,几乎所有改变机翼几何特征以产生非对称升力的方法都囊括进去了。莱特兄弟依赖结构弹性的方法其实并不理想,寇蒂斯发明的副翼要优秀得多,但莱特兄弟和寇蒂斯陷入一场旷日持久的专利战,两家互相诉讼,同时诉讼一切采用类似技术的其他航空先驱,极大地扼杀了美国的早期航空工业,以至于一战爆发时,美军被迫购买英国和法国的飞机。罗斯福时任海军部副部长,在他的主导下,美国政府规定所有飞机公司必须加入一个产业公会,缴纳政府规定但低于莱特和寇蒂斯开价的专利使用费,然后可以自由使用成员公司的所有专利。这个规定只适用于战争时期,不过战后那些专利也过期了,莱特和寇蒂斯也没有干劲再打专利战了。看来知识产权作为双刃剑由来已久啊。

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