在科学技术高度发达的今天，飞机早就不是什么稀罕物了。而且只要你有钱去买一张飞机票，就可以去乘坐一次飞机，体验一番遨游天空的乐趣。但是飞机发明背后的那些故事，却很少有人能够知晓，今天我就为大家说说飞机发明背后的那些故事吧！
自古以来，由于人类生理结构上的原因，使得人类无法像鸟类和鱼类一样在天空和大海中自由地翱翔。而每当人类看着鸟儿在天上自由地飞，鱼儿在海底快乐地游，都只有羡慕的份了。这使得人类天然地对于飞行和潜海拥有着无比强烈的兴趣与渴望！并且人类对于飞行和潜海的尝试，几乎伴随着人类的整个文明史。今天我们先不说潜海，先重点为大家说一下飞行吧！
人类早期的飞行尝试
人类实现飞行的梦想其实是一直在平行地尝试两条道路，一条路是把一个东西送上天，或者说发射上天，另一条路是像鸟一样自己飞行。今天我们重点来讲一讲人类在第二条道路上的探索历程。
在东西方的野史中，都有关于飞人、鸟人和机械鸟的记载。虽然彼此远隔万里，但是描述都差不多，就是给人安上翅膀这么简单。而在这方面真正拿出图纸的发明家是达∙芬奇，他发明了一种机械鸟。
今天我们都知道这种模仿鸟飞的想法不靠谱，但是 人类在认知新事物时，常常会走这样一条道路：首先就是对周围事物进行观测，然后模仿。有些时候模仿能导致重大发明，比如雷达，比如鲨鱼皮游泳衣，但大部分时候模仿毫无意义，飞行这件事情便是如此。后来对于这一派的发明家，有一个专门的称呼——鸟飞派，意思是说，你要想飞，就学学鸟的做法。
模仿鸟是人类几千年飞行梦过程中走的一条大弯路，但是研究鸟飞行的原理，对后来造出飞机还是有帮助的。到了文艺复兴时期，人们才开始理性研究飞行。达·芬奇在科学地研究了鸟类的飞行之后写了《论鸟的飞行》一书，它在后来被看成是航空科学的开山之作。
到了17世纪，意大利的科学家博雷利（Giovanni Alfonso Borelli）从生物力学的角度研究了动物肌肉、骨骼和飞行的关系，他指出人类没有鸟类那样轻质的骨架、发达的胸肌和光滑的流线型身体，因此人类肌肉的力量不足以像鸟类那样振动翅膀飞行。
根据博雷利的计算，一个体重60公斤的人，至少得具备1.8米宽的胸腔才能支持扇动翅膀所需要的肌肉。博雷利将他的这个研究成果写成了《鸟类的飞行》一书。博雷利的结论宣告了人类各种模仿鸟类的飞行努力都不可能成功。
在人类的认识过程中常常有这样一个现象，即便从理论上证明了一件事情不可能，但是在此之后依然有人试图改变一些条件，做否定理论极限的尝试。 比如我们知道在能量守恒定律和热力学第二定律已经被提出一个半世纪的今天，依然有人相信水变油，相信永动机。为什么会这样呢？因为我们人对自己的直觉，或者说对自己从很窄小的认知中得到的常识是如此地喜爱，以至于过分相信它们的功效。
在飞行的问题上也是如此，不过有趣的是，最后一个试图发明像鸟一样的飞行工具的人并非没有知识的门外汉，恰恰是后来开创了空气动力学的乔治·凯利（Sir George Cayley）爵士，这多少有点讽刺意味。
但是凯利爵士的过人之处在于当他意识到错误之后，不会为了维护自己的颜面而坚持错误，这是很多人做不到的， 这也是凯利爵士成为了航空学之父，而迷信水变油的人被称为民间科学家的原因。
凯利爵士在试图模仿鸟类设计振翼的飞机失败了之后，仔细研究了鸟类翅膀的形状结构，提出了一个开创性的理论——鸟的翅膀不只是提供动力，还提供升力，而这个升力来自于空气在不同形状的翼面流过时产生的压力不同。搞清楚这件事情之后，凯利提出了通过固定机翼（而非振翼）提供飞行升力的想法，从此之后人类在飞机发展上都是沿着这个思路往前走的。
有了理论之后，凯利在他接下来的时间里将全部精力和财富都用于实现他的理论了，这时凯利已经70多岁了。1849年，凯利制造了一架三翼滑翔机，让一名10岁的小孩坐着它从山顶滑下（动力来自于人用绳子牵引），实现了人类历史上第一次载人滑翔飞行。
四年后，即1853年，凯利又制造了可以操控的滑翔机，这次他成功地让一位成年人（他的马车夫）实现了飞行。这次飞行的具体时长和距离没有明确记载，但是可能过程有点凶险，以至于这位马车夫随后辞职不干了。关于这架滑翔机的设计和当时的一些飞行纪录，凯利写成了论文《改良型1853年有舵滑翔机》，并且送到了当时世界上唯一的航空学会——法国航空学会。1971年，英国飞行员史泼劳中校，按照凯利留下的笔记仿制了当年的滑翔机，并获得成功，证明了118年前凯利的记载是真实的。
要让飞机自行飞行而不是滑翔，除了解决升力的问题，还要解决动力和可操纵性这两个难题，凯利认识到了第二个问题，但是没有认识到第三个问题。由于当时没有轻质量的发动机，因此1857年，已经82岁高龄的凯利不得不自己研制轻质量的发动机。但是当时只有蒸汽机，没有内燃机，因此，虽然凯利在自己所剩无多的时日里夜以继日地工作，但终无所成。
所幸的是，凯利对自己的研究工作都有详细的记述，特别是留下了《论空中航行》的论文，成为了航空学的经典。在这篇论文中，凯利明确指出升力的机理与推力机理应该分开，人类飞行器不应该单纯模仿鸟类的飞行动作进行飞行，而应该用不同装置分别实现升力和动力。这为飞机的发明指出了正确的道路。后来莱特兄弟讲，没有凯利的理论，就没有他们的成功。
人类近代的飞机发明
我们上面讲到凯利爵士至死都没有能实现自带动力飞行的梦想，因为当时的条件不具备。后来莱特兄弟实现了凯利爵士的梦想，不过在他们之前，还有一个德国的航空业先驱特别值得一提，他叫奥托·李林塔尔(Otto Lilienthal)，今天柏林的李林塔尔机场就是以他的名字命名的。
李林塔尔对飞行最大的贡献在于他发明了能够重复完成滑翔飞行的滑翔机，这比以前凯利爵士进行的几次带有偶然性的飞行是一个巨大的进步。在凯利和李林塔尔之间，还有很多飞行家进行了滑翔机的试验，但都以失败告终。
世界上任何一个有意义的发明，都需要能够重复性地获得成功，不能时灵时不灵。 直到他于1896年意外丧生为止，李林塔尔使用他所设计的滑翔机进行了2000多次的滑翔飞行。不过在其它方面李林塔尔运气不太好，他还改进了蒸汽机，但是我们今天都能想得出来，蒸汽机因为气压不可能很高，不可能为飞机提供动力（事实上由于他过早死于飞机失事，因此没有能够开始这一项试验）。
此外，他没有意识到平衡控制对飞机的重要性——李林塔尔一直像鸟一样，是靠身体来平衡飞机的。这样的飞机即使有了后来的内燃机驱动，能造出来，其实也不实用，因为人在上面几乎不能自由移动。
李林塔尔在1896年的一次试飞中从空中摔落，并于翌日去世了，临终前他讲，“少许牺牲是必须的！”而他则成为了一个牺牲的人。李林塔尔为后世留下了大量的试飞实验记录，这些对后来莱特兄弟的工作有很大的帮助。
在李林塔尔去世后不久，美国发明家莱特兄弟，即奥维尔·莱特(Orville Wright)和威尔伯·莱特(Wilbur Wright)实现了凯利和李林塔尔的遗愿——自带动力的载人飞行。
奥维尔·莱特在1912年讲，他们的成功完全要感谢凯利这位英国绅士在100年前写下的重于空气的飞行器的理论。他说到，“乔治·凯利爵士所知道的有关航空原理可以说前无古人、后无来者，直到19世纪末叶，他所出版的作品毫无错误，实在是科学史上最伟大的文献”。
而他的兄弟威尔伯·莱特也说，“我们设计飞机的时候，完全是采用凯利爵士提出的非常精确的计算方法进行设计计算的”。值得一提的是，莱特兄弟也验证了李林塔尔发表的实验记录，他们发现这位德国先驱在计算机翼升力时犯了一些错误，以至于高估了机翼的升力。
莱特兄弟可以讲是研制飞机的先驱中最幸运的两个人，用我的话说，就是命好。而这个命首先是大时代给予的。莱特兄弟出生得足够早，以至于飞机还没有被发明，当然，他们出生得也足够晚，以至于凯利的理论和奥托的内燃机都已经为他们准备好了。更幸运的是，原本比他们起步更早，更有希望实现自带动力滑翔飞行的李林塔尔不幸去世，让他们兄弟二人才有可能成为发明飞机的人。
直到今天，依然有很多德国人认为是李林塔尔而不是莱特兄弟最先发明了飞机，当然全世界不这么看。不过，李林塔尔的工作倒是对莱特兄弟非常有启发，而他的事迹也激励着这两位美国年轻人努力工作。
公平地讲，发明飞机的荣誉确实应该给予莱特兄弟，这不仅是因为他们让人类第一架自带动力、固定机翼的飞机飞上了天，而且解决了飞机的动力和控制问题，更有意义的是，他们发明了一整套进行设计和改进飞机的方法。
我在前面讲到，飞机的发明最关键的技术分别是 解决升力、动力和控制 这三个难题。其中升力问题被凯利解决了。至于动力问题，可以说是被发明内燃机的奥托解决的，也可以说是被莱特兄弟解决的，因为是他们二人将内燃机装上飞机的。
不过，公平地讲，那个时代任何的人都会想到这一点。值得一提的是，过去一直得不到解决的控制问题，是莱特兄弟解决的。在他们之前，包括李林塔尔等人都试图靠飞行员用身体的姿势控制飞机的平衡和飞行的方向，这就如同鸟一样，但对人来讲这其实是很难做到的。
莱特兄弟从控制风筝的方法中得到启发，发明了飞机控制机翼的操作杆。这是思维方式的一个飞跃，标志着人类在飞行控制问题上的思维摆脱了原先的模仿，而进入到从原理出发进行发明的阶段。
如果说自己试飞了两千次的李林塔尔是“猛匠”，那么莱特兄弟则是巧匠。他们兄弟二人打造了一个风洞，进行了大量的试验，不断地提高机翼升力。兄弟二人为了改进机翼尝试了200多种翼形，进行了上千次的风洞试验，而不是试飞。
此外，他们对于如何控制飞机平衡、俯仰和转弯等航空操纵也进行了大量的试验，因此当他们设计的第一架飞机升空时，就已经很好地找到了保持横侧稳定的方法，并且基本上解决了飞机的操纵性和稳定性的问题。
莱特兄弟非常注重飞机设计在理论上的正确性。他们二人虽然是自学成才，但是系统学习了空气动力学，有着扎实的理论基础，而且做事情非常严谨。这兄弟二人后来发现了李林塔尔在计算升力时有误（多算了60%的升力），并且进行了修正，之后又通过实验进行了验证。这是他们能够成功而李林塔尔失败的重要原因。
莱特兄弟生性谨慎，他们不做足试验是不肯试飞的，而且即使试飞，也要先进行无人驾驶的试飞。 为了试验飞机的转向控制，莱特兄弟在1902年进行了700-1000次的滑翔试验。他们制作的滑翔机在安装了可控尾舵后，进行了上百次表现良好的，结果可重复的试验，最长的一次持续滑翔了26秒，飞过了189.7米（622.5英尺）的距离。
1902年10月8日，莱特兄弟算是彻底实现了真正的飞行转向控制，这是飞行史上一个重要的里程碑。 此后，他们才将精力集中到制作自带动力的飞机上。1903年12月17日，莱特兄弟在美国西海岸小鹰镇成功试飞了自行研制的“飞行者一号”，从此人类进入了飞机的时代。
就在莱特兄弟发明飞机的前后，世界各国的发明家们都在加速研制飞机，但是全世界却对他们成功的试验颇为怀疑，因为当时他们的证据只是摄影师拍下的照片。直到1908年，兄弟二人先后在欧洲和美国当众进行了好几次成功的飞行试验，全世界对他们的质疑才变成了崇拜。1909年，美国总统塔夫脱邀请莱特兄弟到白宫做客并给他们授了勋。
飞机发明的启示
1.越是想获得而又长期得不到的东西，就越是让人觉得有价值。例如人类自古以来都对着飞行与潜海有着强烈的渴望，但却一直未能实现。所以当飞机和潜水艇发明出来之后，就能够在世界上产生那么大的轰动，这是其它的普通发明创造所难以比拟的。所以如果我们有条件去选择自己的成长道路时，可以尝试着多去打造自身价值的稀缺性！
2.模仿往往只是通往成功的第一步，而真正的成功却在于走出模仿。 从飞机控制这件事看，莱特兄弟的过人之处在于了解了控制的原理后，发明了专门的控制机械，而不是模仿鸟。
3.成功有时确实是需要冒险，但是真正的成功者则通常更善于去规避风险。我们学习科学的最重要的目的就是为了培养自己的系统性思维方式，学会用逻辑推理和模拟测试的办法来解决理论与实践中所遇到的难题，并且从中我们可以去找出那个风险最小、成功概率最大的方法，之后再去采用这种方法来进行试验，这样才能将因试验失败而造成的损失降到最小。
4.个人很难突破时代的局限性，并且个人在一生当中的所能取得的最高成就，在很大程度上要受限于那个时代的生产力水平与认知边界。今天的我们可以轻易地做到飞行与潜海，看到遥远的星河与地球的全貌，这些却都曾是我们的祖先们所遥不可及的梦想。就像牛顿所说的那样，“如果说我看得比别人更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上！”