金陵大学,一间单独的大教室中,从全国各地而来的90名飞行学员,以及理综班和各个科研小组过来的技术员,一共上百号人汇聚一堂,此刻全都端坐在那里,目不转睛地盯着讲台上的皇帝陛下。
鲁锦翻了翻名单,然后才看着堂下众人问道。
“你们这些从各军过来参加航空兵集训的学员兵,有多少是学过代数和几何的,举手让朕看一下。”
堂下众人顿时面面相觑,随后唰唰唰地举起二十七只手。
90人里竟然有将近三分之一学过代数和几何,看来各军确实是选拔过的,这个人才比例已经不算低了。
鲁锦见状不禁满意地点点头,随即又问道,“你们都是从哪来的,来之前在军中是什么兵种,都各自介绍一下吧,一个一个举手说。”
“报告,回禀陛下,学生是从海军来的,之前是见习导航员,名叫邓帆。”
“报告,我是第二军炮兵中尉副排长李云鹏。”
“东宫禁卫,上尉连长沐英。”
“御前禁卫,少校副营长朱彦。”
“骑兵一师,少尉侦察班长曹元徽......”
众人一个个起身自报家门,听着众人的来历,除了沐英这个太子伴读,还有朱彦这个越国公朱寿的弟弟,是鲁锦特意从禁卫军里找来的之外,其他人基本都来自各军的技术兵种。
不过这也正常,鲁锦之前提出的选拔要求,就是要文化水平比较好的,在军中能学到代数跟几何知识的,恐怕也只有这些技术兵种了。
等众人介绍完后,鲁锦又再次问道,“你们当中,学过初高中物理化学的请举手。”
这次众人再次面面相觑,可是半晌过后,举手的却只剩了沐英和朱彦两人,毕竟其他人虽然来自技术兵种,但能学到这种知识的也不多,只有鲁锦身边的贴身禁卫,鲁锦才会特意要求他们学习,出现这种结果倒也不足为奇。
“好了,把手放下,下面朕说一下对你们的安排。
“你们这90人,今后就是空军第一批飞行学员大队,由朱彦做大队长,沐英做训导官。
“你们现在的任务,就是学习和训练,以及配合航空技术小组完成各种实验和飞行器的研制工作,另外等飞机研发出来后,还要摸索总结飞行训练大纲,直到第一批空军成军为止。
“朕知道,你们都是从各军中选拔来的精锐,有些人也是立过战功的,可朕却选了两个年轻的禁卫军军官做你们的队长和训导,你们当中肯定有人心里不服气,觉得朕偏心,那朕就告诉你们原因。
“因为飞行是一项十分危险的行为,可以说每一次升空,就相当于一只脚踏进了鬼门关,能不能活着平安落地,靠的不是你们在战场上有多勇猛,立过多少战功,而是要靠什么?是要靠你们的脑子,靠你们学到的知识。
“就像骑兵要熟悉战马的习性,海军要懂得舰船航行的原理,只有熟悉自己的座驾是靠什么飞上天的,这样在天上遇到危险的时候,你们才能做出正确的应对,才更有可能活着落地。
“所以在这个学员大队里,比的就是谁的学习成绩更高,谁学的快,谁懂得多,谁就能做军官。
“当然,你们可能会说,他们两个都是禁卫,留在京师不用打仗,自然学习的机会就多,你们平时想学都没人教。
“这确实不假,但现在朕也给你们学习的机会了,只要你们在这里学的好,以后一样有机会做将军,有机会立功封侯,都听明白了吗?”
“明白!”一众学员顿时齐声应道。
“好了,下面正式上课,今天第一课就先教你们飞行器是如何飞上天的,里面会涉及到许多物理定律,你们没基础的人,听不懂没关系,也不用着急,上课时先仔细听讲,能听懂多少就听懂多少,剩下不会的,朕再安排老师给你们补习基础。”
“是。”
接下来鲁锦就从荀子的《劝学》一篇讲到‘君子善假于物’,又举了个圣祖公输般从自然界发现带锯齿的草,受到启发,从而发明出锯子的小故事,引出仿生学的概念。
人类要善于观察自然界的各种动植物,向它们学习,而想要像鸟儿一样在天空飞行,就必定要研究鸟儿的翅膀。
于是鲁锦便让陶广义把早已准备好的麻雀、鸽子、鸭子和鹅的四种禽类翅膀标本,以及翅膀骨架标本拿了出来,然后对众人提出一个问题。
“你们有没有发现,这四种会飞的鸟类,或者说自然界大部分会飞的鸟雀,它们的翅膀都是前缘厚,后缘薄的样子,而且骨架也都在翅膀前缘,后面则是单薄的一排飞羽,为什么鸟的翅膀会长成这个样子,这样的形状为什么可以飞行?”
众人闻言顿时蹙眉思考起来,可一时间都想不到答案,而鲁锦这时却说道。
“它们为什么长成这样且先不论,因为朕也不知道,我们既然是向鸟儿学习,那就先搞清楚这种形状,为何会产生升力的原理。”
接着鲁锦便在黑板上画出一个常见的,前厚后薄的机翼截面形状。
“朕十几岁的时候,我的老师告诉我,这种翼型之所以会产生升力,是因为流体压差原理(伯努利原理),因为翅膀上下的空气流速不同,从而产生了气压差,于是翅膀产生了升力,这种升力叫做压差升力。
“但是后来朕才知道,这种理论是错的,或者说是对的,但又不完全对,因为翅膀产生升力的原因很复杂,并非只有压差原理一种。
“当翅膀产生迎角的时候,气流冲击翅膀的下表面,会改变来流的方向,从而产生下洗气流。
“因为力的作用是相互的,气流向下冲击的同时,也会给翅膀一个向上的力,因此哪怕是一块没有弧度和厚度的平板,该物体一样能飞起来,就像风筝一样,所以升力同样有力学第三定律参与的原因,这种升力叫做撞击升力。
“除了以上两种影响升力的因素外,同样对升力起到影响因素的还有附壁效应,或者叫流体黏着引流效应(康达效应),以及论证压差升力(伯努利原理),上下气流同时抵达后方,改变流速,产生压差的漩涡守恒定律,或者叫动量矩守恒定律......”
鲁锦一连抛出四种物理定律,前三种还好,当讲到漩涡守恒定律,列出一大串公式的时候,连那些理综班出身的学生听起来都有些吃力了,就更不论后面那些从各军而来的学员兵了。
大多数学员兵听到这里的时候,都是一脸懵逼,一副我是谁,我在哪,陛下到底在讲什么的迷茫表情。
然后他们再偷偷去看沐英和朱彦,发现这两人倒是一副认真听讲,不时的点点头,做笔记的样子,看来这两人是真的听懂了。
难怪陛下会让这两个才十几岁的毛头小子做他们的队长和训导,虽然人家是皇帝的贴身禁卫,虽然皇帝肯定有偏心的因素在,但这两人的知识水平也是毋庸置疑的,人家是有真本事的。
军队是个很纯粹的地方,你得有真本事,大家才能服你,而此时的沐英和朱彦确实展现了超过他们大多数人的一面,也稍稍压住了众人的不服之心,不过这还只是个开始,能不能真的管住这群各军选拔的骄兵悍将,还得看他们今后的表现。
而鲁锦之所以安排这两人做空军的军官,一来是因为这俩孩子都是五六岁就跟在鲁锦身边,一直到现在十六七岁,是他亲自看着长大的,算是自己的心腹,空军作为一个全新的军种,自然要利用心腹掌握在自己手里。
另外沐英还从小就和太子一起玩,和太子一起读书长大的,两人也有不浅的感情,这样沐英既是鲁锦的心腹,同样也是太子的心腹,方便太子今后接手空军的军权,也算是鲁锦这个当爹的为儿子铺路吧。
眼看着后排的学员兵都是一脸懵逼的样子,鲁锦这才对他们说道。
“你们后面听不懂的,先把黑板上的几幅图和这四条定律抄在笔记本上,课后不懂的再去问你们的队长和训导。
“另外只要求你们记住前三条,尤其是攻角、迎角这些概念,这对你们将来在天上处置突发情况尤为重要,到时候能不能活命,就看你们的理解有多深了。
“至于第四条动量矩方程,不要求你们学会计算,只需要了解一下概念即可。”
“是!”众人闻言这才如释重负的松了口气,随即拿出笔来快速做着笔记。
等众人抄的差不多了,鲁锦才又拿出一个简易的飞机模型对众人说道。
“《公输子》中记载,圣祖公输般曾制作一架飞机,鱼身、雁翅、有翼三对,有鱼尾、雀尾各一对,那么这架飞机究竟是什么形状的呢?
“现在我们知道了什么形状的翅膀才能产生升力,也知道了翅膀的形状会影响气流的流向,那么大家想一下,这三对翅膀在机身上是如何排列的?是前后串连排列三对翅膀,还是上下三层的排列方式?知道的举手回答。”
这次不等其他人反应,坐在讲桌旁边的陶广义就率先举起了手。
鲁锦看了他一眼,心道你都做到尚书了,还跟学生抢什么,但还是说道,“陶卿,你说。”
陶广义当即站起身道,“回陛下,臣以为应该是上下布置的,因为陛下刚才已经提醒我们了,翅膀会影响气流的流向,因此如果三对翅膀前后串连排列,前面的翅膀就会干扰后面的翅膀,导致其失去升力作用,只有上下三层的排列方式,才不会互相干扰。”
“说得好,请坐。”鲁锦点了点头,这才拿着节竹筒对众人说道。
“假设这就是那个鱼身,或者称为机身,它究竟是方形的还是圆形的且不论,我们首先要知道,这是一架能够载人飞行的飞行器,那么人究竟要如何乘坐,是在里面躺着,还是趴着,或者坐着?
“大多数人都应该觉得是坐着,只有坐着才最舒适,才能目视前方,手脚才方便活动,控制这架飞机飞行。
“所以我们假设这节竹筒就是机身,在它的上面开个洞,里面塞一把椅子,这样人是不是就可以坐到里面了?”
众人闻言当即点了点头,然后鲁锦又拿出三副木制机翼,插在竹筒上面,“按照刚才说的上下排列的三层机翼,是不是就成了这个样子?”
众人顿时又点了点头,于是鲁锦便再次问道,“那么这就是一架载人飞机大致的形状,这种飞机的气动构型,就称为三翼构型,一对在机身上面,一对在中间,一对在下面。
“那么大家再想一想,为什么一定要用三对翅膀,用一对翅膀,或者两对翅膀,能不能飞?”
众人闻言顿时蹙眉沉思,而鲁锦也不等他们回答,就主动说道,“当然可以,哪怕你只有一对翅膀,只要翅膀的升力够大,就能飞起来。
“所以这就出现了三种机翼构型,上单翼、中单翼、和下单翼,也可以去掉中单翼,这样就变成了一架双翼机。
“这样有了机身,我们就可以载人载物,还给安装翅膀提供了一个平台,再加上翅膀,我们就可以在天上飞行,但这样还不够完整,这样的飞机充其量只能算是一个大号的风筝,因为你无法操控,那要怎么操控飞机呢?
“首先你们得知道物体的三种运动方向,上下,前后,左右,三个运动轴,放在飞机上,我们就称为左右偏航,上下俯仰,以及左右横滚,只有能控制飞机做出这三种姿态,我们才能像鸟儿一样在天空任意飞行。
“那么究竟要如何操控?这就要靠尾巴,为什么《公输子》中说,圣祖造的那架飞机,有鱼尾、雀尾各一对,它们都有什么作用?
“我们都知道,大多数鱼的尾巴都是立着的,是垂直的,我们姑且称为垂直尾翼,简称垂尾,而燕雀的尾巴大多数都是扁平的,我们就称为水平尾翼,简称平尾。”
鲁锦一边说着,一边又拿了两块尾翼板子插在那具飞机模型上,终于让这架模型有了正经飞机的样子。
“你们看这个东西像什么?像不像船的尾舵?”
众人闻言顿时眼前一亮,那个海军来的见习导航员邓帆更是激动的说道,“回陛下,确实像船舵。”
“说得好,但是下次发言要举手回答。”
邓帆顿时不好意思应道,“是。”
鲁锦点点头,当即又对他问道,“既然你都说话了,那你再回答一下,船舵的作用和原理是什么?”
“回陛下,船舵是通过引导水流方向,控制船只左右偏航的。”
“那你觉得船舵像飞机中的哪个部件?”
“像垂直尾翼。”
“说得好,请坐。”鲁锦当即又看向众人说道。