本书的科技史笔记第4部，重点讲述了从热气球开始，到飞艇一直到专业航空飞机的发展历程，详细阐释了人类飞天从梦想到现实的发展道路，让读者从科学理论和科学技术两条路径了解这一科技发展史中每个发展阶段的里程碑人物和事件，了解发展背后的底层逻辑和必然结果，可以带给读者不一样的视角和解读方式，能够在客观中立的角度深度理解人类飞天的发展之道。

张皓，清华大学硕士毕业高级工程师。目前就职于中交路桥建设有限公司，对科学技术发展史兴趣浓厚，查阅翻译了大量关于科技发展史的相关研究文献资料，撰写了大量的研究笔记。

第1章 大气之舟
1.1 铜球浮空，拉纳的“飞船”是否只是异想天开？
1.2 阿基米德的遗产，热气球与氢气球谁先升空？
1.3 竞飞英吉利海峡，第一次空难是怎么发生的？
1.4 可操控性的尝试，如何驾驶气球飞行？
1.5 蒸汽机上天，铁路工程师是如何实现动力飞行的？
1.6 新的尝试，内燃机与电动机在飞艇上的表现如何？
1.7 功重比的意义，飞艇操控难题的出路在哪里？
1.8 绕飞埃菲尔铁塔，巴西小子在法国写下了怎样的传奇？
1.9 天命之年的创业，齐柏林的“空中火车”是如何起飞的？
1.10 梦起博登湖，早期的齐柏林飞艇长什么样？
1.11 创业维艰，第一家民航公司是怎样艰难成长的？
1.12 “秘密武器”，“一战”中齐柏林飞艇的军事价值到底如何？
1.13 “飞行旅馆”，重回民航的齐柏林飞艇战绩如何？
1.14 科技史悬案，“兴登堡号”灾难背后的原因是什么？
1.15 假如历史可以重来，安全的氦气能否拯救大飞艇？
第2章 升力之翼
2.1 “水无常形”，中国人的智慧与达·芬奇的想象
2.2 螺旋与扑翼，达·芬奇的设计能否实现？
2.3 炮弹轨迹的秘密，力学的进步如何带来关于流体更深刻的见解？
2.4 解不出的方程，实验科学家是如何突围流体难题的？
2.5 认识升力，凯利给出的重飞行器的基本原理是什么？
2.6 利用升力，“空中蒸汽马车”是怎样的方案？
2.7 动力歧路，马克沁的“飞机”为何飞不起来？
2.8 地面效应，阿德尔的“风神”是动力飞行还是跳跃？
2.9 被忽视的实验，“飞人”李林达尔的研究工作为何重要？
2.10 机翼翘曲，一对自行车厂兄弟为飞机研发带来了什么独到见解？
2.11 回归基本问题，莱特兄弟造飞机前都做了哪些准备工作？
2.12 三轴控制，“飞机发明人”的称号莱特兄弟为何当之无愧？
第3章 动力之心
3.1 比蒸汽机还早，内燃机的概念是何时出现的？
3.2 四个冲程只有一个做功，奥托循环为何能提升内燃机的效率？
3.3 路线之争，戴姆勒是如何将内燃机引入交通领域的？
3.4 缺失的理论，莱特兄弟是如何制造高效螺旋桨的？
3.5 先发后至，美国飞机落后于欧洲是否是莱特之过？
3.6 “世界上最快的男人”，V8发动机是如何把柯蒂斯送上蓝天的？
3.7 专业航空发动机的诞生，安托瓦内特如何成为航发界最早的名牌？
3.8 另辟蹊径，轴不转缸转的发动机有什么优势？
3.9 奖金与荣耀，飞机在莱特之后的进步有哪些？
3.10 增推减阻，飞机是如何刷新速度纪录的？
3.11 从辅助到主力，“一战”中飞机是如何成长为战场中“第三军”的？
3.12 王牌的背后，航空工业如何成就空中英雄？
3.13 打败转缸，西—苏发动机是如何成为“量产之王”的？
3.14 意法德殊途，为何在“一战”中三国航空发动机路线有如此大的差异？
3.15 急起直追，英美的航空发动机工业是如何诞生的？

在科技的进化树上，大
自然设置了无数道测试题，
检验着人类文明的等级。飞
行便是其中的一道大题。
在莱特兄弟的飞机踉跄
起飞之前，人类已经解出了
数道引以为傲的测试题——
铁路横跨大洲、汽轮竞渡大
洋、电报信达四方、电灯点
亮黑夜……上述成就让人们
不禁心生疑问，飞行这个与
人类文明几乎一样久远的梦
想，为什么实现得这么晚？
更有意思的是，大自然
甚至早已将答案写满了天空
——昆虫、鸟类还有与人类
同样是哺乳动物的蝙蝠都能
自由飞行。我想也许这就是
飞行难题的困难之处，即使
有了答案，看懂它也需要下
一番苦功。
借助阿基米德在浴缸中
的灵光乍现，孟格菲兄弟的
热气球和查尔斯的氢气球先
后载人升上天空。在飞行问
题的第一个答案中，人类没
有遵循自然的启示，而是走
出了一条自己的路。
与达·芬奇构想的复杂扑
翼装置相比，浮空器作为飞
行问题的一条“简单路径”首
先登上历史舞台，但简单的
背后充满艰险。
首先是气球的可操控性
问题，这让气球进化为飞艇
。然后是更大的难题——动
力。人力被迅速证明不可行
，而铁路工程师吉法德的蒸
汽飞艇、蒂桑迪耶兄弟和雷
纳德的电力飞艇都是昙花一
现，困于自身技术的“基因
缺陷”——功重比无法取得
更大的发展。
勒诺瓦带着动力技术的
新物种——内燃机及时出现
，还要感谢奥托公司的“优
秀员工”戴姆勒和迈巴赫，
两人没有追寻老板奥托设下
的与蒸汽机在固定领域一决
高下的目标，而是勇敢地与
其分道扬镳去发展用于移动
领域的更紧凑的高速内燃机
。
在内燃机的帮助下，桑
托斯·杜蒙驾驶飞艇绕飞埃
菲尔铁塔，斩获多伊奇大奖
。飞艇终于将操控和动力两
道难题一举拿下，但桑托斯
·杜蒙的飞艇实用化道路依
然没有走通。
几乎与此同时，天命之
年的齐柏林开始创业。运用
新材料铝，齐柏林打造出了
他理想中的“空中火车”——
硬式飞艇。创业维艰，飞艇
在博登湖起飞后，齐柏林迎
来三连败，但他并未气馁，
最终开创了世界第一家航空
公司，向世人证明了飞艇的
实用性。第一次世界大战中
，齐柏林飞艇更是作为“秘
密武器”被投入战场，“战略
轰炸”被写入军事教科书。
战后齐柏林飞艇重回民用领
域。正当“飞行的旅馆”惊艳
世人之时，“兴登堡号”的大
火却让世人的惊羡转为惊恐
，飞艇的前途被彻底葬送，
科技史上多了一大悬案。
我们再来看看飞行的“困
难路径”——飞机。
中国人的古老智慧“水无
常形”暗示了流体力学的复
杂性，而且飞行实验有着极
高的试错成本，因此在科学
理论建立之前，造出“比空
气重的飞行器”难说不是痴
人说梦。
流体力学最初基于伽利
略对抛体问题的研究，之后
牛顿、马略特和惠更斯各自
独立发现流体中固体受力的
“平方律”，接着几大数学家
相继出手，丹尼尔·伯努利
提出了以自己名字命名的原
理，达朗贝尔写出了连续性
方程，而欧拉建立了以“场
观点”研究流体的方法——“
欧拉法”，最终流体万象归
一到纳维一斯托克斯方程之
中。只要解出此方程，流体
的行为就尽在掌握。可惜，
非线性微分方程至今仍是世
界性难题，在缺乏高性能计
算机的情况下，当时的人们
虽手握高超理论却无法应用
。
理论的窘境被实验派科
学家破解。文丘里和皮托各
自发明了测量流速的原理和
仪器，罗宾斯和斯米顿则分
别用悬臂机开始了空气动力
学的直接实验。通过悬臂机
实验，凯利总结出“四力模
型”，将气动力分为两股力
，升力平衡重力，而阻力由
推力克服。不仅如此，凯利
没有纸上谈兵，他自制了三
架滑翔机验证自己的模型。
于是，“比空气重的飞行器”
的原理由此奠基。
可惜凯利后继无人，基
本的空气动力学问题还没有
搞清楚，人们便急于走入“
动力歧途”。亨森和斯特林
费罗的“空中蒸汽马车”停留
于图纸，空留一台制造精良
的闪蒸蒸汽机。马克沁的飞
机只能称为“大型升力实验
装置”。阿德尔的“风神”借
助地面效应才能起飞，飞行
降为贴地“大跳”，威名扫地
。
最终，德国“飞人”李林
达尔重回凯利路线，理论加
实验研发改进滑翔机，但在
千百次成功滑翔后，李林达
尔猝然陨落，离动力飞行只
差一步。他关于滑翔机翼面
的空气动力学实验成为后人
的起点，其中就包括莱特兄
弟。
站在巨人肩膀上，莱特
兄弟三年多飞机研发结出硕
果：提出了三轴控制原理、
发现了展弦比效应、建立了
螺旋桨理论、发明了机翼翘
曲技术、解决了反向偏航问
题，还利用粗糙的风洞装置
做了系统性的实验对各种翼
型进行评测。
厚积薄发，一飞冲天。
莱特兄弟欧洲之旅更是技惊
四座，让大洋彼岸的同行输
得心服口服。虽然飞机第一
发明人之名尚存争议，但其
在空气动力学与飞机制造上
的双重贡献的确前无古人。
莱特兄弟成功之后陷入
专利大战，欧洲飞机研发急
起直追，先行者诅咒又一次
上演。V8发动机之父勒瓦
瓦瑟尔打造出第一个专业航
空发动机品牌，安扎尼