永乐十二年十月,金陵城秋意渐浓,明华大学的实验室里,吴淑姬正埋首於一堆图纸与计算稿之间。她纤细的手指在纸面上快速移动,时而停下,眉头微蹙,时而又奋笔疾书,彷佛在追逐某种遥不可及的梦想。
她的思绪却飘回了三年前,明州中学的物理课堂上。那时,她还是个十二岁的少女,对世间万物充满了好奇。先生讲授了关於力与运动的基本原理,黑板上画下流体压强与速度的关係,吴淑姬的目光却飘向窗外的海鸥。它们振翅掠过,轻盈地乘风而起,激发了少女的奇思。她低头在笔记本上勾勒出一幅草图:一辆木製车身,顶部固定双层木板,形似海鸥的双翼,两侧加装木质“翅膀”,前端繫绳,仿若风箏。她写道:“若车速够快,空气流过双翼,升力可托车飞天。”
她兴奋地画下了设计图:一个双层木板结构,下方是车轮,上方是两片宽大的木製“翅膀”,看起来像是某种奇特的“木头车”。她甚至计算了车轮的转速和“翅膀”的角度,坚信只要速度够快,这玩意儿就能飞起来。
当时,她的同学们笑得前仰后合,连先生也摇头嘆息:“吴淑姬,妳的想法很有趣,但……飞天可不是那么简单的事。”
如今,三年过去了,吴淑姬已是明华大学的二年级生,但她心中的“飞天梦”却从未熄灭。
不久前,“沧海龙吟號”蒸汽船横渡太平洋归来的消息震撼了整个明国,螺旋桨推进技术让吴淑姬眼前一亮——如果螺旋桨能让船在水中高速前进,那为什么不能让它在空气中推动一架“木头车”飞起来?
吴淑姬在马鞍山参与动力舱调试,目睹螺旋桨推动巨轮破浪前行的壮景,心中飞行之梦再燃。她翻出明州中学的草图,对照“沧海龙吟號”的螺旋桨,设想將蒸汽机与螺旋桨装於“双翼车”,驱动其加速至“飞天速度”。
冬月初五,吴淑姬带著草图,来到金陵大学方梦华的实验室。办公室內,书架上堆满《工科力学原理》与《化学通识》,桌上摆著石化实验室的硬质胶板样品。方梦华一身藏青长袍,速记本摊开,正审阅电力研究实验室的电报机报告。
吴淑姬恭敬呈上草图,激动道:“首相,学生有一个想法……如果能造一架带有螺旋桨的『飞天车』,或许真的能飞起来!”
方梦华接过草图,细看片刻,眼中闪过一丝惊讶。这草图的双翼结构,与她记忆中一战时期的双翼机(索普威斯骆驼)惊人相似:上下两层木翼,流线型机身,尾部稳定翼,下方是螺旋桨推进装置,甚至还有简单的座椅和操控杆。
她轻轻一笑,却没有立即夸讚,而是拿起笔,在图纸上標出几个关键数据:“淑姬,妳计算过这架『飞天车』需要多大的速度才能起飞吗?”
吴淑姬一愣,隨即点头:“学生估算过,大约需要每时辰120里的速度,翅膀的迎风面积大概……”
方梦华摇头,拿起粉笔,在黑板上写下伯努利方程与升力公式:[ㄌ= 1\/2ㄡㄩ2ㄙㄘ]
其中,ㄌ为升力,ㄡ为空气密度,ㄩ为速度,ㄙ为翼面积,ㄘ为升力係数。她道:“假设妳这双翼车重5000斤(约2500公斤),翼面积20平方丈,升力係数1.2,空气密度约0.0012斤\/立方尺。算算,起飞需多大速度?”
吴淑姬埋头演算,片刻后答:“约140里\/时辰。”
方梦华打断她:“很好,那妳知道这样的速度需要多大的螺旋桨才能提供足够的推力吗?”
吴淑姬摇头。
方梦华点头:“参考『行者號』,百马之力蒸汽机推39.6万斤火车,巡航50里\/时辰。妳这车虽轻,空气阻力隨速度平方增长,推力需至少600马力。”
“更关键的是,妳要让这么大的螺旋桨转动,需要多大的锅炉?”方梦华在图纸上画出一个巨大的圆柱体,“这样的锅炉本身就极重,如果安装到『飞天车』上,整体重量会大幅增加,到时候……妳又得重新计算所需的升力。”
吴淑姬续算,推力公式(ㄈ=ㄆ\/ㄩ)(功率除以速度)显示,650马力需多大螺旋桨与锅炉。她参考“沧海龙吟號”的螺旋桨,估算飞行器需更大桨叶,约3丈,配600马力锅炉,重量达三万斤。她脸色微变:“这锅炉与桨叶装上,车重翻几十倍,需更大升力,又需更大桨与锅炉……”
她嘆了口气:“这是一个死循环——妳需要的动力越大,装置就越重,而越重的装置又需要更大的动力才能起飞。”
吴淑姬沉默了,方梦华却继续道:“而且,妳有没有想过燃料和锅炉的问题?”
她拿起一张纸,画出一个简单的锅炉结构:“我们现在用的锅炉是开放式的,火焰直接暴露在外,如果真要让『飞天车』飞到天上,140里\/时辰的大风吹进来,炉火会不会被吹灭?”
“更重要的是,我们现在的蒸汽机热效率太低,燃料消耗极大,如果真要飞起来,可能还没飞多远,燃料就耗尽了。”
吴淑姬咬了咬唇,眼中仍有不甘。
方梦华拍了拍她的肩膀,语气温和却坚定:“想要飞上天,必须先实现动力系统的轻型化和封闭化。现在的引擎太重,锅炉太脆弱,根本不可能支撑飞行实验。”
她顿了顿,又道:“而且,飞天实验极其危险,一旦失败,后果不堪设想。”她目光深邃,“大明现在只有妳们这一批大学生,死一个都是国家的巨大损失。妳与思退、承灝、芷兰,皆是工业革命的火种,切不可冒进。”
吴淑姬低下头,沉默良久,终於抬头:“我明白了……飞天不是一蹴而就的事,需要一步步来。”
见吴淑姬神色黯然,方梦华语气转温:“淑姬,妳的设想极有远见。这双翼车形状,已近未来飞行器之雏形。但科学需一步一脚印。妳们刚让火车跑起来,又让巨轮渡海,飞天之梦需更坚实的技术根基。”
吴淑姬神色黯然,问道:“首相,飞天之梦难道无解?”
方梦华放下草图,目光深远:“非无解,而是时机未至。蒸汽机太重、太低效,飞行需轻型、封闭式引擎。本座心中有一设想,名为『內燃机』,或许是飞天的钥匙。”
方梦华拿起速记本,在黑板上画下一组简图:一个金属缸体,內有活塞,连通燃烧室与进排气阀,外接曲轴与飞轮。她娓娓道来:“蒸汽机靠外燃烧煤生蒸汽,锅炉庞大,热量散失。內燃机则不同,燃料直接在缸內燃烧,推活塞做功,热效率可达20%。”
她进一步解释內燃机的原理,基於四衝程引擎:活塞下行,吸入燃料与空气混合物。活塞上行,压缩混合气,提升燃烧效率。火花塞引燃混合气,爆炸推活塞做功。活塞排出废气,循环重启。
方梦华指著简图:“此机无需锅炉,燃料用石化实验室的精炼油,轻於煤数倍。缸体与活塞用重量仅蒸汽机的五分之一。飞轮稳定输出,驱动螺旋桨,推力可达800马力,却仅重千斤。”
吴淑姬双眼放光,追问:“这油如何炼?火花如何生?”方梦华答道:“石化实验室的轻油可裂解为汽油,沸点低,易燃烧。火花可用电力实验室的伏打电池,改进为高压电弧点火。然此技术需精密铸造与密封,现有工艺尚难企及。”
见吴淑姬跃跃欲试,方梦华正色道:“飞天梦远,需步步筑基。电力实验室的发电机与电报机,石化实验室的轻油与化纤,皆是內燃机与飞行器的根基。妳与思退、承灝、芷兰是大明工业的火种,切勿急进。”
她翻开速记本,列出短期目標:改良稳压器与高压线圈,为內燃机点火铺路。优化轻油裂解,试製汽油,探索硬质塑料与化纤,减飞行器重量。提升马鞍山钢铁厂铸造精度,试製简易缸体与活塞。
吴淑姬握紧笔记本,坚定道:“学生明白了。飞天虽远,学生愿先从电力与石化入手,待引擎轻型化,再续草图之志。”
方梦华微笑,將双翼车草图存入档案柜:“此图存於明华大学,待后人实现。多年后,或有內燃机问世,载尔等之梦,翱翔天际。”
她从抽屉里取出一本笔记,递给吴淑姬:“这上面记录了一些关於空气动力学的初步计算,妳可以先研究一下。”
吴淑姬接过笔记,眼中重新燃起光芒:“谢谢首相……学生会继续计算的!”
方梦华看著她充满斗志的模样,微微一笑:“总有一天,妳会让大明的『飞天车』真正翱翔天际。”
窗外,秋风拂过,金陵城的天空湛蓝如洗,彷佛在期待著未来的某一天,真正的“飞天之梦”能够实现。
第九百六十九章 飞天之梦
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