永樂十二年十月,金陵城秋意漸濃,明華大學的實驗室里,吳淑姬正埋首于一堆圖紙與計算稿之間。她纖細的手指在紙面上快速移動,時而停下,眉頭微蹙,時而又奮筆疾書,彷佛在追逐某種遙不可及的夢想。
她的思緒卻飄回了三年前,明州中學的物理課堂上。那時,她還是個十二歲的少女,對世間萬物充滿了好奇。先生講授了關于力與運動的基本原理,黑板上畫下流體壓強與速度的關系,吳淑姬的目光卻飄向窗外的海鷗。它們振翅掠過,輕盈地乘風而起,激發(fā)了少女的奇思。她低頭在筆記本上勾勒出一幅草圖:一輛木制車身,頂部固定雙層木板,形似海鷗的雙翼,兩側加裝木質「翅膀」,前端系繩,仿若風箏。她寫道:「若車速夠快,空氣流過雙翼,升力可托車飛天?!?/p>
她興奮地畫下了設計圖:一個雙層木板結構,下方是車輪,上方是兩片寬大的木制「翅膀」,看起來像是某種奇特的「木頭車」。她甚至計算了車輪的轉速和「翅膀」的角度,堅信只要速度夠快,這玩意兒就能飛起來。
當時,她的同學們笑得前仰后合,連先生也搖頭嘆息:「吳淑姬,妳的想法很有趣,但……飛天可不是那么簡單的事。」
如今,三年過去了,吳淑姬已是明華大學的二年級生,但她心中的「飛天夢」卻從未熄滅。
不久前,「滄海龍吟號」蒸汽船橫渡太平洋歸來的消息震撼了整個明國,螺旋槳推進技術讓吳淑姬眼前一亮——如果螺旋槳能讓船在水中高速前進,那為什么不能讓它在空氣中推動一架「木頭車」飛起來?
吳淑姬在馬鞍山參與動力艙調試,目睹螺旋槳推動巨輪破浪前行的壯景,心中飛行之夢再燃。她翻出明州中學的草圖,對照「滄海龍吟號」的螺旋槳,設想將蒸汽機與螺旋槳裝于「雙翼車」,驅動其加速至「飛天速度」。
冬月初五,吳淑姬帶著草圖,來到金陵大學方夢華的實驗室。辦公室內,書架上堆滿《工科力學原理》與《化學通識》,桌上擺著石化實驗室的硬質膠板樣品。方夢華一身藏青長袍,速記本攤開,正審閱電力研究實驗室的電報機報告。
吳淑姬恭敬呈上草圖,激動道:「首相,學生有一個想法……如果能造一架帶有螺旋槳的‘飛天車’,或許真的能飛起來!」
方夢華接過草圖,細看片刻,眼中閃過一絲驚訝。這草圖的雙翼結構,與她記憶中一戰(zhàn)時期的雙翼機(索普威斯駱駝)驚人相似:上下兩層木翼,流線型機身,尾部穩(wěn)定翼,下方是螺旋槳推進裝置,甚至還有簡單的座椅和操控桿。
她輕輕一笑,卻沒有立即夸贊,而是拿起筆,在圖紙上標出幾個關鍵數據:「淑姬,妳計算過這架‘飛天車’需要多大的速度才能起飛嗎?」
吳淑姬一愣,隨即點頭:「學生估算過,大約需要每時辰120里的速度,翅膀的迎風面積大概……」
方夢華搖頭,拿起粉筆,在黑板上寫下伯努利方程與升力公式:[ㄌ= 1/2ㄡㄩ2ㄙㄘ]
其中,ㄌ為升力,ㄡ為空氣密度,ㄩ為速度,ㄙ為翼面積,ㄘ為升力系數。她道:「假設你這雙翼車重5000斤(約2500公斤),翼面積20平方丈,升力系數1.2,空氣密度約斤/立方尺。算算,起飛需多大速度?」
吳淑姬埋頭演算,片刻后答:「約140里/時辰。」
方夢華打斷她:「很好,那你知道這樣的速度需要多大的螺旋槳才能提供足夠的推力嗎?」
吳淑姬搖頭。
方夢華點頭:「參考『行者號』,百馬之力蒸汽機推39.6萬斤火車,巡航50里/時辰。妳這車雖輕,空氣阻力隨速度平方增長,推力需至少600馬力?!?/p>
「更關鍵的是,妳要讓這么大的螺旋槳轉動,需要多大的鍋爐?」方夢華在圖紙上畫出一個巨大的圓柱體,「這樣的鍋爐本身就極重,如果安裝到‘飛天車’上,整體重量會大幅增加,到時候……妳又得重新計算所需的升力。」
吳淑姬續(xù)算,推力公式(ㄈ=ㄆ/ㄩ)(功率除以速度)顯示,650馬力需多大螺旋槳與鍋爐。她參考「滄海龍吟號」的螺旋槳,估算飛行器需更大槳葉,約3丈,配600馬力鍋爐,重量達三萬斤。她臉色微變:「這鍋爐與槳葉裝上,車重翻幾十倍,需更大升力,又需更大槳與鍋爐……」
她嘆了口氣:「這是一個死循環(huán)——妳需要的動力越大,裝置就越重,而越重的裝置又需要更大的動力才能起飛?!?/p>
吳淑姬沉默了,方夢華卻繼續(xù)道:「而且,妳有沒有想過燃料和鍋爐的問題?」
她拿起一張紙,畫出一個簡單的鍋爐結構:「我們現在用的鍋爐是開放式的,火焰直接暴露在外,如果真要讓‘飛天車’飛到天上,140里/時辰的大風吹進來,爐火會不會被吹滅?」
「更重要的是,我們現在的蒸汽機熱效率太低,燃料消耗極大,如果真要飛起來,可能還沒飛多遠,燃料就耗盡了?!?/p>
吳淑姬咬了咬唇,眼中仍有不甘。
方夢華拍了拍她的肩膀,語氣溫和卻堅定:「想要飛上天,必須先實現動力系統的輕型化和封閉化。現在的引擎太重,鍋爐太脆弱,根本不可能支撐飛行實驗。」
她頓了頓,又道:「而且,飛天實驗極其危險,一旦失敗,后果不堪設想?!顾抗馍铄?,「大明現在只有妳們這一批大學生,死一個都是國家的巨大損失。妳與思退、承灝、芷蘭,皆是工業(yè)革命的火種,切不可冒進?!?/p>
吳淑姬低下頭,沉默良久,終于抬頭:「我明白了……飛天不是一蹴而就的事,需要一步步來?!?/p>
見吳淑姬神色黯然,方夢華語氣轉溫:「淑姬,妳的設想極有遠見。這雙翼車形狀,已近未來飛行器之雛形。但科學需一步一腳印。妳們剛讓火車跑起來,又讓巨輪渡海,飛天之夢需更堅實的技術根基?!?/p>
吳淑姬神色黯然,問道:「首相,飛天之夢難道無解?」
方夢華放下草圖,目光深遠:「非無解,而是時機未至。蒸汽機太重、太低效,飛行需輕型、封閉式引擎。本座心中有一設想,名為『內燃機』,或許是飛天的鑰匙?!?/p>
方夢華拿起速記本,在黑板上畫下一組簡圖:一個金屬缸體,內有活塞,連通燃燒室與進排氣閥,外接曲軸與飛輪。她娓娓道來:「蒸汽機靠外燃燒煤生蒸汽,鍋爐龐大,熱量散失。內燃機則不同,燃料直接在缸內燃燒,推活塞做功,熱效率可達20%?!?/p>
她進一步解釋內燃機的原理,基于四沖程引擎:活塞下行,吸入燃料與空氣混合物?;钊闲校瑝嚎s混合氣,提升燃燒效率?;鸹ㄈ蓟旌蠚?,爆炸推活塞做功?;钊懦鰪U氣,循環(huán)重啟。
方夢華指著簡圖:「此機無需鍋爐,燃料用石化實驗室的精煉油,輕于煤數倍。缸體與活塞用重量僅蒸汽機的五分之一。飛輪穩(wěn)定輸出,驅動螺旋槳,推力可達800馬力,卻僅重千斤。」
吳淑姬雙眼放光,追問:「這油如何煉?火花如何生?」方夢華答道:「石化實驗室的輕油可裂解為汽油,沸點低,易燃燒?;鸹捎秒娏嶒炇业姆螂姵?,改進為高壓電弧點火。然此技術需精密鑄造與密封,現有工藝尚難企及?!?/p>
見吳淑姬躍躍欲試,方夢華正色道:「飛天夢遠,需步步筑基。電力實驗室的發(fā)電機與電報機,石化實驗室的輕油與化纖,皆是內燃機與飛行器的根基。妳與思退、承灝、芷蘭是大明工業(yè)的火種,切勿急進。」
她翻開速記本,列出短期目標:改良穩(wěn)壓器與高壓線圈,為內燃機點火鋪路。優(yōu)化輕油裂解,試制汽油,探索硬質塑料與化纖,減飛行器重量。提升馬鞍山鋼鐵廠鑄造精度,試制簡易缸體與活塞。
吳淑姬握緊筆記本,堅定道:「學生明白了。飛天雖遠,學生愿先從電力與石化入手,待引擎輕型化,再續(xù)草圖之志。」
方夢華微笑,將雙翼車草圖存入檔案柜:「此圖存于明華大學,待后人實現。多年后,或有內燃機問世,載爾等之夢,翱翔天際?!?/p>
她從抽屜里取出一本筆記,遞給吳淑姬:「這上面記錄了一些關于空氣動力學的初步計算,妳可以先研究一下?!?/p>
吳淑姬接過筆記,眼中重新燃起光芒:「謝謝首相……學生會繼續(xù)計算的!」
方夢華看著她充滿斗志的模樣,微微一笑:「總有一天,妳會讓大明的‘飛天車’真正翱翔天際?!?/p>
窗外,秋風拂過,金陵城的天空湛藍如洗,彷佛在期待著未來的某一天,真正的「飛天之夢」能夠實現。