用发明机发明

❶ 世界上有没有发明机

没有，发明是人类利用自然规律解决技术问题的创新性方案、措施的过程和成果。只有人类的创新才称得上发明，目前没有出现可以不依赖人类的发明机。

❷ 人们是如何发明出飞机的

人类有史以来就向往着能够自由飞行。古老的神话故事诉说着人类早年的飞行梦，而梦想的飞行方式都是原地腾空而起，像现代直升机那样既能自由飞翔又，能悬停于空中，并且随意实现定点着陆。例如哪阿拉伯人的飞毯，希腊神的战车，都是垂直起落飞行器。然而它们毕竞只存在于神话故事中，那个时代的科学技术水平太低，不可能创造出载人的飞行器，可以说，那是人类飞行的幻想时期。即使在幻想时期，仍然产生了直升机的基本思想，昭示了现代直升机的原理。最有价值、最具代表性的是中国古代的玩具“竹蜻蜒”和意大利人达?芬奇的画。

竹蜻蜒有据可查的历史记载于晋朝(公元265—420‘年)．葛洪所著的《抱朴子》一书中。它利用螺旋桨的空气动力实现垂直升空，演示了现代直升机旋翼的基本工作原理。《简明不列颠网络全书》第9卷写道：“直升机是人类最早的飞行设想之一，多年来人们一直相信最早提出这一想法的是达?芬奇，但现在都知道，中国人比中世纪的欧洲人更早做出了直升机玩具。” 这种玩具于14世纪传到欧洲，带去了中国人的创造。 欧洲人将它作为航空器来研究和发展。“

英国航空之父”乔治?凯利(1773一1857年)曾制造过几个竹蜻蜓，用钟表发条作为动力来驱动旋转，飞行高度曾达27m。随着生产力的发展和人类文明的进步，直升机的发展史由幻想时期进入了探索时期。欧洲产业革命之后，机械工业迅速倔起，尤其是本世纪初汽车和轮船的发展，为飞行器准备了发动机和可供借鉴的螺旋桨。经过航空先驱者们勇敢而艰苦的创造和试验，1903年莱特(Wright)兄弟创造的固定翼飞机滑跑起飞成功。在此期间，尽管在发展直升机方面他付出了很多的艰辛和努力，但由于直升机技术的复杂性和发动机性能不佳，它的成功飞行比飞机迟了30多年。

20世纪初为直升机发展的探索期，多种试验性机型相继问世。试验机方案的多样性表明了探索阶段的技术不成熟性。经过多年实践，这些方案中只有纵列式和共轴双旋翼式保留了下来，至今仍在应用。双桨横列式方案未在直升机家族中延续，但在倾转旋翼／机翼式垂直起落飞行器中得到了继承和发展。

俄国人尤利耶夫另辟捷径，提出了利用尾桨来配平旋翼反扭矩的设计方案并于1912年制造出了试验机。这种单旋翼带尾桨式直升机成为至今最流行的形式，占到世界直升机总数的95％以上。

经过20世纪初的努力探索，为直升机发展积累了可贵的经验并取得显著进展，有多架试验机实现了短暂的垂直升空和短距飞行，但离实用还有很大距离。

飞机工业的发展，使航空发动机的性能迅速提高，为直升机的成功提供了重要条件。旋翼技术的第一次突破，归功于西班牙人Ciervao他为了创造“不失速”的飞机以解决固定翼飞机的安全问题，采用自转旋翼代替机翼，发明了旋翼机。旋翼技术在旋翼机上的成功应用和发展，为直升机的诞生提供了另一个重要条件。

1907年8月，法国人保罗?科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机，并在同年11月13日试飞成功。这架直升机被称为“人类第一架直升机”。 1938年，年轻的德国人汉纳赖奇驾驶一架双旋翼直升机在柏林体育场进行了一次完美的飞行表演。这架直升机被直升机界认为是世界上第一种试飞成功的直升机。 1936年，德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后，公开展示了自己制造的FW-61直升机，1年后该机创造了多项世界纪录。

1939年春，美国的伊戈尔?西科斯基完成了VS-300直升机的全部设计工作，同年夏天制造出一架原型机。这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。

20世纪40年代，美国沃特-西科斯基公司研制的一种2座轻型直升机R-4，它是世界上第1种投入批量生产的直升机，也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队和英国空军、海军使用的第一种军用直升机。该机的公司编号为VS-316，VS-316A。美国陆军航空兵的编号为R-4，美国海军和海岸警卫队的编号为HNS-1，英国空军将其命名为“食蚜虻”1(Hoverfly1)，英国海军将其命名为“牛虻”(Gadfly)。

到30年代末期，在法国、德国、美国和苏联都有直升机试飞成功，并迅速改进达到了能够实用的程度。第二次世界大战的军事需要，加速了这一进程，促使直升机发展由探索期进入实用期，直升机开始投入生产线生产。到二战结束时，德国工厂已生产了30多架直升机，美国交付的 R5、 R6直升机已达400多架。

20世纪的后半期直升机进入航空实用期，直升机的应用领域不断扩展，数量迅速增加。至今已有几万架直升十机服务于国民经济的各个部门和军事领域。直到今天，经过人类100多年的不懈努力，直升机技术技术不断突破，使其应用效能和飞行性能不断改善，从而更适合于使用的拓展，技术上也逐步趋于成熟。

20世纪90年代，直升机发展进入全新的阶段，出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。典型机种有：美国的RAH-66和S-92，国际合作的“虎”、NH90和EH101等，这些新型的直升机又被人们称为第四代直升机。这一时期的直升机，采用了先进的发动机全权数字控制系统及自动监控系统，并与机载计算机管理系统集成在一起。其重要特性是采用了先进的增稳增控装置，用电传、光传操纵取代了常规的操纵系统，采用高度集成化的电子设备。计算机技术、信息技术及智能技术。同时，直升机电子设备朝着高度集成化方向发展。先进的捷联惯导、卫星导航设备及组合导航技术，先进的通讯、识别及信息传输设备，先进的目标识别、瞄准、武器发射等火控设备及先进的电子对抗设备，采用了总线信息传输与数据融合技术，并正向传感器融合方向发展。机上的电子、火控及飞行控制系统等通过多余度数字数据总线交连，实现了信息共享。采用了多功能集成显示技术，用少量多功能显示器代替大量的单个仪表，通过键盘控制显示直升机的飞行信息，利用中央计算机对通讯、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监视、武器火控的信息进行集成处理从而进行集成控制。采用这类先进的集成电子设备，大大简化了直升机座舱布局和仪表板布置，系统部件得到简化，重量大大减轻。更主要的是极大地减轻了飞行员工作负担，改善了直升机的飞机品质和使用性能。

分类

单旋翼尾桨直升机

最常见的直升机类型，一个水平旋翼负责提供飞机升力，尾部一个小型垂直螺旋桨负责抵消旋翼的反作用力。代表型号：苏联米里设计局研制的米-26运输直升机以及美国麦道公司研制的AH-64武装直升机。

单旋翼无尾桨直升机

一个水平旋翼负责提供飞机升力，并从尾部吹出空气，用附壁效应产生的推力抵消旋翼的反作用力。代表型号：美国麦道公司生产的MH-6直升机。

双旋翼直升机

纵列式

两个旋翼前后纵向排列，旋转方向相反，多见于大型运输直升机。代表型号：美国波音公司制造的CH-47“支努干”运输直升机。

共轴式

两个旋翼上下排列在同一个轴上，并且没有尾桨，优点是稳定性好，但技术复杂，因而较为少见。代表型号：苏联卡莫夫设计局研制的卡-50武装直升机。

侧旋翼直升机

又称为倾斜旋翼直升机，结合了固定翼飞机和直升机两者特点的混合技术直升机。起飞时采用水平并置的双旋翼，飞行中将旋翼向前旋转90度变成两个真正的螺旋桨，按照普通固定翼飞机的模式飞行。这样做的好处是可以减小飞行阻力，提高飞行速度，最高可以超过600公里/小时，同时省油，提高航程，缺点是结构复杂，故障率高，因而极为少见。代表型号：美国贝尔公司和波音公司联合制造的V-22运输直升机。

（一）直升机的发展简史

中国的竹蜻蜓

中国的竹蜻蜓和意大利人达?芬奇的直升机草图，为现代直升机的发明提供了启示，指出了正确的思维方向，它们被公认是直升机发展史的起点。

竹蜻蜓又叫飞螺旋和“中国陀螺”，这是我们祖先的奇特发明。有人认为，中国在公元前400年就有了竹蜻蜓，另一种比较保守的估计是在明代(公元1400年左右)。这种叫竹蜻蜓的民间玩具，一直流传到现在。

现代直升机尽管比竹蜻蜓复杂千万倍，但其飞行原理却与竹蜻蜓有相似之处。现代直升机的旋翼就好象竹蜻蜓的叶片，旋翼轴就像竹蜻蜓的那根细竹棍儿，带动旋翼的发动机就好像我们用力搓竹棍儿的双手。竹蜻蜓的叶片前面圆钝，后面尖锐，上表面比较圆拱，下表面比较平直。当气流经过圆拱的上表面时，其流速快而压力小；当气流经过平直的下表面时，其流速慢而压力大。于是上下表面之间形成了一个压力差，便产生了向上的升力。当升力大于它本身的重量时，竹蜻蜓就会腾空而起。直升机旋翼产生升力的道理与竹蜻蜓是相同的。

《大英网络全书》记载道：这种称为“中国陀螺”的“直升机玩具”在15世纪中叶，也就是在达?芬奇绘制带螺丝旋翼的直升机设计图之前，就已经传入了欧洲。

《简明不列颠网络全书》第9卷写道：“直升机是人类最早的飞行设想之一，多年来人们一直相信最早提出这一想法的是达?芬奇，但现在都知道，中国人比中世纪的欧洲人更早做出了直升机玩具。”

意大利达芬奇的画

意大利人达芬奇在1483年提出了直升机的设想并绘制了草图。

19世纪末，在意大利的米兰图书馆发现了达芬奇在1475年画的一张关于直升机的想象图。这是一个用上浆亚麻布制成的巨大螺旋体，看上去好象一个巨大的螺丝钉。它以弹簧为动力旋转，当达到一定转速时，就会把机体带到空中。驾驶员站在底盘上，拉动钢丝绳，以改变飞行方向。西方人都说，这是最早的直升机设计蓝图。

人类第一架直升机

1907年8月，法国人保罗?科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机，并在同年11月13日试飞成功。这架直升机被称为“人类第一架直升机”。这架名为“飞行自行车”的直升机不仅靠自身动力离开地面0.3米，完成了垂直升空，而且还连续飞行了20秒钟，实现了自由飞行。

保罗?科尔尼研制的直升机带两副旋翼，主结构为一根V形钢管，机身由V形钢管和6个钢管构成的星形件组成，并采用钢索加强，以增加框架结构的刚度。V形框架中部安装一台24马力的 Antainette 发动机和操作员座椅。机身总长6.20米，重260千克。V形框架两端各装一副直径为6米的旋翼，每副旋翼有2片桨叶。

世界上第一种试飞成功的直升机

1938年，年轻的德国姑娘汉纳赖奇驾驶一架双旋翼直升机在柏林体育场进行了一次完美的飞行表演。这架直升机被直升机界认为是世界上第一种试飞成功的直升机。

1936年，德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后，公开展示了自己制造的FW-61直升机，1年后该机创造了多项世界纪录。这是一架机身类似固定翼飞机，但没有固定机翼的大型双旋翼横列式直升机，它的两副旋翼用两组粗大的金属架分别向右上方和左上方支起，两副旋翼水平安装在支架顶部。桨叶平面形状是尖削的，用挥舞铰和摆振铰连接到桨毂上。用自动倾斜器使旋翼旋转平面倾斜进行纵向操纵，通过两副旋翼朝不同方向倾斜实现偏航操纵。旋翼桨叶总距是固定不变的，通过改变旋翼转速来改变旋翼拉力。利用方向舵和水平尾翼来增加稳定性。FW61旋翼毂上装有周期变距装置，在旋翼旋转过程中可改变桨叶桨距。还有一根可变动桨距的操纵杆来改变旋翼面的倾斜度，以实现飞行方向控制。FW61就是靠这套周期变距装置和操纵杆保证了它的机动飞行。该机旋翼直径7米。动力装置是一台功率140马力的活塞发动机。这是世界上第一架具有正常操纵性的直升机。该机时速100~120公里，航程200公里，起飞重量953千克。

第一架实用直升机

1939年春，美国的伊戈尔?西科斯基完成了VS-300直升机的全部设计工作，同年夏天制造出一架原型机。这是一架单旋翼带尾桨式直升机，装有三片桨叶的旋翼，旋翼直径8.5米，尾部装有两片桨叶的尾桨。其机身为钢管焊接结构，由V型皮带和齿轮组成传动装置。起落架为后三点式，驾驶员座舱为全开放式。动力装置是一台四气缸、75马力的气冷式发动机。这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。

自首次系留飞行以来，西科斯基不断对VS-300进行改进，逐步加大发动机的功率。1940年5月13日，VS-300进行了首次自由飞行，当时安装了90马力的富兰克林发动机。

世界上第一种投入批生产的直升机

R-4是美国沃特-西科斯基公司20世纪40年代研制的一种2座轻型直升机,是世界上第1种投入批量生产的直升机，也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队和英国空军、海军使用的第一种军用直升机。

该机的公司编号为VS-316，VS-316A。美国陆军航空兵的编号为R-4，美国海军和海岸警卫队的编号为HNS-1，英国空军将其命名为“食蚜虻”1(Hoverfly1)，英国海军将其命名为“牛虻”(Gadfly)。

早期的活塞式发动机和木质桨叶直升机

在20世纪40年代至50年代中期是实用型直升机发展的第一阶段，这一时期的典型机种有：美国的S-51、S-55/H-19、贝尔47；苏联的米-4、卡-18；英国的布里斯托尔-171；捷克的HC-2等。这一时期的直升机可称为第一代直升机。

贝尔47是美国贝尔直升机公司研制的单发轻型直升机，研制工作开始于1941年，试验机贝尔30于1943年开始飞行，1945年改名为贝尔47，1946年3月8日获得美国民用航空署(CAA)的适航证，这是世界上第一架取得适航证的民用直升机。该机是单旋翼带尾桨式布局、两叶桨叶的跷跷板式旋翼。旋翼下面有稳定杆，与桨叶呈直角。普通的自动倾斜器可进行总距和周期变距操纵。尾梁后部有两个桨叶的全金属尾桨。

卡-18是苏联卡莫夫设计局设计的单发双旋翼共轴式轻型多用途直升机，于1957年年中首次飞行，此后不久投入批生产。采用两副旋转方向相反的3桨叶共轴式旋翼，桨叶为木质结构。装1台275马力的九缸星形活塞式发动机。机身为钢管焊接结构，具有轻金属蒙皮和硬壳式尾梁。座舱内可容纳1名驾驶员和3名旅客。采用四轮式起落架，前起落架机轮可以自由转向。

这个阶段的直升机具有以下特点：动力源采用活塞式发动机，这种发动机功率小，比功率低(约为1.3千瓦/千克)，比容积低(约247.5千克/米3)。采用木质或钢木混合结构的旋翼桨叶，寿命短，约为600飞行小时。桨叶翼型为对称翼型，桨尖为矩形，气动效率低，旋翼升阻比为6.8左右，旋翼效率通常为0.6。机体结构采用全金属构架式，空重与总重之比较大，约为0.65。没有必要的导航设备，只有功能单一的目视飞行仪表，通信设备为电子管设备。动力学性能不佳，最大飞行速度低(约为200千米/小时)，振动水平在0.25g左右，噪声水平约为110分贝，乘坐舒适性差。

涡轴发动机和金属桨叶直升机

20世纪50年代中期至60年代末是实用型直升机发展的第二阶段。这个阶段的典型机种有：美国的S-61、贝尔209/AH-1、贝尔204/UH-1，苏联的米-6、米-8、米-24，法国的SA321“超黄蜂”等。这个时期开始出现专用武装直升机，如AH-1和米-24。这些直升机称为称为第二代直升机。

这个阶段的直升机具有以下特点：动力源开始采用第一代涡轮轴发动机。涡轮轴发动机产生的功率比活塞式发动机大得多，使直升机性能得到很大提高。第一代涡轮轴发动机的比功率约为3.62千瓦/千克，比容积为294.9千瓦/米3左右。直升机旋翼桨叶由木质和钢木混合结构发展成全金属桨叶，寿命达到1200飞行小时。桨叶翼型为非对称的，桨尖简单尖削与后掠，气动效率有所提高，旋翼升阻比达到7.3，旋翼效率提高到0.6。机体结构为全金属薄壁结构，空重与总重之比降低到0.5附近。已采用减振的吸能起落架和座椅。机体外形开始考虑流线化，以减小气动阻力。直升机座舱开始采用纵列式布置，使机身变窄。性能明显改善，最大飞行速度达到200~250千米/小时，振动水平降低到0.15g左右，噪声水平为100分贝，乘坐舒适性有所改善。

第三代直升机

20世纪70年代至80年代是直升机发展的第三阶段，典型机种有：美国的S-70/UH-60“黑鹰”、S-76、AH-64“阿帕奇”，苏联的卡-50、米-28，法国的SA365“海豚”，意大利的A129“猫鼬”等。

在这一阶段，出现了专门的民用直升机。为了深入研究直升机的气动力学和其它问题，这时也设计制造了专用的直升机研究机(如S-72和贝尔533)。各国竞相研制专用武装直升机，促进了直升机技术的发展。

这个阶段的直升机具有以下特点：涡轮轴发动机发展到第二代，改用了自由涡轴结构，因此具有较好的转速控制特征，改善了起动性能，但加速性能没有定轴结构的好。发动机的重量和体积有所减小，寿命和可靠性均有提高。典型的发动机耗油率为0.36千克/千瓦小时，与活塞式发动机差不多。旋翼桨叶采用复合材料，其寿命比金属桨叶有大幅度提高，达到3600小时左右。翼型不再借用固定翼飞机的翼型，而是为直升机专门研制的翼型，即二维曲线变化翼型。桨尖呈抛物线后掠。桨毂广泛使用弹性轴承，有的成无铰式。尾桨已开始采用效率高又安全的涵道尾桨。旋翼升阻比达8.5左右，旋翼效率提高到0.7左右。机体次结构也采用复合材料制造，复合材料占机体总重的比例通常为10%左右，直升机的空重/总重比一般为0.5。对于军用直升机，特别是武装直升机来说，提出了抗弹击和耐坠毁要求。美军方提出了军用直升机耐毁标准MIL-STD-1290，已成为军用直升机的设计标准。为满足这些标准，军用直升机采用了乘员装甲保护，专门设计了耐坠毁起落架、座椅和燃油系统。电子系统已发展到半集成型。直升机采用大规模集成电路通讯设备、集成的自主导航设备、集成仪表、电子式与机械式混合操纵机构等。机上的电子设备之间靠一条双向数字数据总线交连，通过这条总线可进行信息发射和接收。直升机采用混合布置的局部集成驾驶舱。第一代夜视系统的使用使直升机具备了夜间飞行能力。这种较为先进的半集成电子设备使直升机通讯距离显著增大，导航距离与精度明显提高，仪表数量有所减少，飞行员工作负荷得到减轻，也使直升机具备了机动/贴地飞行以及在不利气象/夜间条件下的飞行能力，从而提高了直升机的整体性能。动力学性能明显提高。直升机的升阻比达到5.4，全机振动水平约为0.1g，噪声水平低于95分贝，最大飞行速度达到300千米/小时。

现代直升机

20世纪90年代是直升机发展的第四阶段，出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。典型机种有：美国的RAH-66和S-92，国际合作的“虎”、NH90和EH101等，称为第四代直升机。

这个阶段的直升机具有以下特点：采用第3代涡轴发动机，这种发动机虽然仍采用自由涡轴结构，但采用了先进的发动机全权数字控制系统及自动监控系统，并与机载计算机管理系统集成在一起，有了显著的技术进步和综合特性。第3代涡轴发动机的耗油率仅为0.28千克/千瓦小时，低于活塞式发动机的耗油率。其代表性的发动机有T800、RTM322和RTM390。桨叶采用碳纤维、凯芙拉等高级复合材料制成，桨叶寿命达到无限。新型桨尖形状繁多，较突出的有抛物线后掠形和先前掠再后掠的BERP桨尖。这些新桨尖的共同特点是可以减弱桨尖的压缩性效应，改善桨叶的气动载荷分布，降低旋翼的振动和噪声，提高旋翼的气动效率。球柔性和无轴承桨毂获得了广泛应用，桨毂壳体及桨叶的连接件采用复合材料，使结构更为紧凑，重量大为降低，阻力大大减小。旋翼升阻比达到10.5，旋翼效率为0.8。这个阶段应用了无尾桨反扭矩系统，其优点是具有良好的操纵响应特性、振动小、噪声低，不需要尾传动轴和尾减速，使零部件数量大大减小，因而提高了可维护性。复合材料在直升机上获得了前所未有的广泛应用。直升机开始采用复合材料主结构，复合材料的应用比例大幅度上升，通常占机体结构重量的30~50%。这一时期的民用型直升机的空重/总重比约为0.37。高度集成化的电子设备。计算机技术、信息技术及智能技术在直升机上获得应用，直升机电子设备朝着高度集成化方向发展。这一时期的直升机，采用了先进的增稳增控装置，用电传、光传操纵取代了常规的操纵系统，采用先进的捷联惯导、卫星导航设备及组合导航技术，先进的通讯、识别及信息传输设备，先进的目标识别、瞄准、武器发射等火控设备及先进的电子对抗设备，采用了总线信息传输与数据融合技术，并正向传感器融合方向发展。机上的电子、火控及飞行控制系统等通过多余度数字数据总线交连，实现了信息共享。采用了多功能集成显示技术，用少量多功能显示器代替大量的单个仪表，通过键盘控制显示直升机的飞行信息，利用中央计算机对通讯、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监视、武器火控的信息进行集成处理从而进行集成控制。采用这类先进的集成电子设备，大大简化了直升机座舱布局和仪表板布置，系统部件得到简化，重量大大减轻。更主要的是极大地减轻了飞行员工作负担，改善了直升机的飞机品质和使用性能。直升机的全机升阻比达到6.6，振动水平降到0.05g，噪声水平小于90分贝，最大速度可达到350千米/小时。

（二）

直升机的飞行原理

直升机的头上有个大螺旋桨，尾部也有一个小螺旋桨，小螺旋桨为了抵消大螺旋桨产生的反作用力。直升机发动机驱动旋翼提供升力，把直升机举托在空中，旋翼还能驱动直升机倾斜来改变方向。螺旋桨转速影响直升机的升力，直升机因此实现了垂直起飞及降落。

直升机的发明

1939年，美国人西科尔斯发明了第一架直升机，机身外形和现在的没多大区别，仍被设计者采用。

直升机的用途

直升机因为有许多其他飞行器难以办到或不可能办到的优势，受到广泛应用，直升机由于可以垂直起飞降落不用大面积机场主要用于观光旅游、火灾救援、海上急救、缉私缉毒、消防、商务运输、医疗救助、通信以及喷洒农药杀虫剂消灭害虫、探测资源，等国民经济的各个部门。世界直升机的队伍逐渐壮大。

❸ 工业革命中，机器的发明和使用最早产生在什么行业

其实最早是在第一次工业革命的手工纺织轻工业，是1733年，机械师凯伊发明的飞梭。而珍妮纺纱机是拉开工业革命的序幕。

❹ 莱特兄弟发明飞机的故事

莱特兄弟发明飞机的故事：

莱特兄弟从小就对机械有着天生的爱好，从小就喜欢拆拆弄弄。他 们尤其对一些旧时钟、磅秤最感兴趣。不过威尔伯比奥维尔长4岁，威 尔伯常常与自己年龄相仿的男孩子们交往。奥维尔也有自己的好友。在家里，两兄弟自然玩在一块了。

1878 年 6 月，他们全家从俄亥俄州的代顿市搬到了依阿华州的锡德腊皮兹市，住在该市的亚当街。圣诞节莱特兄弟的爸爸给他们带回了一个"蝴蝶“玩具，爸爸告诉他们，这是飞螺旋，能在空中高高地飞去。“鸟才能飞呢！它怎么也会飞！”威尔伯有点怀疑，爸爸当场做了表演。

只见他先把上面的橡皮筋扭好，一松手，它就发出呜呜的声音，向空中高高地飞去。兄弟这才相信，除了鸟、蝴蝶之外，人工制造的东西，也可以飞上天。于是，弟兄俩便把它拆开了，想从中探索一下，它为何能飞上天去。

从这以后，在他们的幼小心灵里，就萌发了将来一定制造出一种能飞上高高蓝天的东西。这个愿望一直影响着他们。为了改善家庭设施和环境，威尔伯和奥维尔一次又一次地努力着。兄弟俩先埋头画好图样，又四处寻找修缮房屋的材料，并承担所有房子加工的车床活。他们不仅很快修建起一个舒适的前廊，并用花卉点缀走 廊的两侧，而且还重新装修室内，改变房间的布置。

1884年他们全家从印第安纳州的里士满搬到了俄亥俄州。莱特兄弟都受到了良好教育，但都没有得到文凭。奥维尔大学第三年（1889）就退学了，在哥哥的帮助下干起了印刷生意。维尔伯任编辑而奥维尔则是一部周刊West Side News（几个月后成了Evening Item晚报）的出版商。

1890年初，他们研究报纸杂志的文章以及德国Otto Lilienthal的飞行器概念图。他们对飞行的兴趣随着年龄的增长与日俱增。“简单地说，就是我们幸运地生活在这样一个家庭环境里。在家里， 大人们总是热情鼓励孩子们去追求知识，去调查研究一切奇特的现象。 换了另一个家庭环境，我们的好奇心也许早在它结出果实以前就被扼杀 了。”莱特兄弟高中毕业后办起了“代顿周报”。聪明的他们把报纸办得红红火火，但他们朝思暮想的还是机械。

1894年，他们把报纸典当给一家通讯社，开起了莱特自行车修理店（后成为莱特自行车公司）。从此他们开始从事自己梦想的事业。

1896年5月，他们关注了史密斯索尼安学院的Samuel Langley的蒸汽飞机模型的试飞、芝加哥工程师和致力于飞行研究的权威Octave Chanute在密歇根沙丘和湖边几部飞机模型的试飞。

1899年5月，威尔伯给史密斯索尼安学院写了封信请求得到航空方面的信息和书籍。基于Sir George CAyley， Chanute，Lilienthal， Leonardo da Vinci以及Langley的草图和灵感，莱特兄弟开始了他们的机械航空试验。莱特兄弟完成了所有理论研究就开始动手实践，他们的自行车店员Charlie Taylor成为了小组的重要一员，三人共同合作建造了第一架飞机引擎。

莱特兄弟不仅努力掌握前人的研究成果，而且十分注意直接向活生生的飞行物——鸟类学习。他们常常仰面朝天躺在地上，一连几个小时仔细观察鹰在空中的飞行，研究和思索它们起飞、升降和盘旋的机理。当年他们提出的许多新颖想法，都在以后的航空工业中得到了应用。

在吸取前人经验教训的基础上，莱特兄弟开始了飞行器的研制。在无法得到别人资助的情况下，他们用自行车生意赚来的钱进行飞机的研制。兄弟俩的配合是完美无缺的。哥哥威尔伯勤勤恳恳，扎扎实实，拥有工程师的细致和谨慎；弟弟奥维尔则富有艺术家的想象力，敢于不断创新。

两颗智慧的大脑密切配合，相得益彰，正如威尔伯所说：“奥维尔和我一起生活，共同工作，而且简直是共同思维，就和一个人一样。两兄弟认为飞机能不能顺利飞行，关键就在于如何设计和控制它在飞行过程中各种受力间的平衡。

维尔伯·莱特用一张水平放置的纸演示了这个问题：如果让它自由落下，在理想的平静空气当中，我们可以想象它一定是平稳落下，但理想条件是很罕见的，任何一点气流都会使得纸张翻转和飘荡。对于飞机来说，完全理想的空气条件下，要实现上天并不难，但是天空中总是存在风，这就使得实现飞机飞行的关键，在于如何调节飞机前后左右各个方向的受力平衡，特别是飞机的重心和升力受力点之间的关系。

最初兄弟俩努力制造全尺寸的滑翔机，接连四个夏天，他们前往北卡罗来纳州旅行，目的地是个与世隔离的岬角。气象部门向他们建议，岬角风力大，是有利的练习场。之后不久，他们制作了第一架无人驾驶双翼滑翔机，把它象风筝一样放上了天。他们又在飞机的前面安装了升降舵，也就是一种摆动舵，可以用来操纵横轴。

莱特兄弟在公众面前的形象始终是一体的，他们共享发明成果和荣誉。细心的传记作者James Tobin发现威尔伯1899－1900年写的“我的”机器和“我的”计划之后全部由第一人称单数改成了复数的“我们”和“我们的”，他说“很难想象奥维尔这么聪明出众的人是以何种力量成功的，从俄亥俄州一个小店到和资本家、总统们商议，奥维尔做到了，他从始至终都是位领导者。”

1900年10月的一个傍晚，威尔伯·莱特趴在易碎的滑翔机骨架上，迎着海风飘了起来，他成功了。虽然这只是几秒钟的飞行，只有1米多高，但莱特兄弟的成就超过了试图靠移动身体重量操纵飞行的李林达尔。第二年，兄弟俩在上次制作的基础上，经过多次改进，又制成了一架滑翔机。这年秋天，他们又来到基蒂霍克海边，一试验，飞行高度一下子达到180米之高。

1900—1903年，他们制造了3架滑翔机并进行了1000多次滑翔飞行，还自制了200多个不同的机翼进行了上千次风洞实验，修正了李林达尔的一些错误的飞行数据，设计出了较大升力的机翼截面形状。在此期间，他们的滑翔机多次滑翔距离超过1000米。在当时看来，这可是不小的成就。

经过不断钻研，不断改进，莱特兄弟不仅迅速掌握了当时的飞行器制造技术，而且在许多方面取得了重大突破。从1903年夏季开始，莱特兄弟着手制造这架著名的“飞行者一号”双翼机。动力飞行首先需要一台发动机，但当时市面上根本没有飞机的发动机出售，也没有一家公司愿意冒险制造航空发动机。

1903年12月17日。这天清晨，美国北卡罗莱纳州的基蒂霍克还在沉睡，天气寒冷，刮着大风，空旷的沙滩上静静地停放着一个带着巨大双翼的怪家伙，这就是人类历史上第一架飞机——“飞行者一号”。空旷的场地上冷冷清清，到现场观看的只有5个人。10时35分，一切准备就绪。为了能够率先登机试飞，兄弟俩决定以掷硬币的方式确定谁先登机，结果弟弟奥维尔赢了。

奥维尔爬上“飞行者一号”的下机翼，俯卧于操纵杆后面的位置上，手中紧紧握着木制操纵杆，威尔伯则开动发动机并推动它滑行。飞机在发动机的作用下先是剧烈震动，几秒钟后便在自身动力的推动下从“斩魔丘”上缓缓滑下，在飞机达到一定速度后，威尔伯松开手，飞机象小鸟一样离地飞上了天空。虽然“飞行者一号”飞得很不平稳，甚至有点跌跌撞撞，但是它毕竟在空中飞行了12秒共36.5米，才落在沙滩上。接着，他们又轮换着进行了3次飞行。

在当天的最后一次飞行中，威尔伯在30千米的风速下，用59秒飞了260米。人们梦寐以求的载人空中持续动力飞行终于成功了！不幸的是，几分钟后，一阵突然刮来的狂风把“飞行者”1号掀翻了，飞机严重损坏，但它已经完成了历史使命。人类动力航空史就此拉开了帷幕。

(4)用发明机发明扩展阅读

“飞行者一号”是一架双翼飞机，它的两个推进螺旋桨分别安装在飞行员位置的两侧，由单台发动机链式传动。操纵系统采用升降舵在前、方向舵在后的鸭式布局，这也正是莱特兄弟对航空事业的最伟大的贡献所在。李林达尔必须移动自己的身体，靠改变重心来操纵飞行器飞行，而“飞行者一号”的飞行员则通过机械装置使整个翼尖卷曲来达到同样的目的。

飞机的爬升和俯冲依靠安装在飞机前部的一对双翼升降舵；一对方向舵与机翼卷曲机构互相连接在一起，安装在驾驶员身后。现代飞机转弯和做机动动作的主要部件都可以从这第一架飞机上找到，尽管它是那么原始。

❺ 人类是怎样发明飞机的

世界上最早发明飞机的美国飞机发明家莱特兄弟(Wright，Wilbur.1867-1912，Orville，1871—1948)的大名。兄威尔伯·菜特，生于米尔维尔，受过四年中等教育，曾获奥伯林学院名誉博士学位，是美国航空俱乐部成员，1909年获法国科学院金质奖章，弟奥维尔·莱特，生于代顿，受过中等教育，曾获慕尼黑皇家技术学院、奥伯林学院、哈佛大学、耶鲁大学等许多高等院校名誉博士学位，是全世界几乎所有航空协会和俱乐部名誉成员，曾获梅里特勋章、富兰克林奖章等。 据科技史籍记载，莱特兄弟从小聪慧过人，勤奋好学，并怀有翱翔天空的远大理想。特别是德国著名飞行家利利恩塔尔(Li-lienthal，Otto 1848-1896，著有《鸟飞翔是飞行技术基础》等书)经过几千次实验完成了人类第一次滑翔飞行的事迹，给了年轻的莱特兄弟极大的鼓舞。为实现飞行天空的理想，莱特兄弟一方面刻苦学习航空理论，钻研数学、空气动力学；另一方面努力实践，进行简单小型风洞试验和近千次飞行试验，终于在1903年设计制成用内燃机做动力、木料做骨架、帆布做机翼的有人驾驶双翼飞机。同年12月17日在基蒂霍克试飞成功。飞行时间虽不足一分钟(59秒)，飞行距离只有259米，但在世界飞行史上却留下了不可磨灭的光辉一页。这次试飞成功之后，莱特兄弟继续努力改进飞机的结构，不断进行飞行试验。1908年在法国巴黎上空的一次飞行表演中，创下了飞行时间2小时22分23秒的最新纪录，夺得最早发明飞机的“桂冠”，被人们誉为“飞机之父”。 然而，近年来，莱特兄弟最早发明飞机的结论却面临着严峻的挑战，有人提出要改写最早发明飞机的历史。这就是从事航空史研究的权威专家、美国前空军飞行员威廉·欧道伊尔和他的助手们，他们曾先后对《纽约时报》、《泰晤士报》记者宣称，在莱特兄弟的双翼飞机腾空前两年，有一位德裔美国人古斯塔夫·怀特海德已将他发明的蝶形原始飞机试飞成功。他那架单引擎蝶形飞机使用的燃料是乙炔(俗称电石气)。威廉·欧道伊尔和他的助手们还依据古斯塔夫·怀特海德的原设计飞机图纸复制了一具同样引擎和一架原始蝶形飞机，并进行试飞与公布。当时曾邀请史密斯博物馆派A出专家前去参观和鉴定，但遗憾的是，邀请遭到断然拒绝。史密斯博物馆馆长还在《国际先驱论坛报》上撰文论述莱特兄弟是世界上最早飞机的发明者。 鉴于史密斯博物馆馆长及专家们仍坚持原来的看法，威廉·欧道伊尔和他的助手们展开了一场为怀特海德正名之战。威廉·欧道伊尔带领着他的助手专程到古斯塔夫·怀特海德的故乡以及美国各地沿着怀特海德足迹进行广泛调查，并搜集了大量文字记录，其中大部分是在怀特海德旧居的顶楼上发现的。这些飞机设计原始蓝图及大量航空飞行资料，足以证明怀特海德才是真正的“飞机之父”。怀特海德曾长期专心研究飞行原理、设计制造蝶形飞机并取得卓越成果，1901年8月14日在他家附近的空地上，他驾驶蝶形飞机升空离地面1米，飞行了800米，虽然升高飞行才1米，飞行距离仅800米，但它毕竟是人类航空史上“破天荒”的创举。所以当时康涅狄格州的《桥港星期日先驱报》记者还曾特地详细地报道过古斯塔夫·怀特海德设计、制造蝶形飞机试飞成功的经过并刊登了蝶形飞机草图。这份一百多年前的珍贵报纸虽然颜色已变黄了，但它是重要的历史与物证之一。 据国外传媒披露，威廉·欧道伊尔和他的助手们已将古斯塔夫·怀特海德最早发明蝶形飞机的详尽资料报请世界发明家协会审查与裁决，以期改变发明飞机的历史，纠正谬误，让世界上第一位首创蝶形飞机的发明者古斯塔夫·怀特海德以当之无愧的最早飞机发明家身份，名列世界科技发明史册，雄踞飞机发明家的榜首，让莱特兄弟退居第二。究竟结果如何，尚待世界发明家协会通过调查研究做出权威结论。

❻ 飞机是怎么发明出来的

一、飞机发明者争议：

飞机是人类在20世纪所取得的最重大的科学技术成就之一，有人将它与电视和电脑并列为20世纪对人类影响最大的三大发明。

关于世界上最早的飞机到底是由谁发明各国尚存在争议，但较为普遍的观点是由美国人莱特兄弟发明。

美国人认为飞机的发明者是美国人莱特兄弟（Wilbur Wright和Orville Wright），于1903年12月17日上午10点35分在美国试飞成功。

法国人认为世界最早的飞机是由法国人克雷芒·阿德尔（Clément Ader）发明，于1890年10月9日在法国试飞成功，部分人认为他发明了历史上第一架飞机。

巴西人认为是巴西人阿尔贝托·桑托斯·杜蒙特（Alberto Santos-Dumont）发明了飞机，1906年10月12日桑托斯-杜蒙特的“14 bis”飞机成功地飞至60米高空是世界上第一次成功的动力飞行，之前的飞行并没有达到真正意义上“飞”的标准。

据未经证实的报道，德国飞机制造业先驱古斯塔夫-韦斯科普夫于1901年成功试飞“秃鹫”飞行器，可以离开地面飞行2.5公里，古斯塔夫将比莱特兄弟研制飞机的时间早两年。

二、飞机的诞生：

二十世纪最重大的发明之一，是飞机的诞生。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。而2000多年前中国人发明的风筝，虽然不能把人带上天空，但它确实可以称为飞机的鼻祖。

20世纪初在美国有一对兄弟他们在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献，就是莱特兄弟。在当时大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能，而莱特兄弟确不相信这种结论，从1900年至1902年他们兄弟进行1000多次滑翔试飞，终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号，并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司”。这是人类在飞机发展史上取得的巨大进步。

三、莱特兄弟与飞行者一号：

从1899年开始，莱特兄弟先后研制了三架滑翔机。头两架滑翔机满意地解决了飞机的稳定和操纵问题。但由于完全使用了过去留下的机翼升力和阻力数据，因此这两架滑翔机的飞行性能不高。于是他们决定自己进行实验，以获得尽可能准确的数据，用以指导飞机设计。这些实验是利用自行车轮加装实验件旋转进行的。尔后他们又自制了风洞进行精确实验。1901年9月～1902年8月间，他们共进行了几千次试验，开展了大量有关机翼升力、阻力、翼型的试验研究。

莱特兄弟认为，困扰航空先驱们的飞行难题有三点：机翼、发动机，以及如何控制飞机。而且如何解决控制飞机的问题尤为困难和重要。他们通过观察，认为鸟类是通过改变翅膀后端羽毛角度来控制飞行方向变化的，但如何能达到上述效果两兄弟却全然不得要领。直至威尔伯在自行车店里玩包装纸盒时突发奇想的想出了“翘曲机翼”技术。

1904年1月～5月，莱特兄弟制造了新的飞机，性能有了很大提高。1905年又制造了“飞行者三号”。它在试验中留空时间多次超过20分钟，距离超过30千米。10月5日的试飞取得的最好成绩是：飞行时间38分钟飞行距离38.6千米。“飞行者三号”共飞行了50次，全面考察了飞机具有重复起降能力、倾斜飞行能力、转弯和完全圆周飞行能力、8字飞行能力。能进行这些难度较大的机动飞行和有效操纵表明，这架飞机已具备实用性，因此被看作是第一架实用飞机。

四、影响：

自从飞机发明以后，飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。由于发明了飞机，人类环球旅行的时间大大缩短了。世界上第一次环球旅行是16世纪完成的。当时，葡萄牙人麦哲伦率领一支船队从西班牙出发，足足用了3年时间，才穿越大西洋、太平洋，环绕地球一周，回到西班牙。

19世纪末，一个法国人乘火车环球旅行一周，也花费了43天的时间。飞机发明以后，人们在1949年又进行了一次环球旅行。一架B—50型轰炸机，经过4次漂亮的空中加油，仅仅用了94个小时，便绕地球一周，飞行37700公里。强中更有强中手。超音速飞机问世以后，人们飞得更高更快。1979年，英国人普斯贝特只用14个小时零6分钟，就飞行36900公里，环绕地球一周。在不到一天的时间里，就可以飞到地球的各个角落，这对于生活在20世纪以前的人类来说，可以说得上是一个奇迹。

错综复杂的空中航线把世界各国连接起来，为人们提供了既方便又迅速的客运。早在本世纪20年代，航空运输就开设了定期航班，运送旅客和邮件。如今，空中航线更是四通八达，人们随时都会看见银色的飞机，如同一只大鸟，在蔚蓝的天空中一掠而过。对于现代人来说，早晨还在北京，下午已毫无倦意地出现在千里之外的另一座城市，这已经是十分平常的事了。一只只银燕把不同地区的不同种族，不同肤色的人们紧密地联系起来。通过不断地交流，人们播种友谊，传达信息，达到相互沟通，相互理解和相互促进，共同推进人类的文明。

飞机的发明也使航空运输业得到了空前发展，许多为工业发展所需的种种原料拥有了新的来源和渠道，大大减轻了人们对当地自然资源的依赖程度。那些不宜长时间运输的牲畜和难以长期保存的美味食品，也可以乘坐飞机而跨越五湖四海，给世界各地的人们共赏共享。当年连贵妃娘娘都不易品尝的岭南荔枝，如今也出现在寻常百姓的家中了。

在人类向地球深处进军时，飞机也被广泛应用于地质勘探。人们使用装备了照相机或者一种称为肖兰系统的电子设备的飞机，可以迅速而准确地对广大地区，包括险峻而难以到达的地方进行测绘。把空中拍摄的照片一张张拼接起来，就可以绘制极好的地形图。这比古老的测绘方式要简便易行得多。就连冰天雪地、人迹罕至，一度只是探险人员涉足的北极和南极，乘坐飞机也可以毫不困难地到达。

当然，飞机在现代战争中的作用更为惊人。不仅可以用于侦察、轰炸，而且在预警、反潜、扫雷等方面也极为出色。在20世纪90年代初爆发的海湾战争中，飞机的巨大威力有目共睹。当然，飞机在军事上的应用给人类也带来了惨重灾难，对人类文明产生了毁灭性破坏。但是和平利用飞机，才是人类发明飞机的初衷。

❼ 机器的发明和使用最早出现于什么行业

珍妮机的问世——工业革命的开始

在英国各个工业部门中，机器的最早采用，并不是在英国传统的工业中，而是新兴的工业部门棉纺织业中。这是因为棉纺织业作为一个年轻的工业部门，没有旧传统和行会的束缚，容易进行技术革新和开展竞争。同时，棉纺织品的价格比毛纺织品便宜，市场需求量大，为满足市场不断增长的需求，需要扩大生产规模以增加产量，所以对技术革新的要求比较迫切。

关于英国工业革命的发明成就，初中已有介绍，因此建议引导学生阅读教材以及【历史纵横】，观察图片《飞梭》、《早期纺车》和《珍妮机》，结合表格《第一次工业革命期间纺织业的主要发明》，掌握棉纺织业的发明成就。

机器的发明和使用是第一次工业革命的第一阶段。珍妮机的出现是棉纺织业第一项具有深远影响的发明，使纺织效益提高了40倍以上。珍妮机的发明，一般认为是英国工业革命的开始。之后，有更多的机器被发明出来并得以应用，在冶金、采煤等其他行业，也出现发明和使用机器的高潮。

第二目“蒸汽时代”的来临。本目介绍了工业革命的进程，尤其强调蒸汽机广泛运用之后，运输工具的改造，以及工厂制度的出现。

（1）蒸汽机的广泛运用及现代工厂的出现

英国棉纺织业的巨大进步，是机械科学原理普遍运用的结果。在机械化装置使用越来越多的情况下，动力成为制约机器生产进一步发展的严重问题。要发展工业，就必须有新的动力。瓦特经过多年的钻研，广泛汲取前人的研究成果，制成了性能可靠的蒸汽机，为英国的工业革命提供了强大的动力，并将其带入一个新的发展阶段。蒸汽机为机器大工业的发展解决了至关重要的动力问题，还为机器大工厂的建立开拓了极其广阔的地理空间。此后，凡是有燃料（煤炭）的地方，就能兴建工厂。英国的工厂可以开设在市场繁荣、交通发达之处，以便购买原料和销售产品；它可以移近人口密集地带，以便招募人员；许多工厂可以汇集在一起，进而形成工业城市。工业革命还创造了新的工业制度——工厂制度。在工厂中，由于成套的机器设备的使用，工人的任务被降到简单操作的水平，妇女、儿童可以很快地掌握，于是他们作为廉价劳动力被工厂大量雇佣。

（2）交通运输革命

进入19世纪后，随着蒸汽机技术的不断完善，它成为车辆、船舶等交通工具上通用便利的动力机器，促成了以铁路建设为代表的交通运输业的繁荣。1800年后，人们开始研究用蒸汽机作为牵引动力。1814年，英国人史蒂芬孙研制出的世界上第一台蒸汽机车试运行成功。1825年，英国建成世界上第一条铁路，史蒂芬孙的火车头拖着一长列客车和货车前进，时速达25公里。此举开拓了陆地交通运输的新纪元，人类进入了所谓“铁路时代”。铁路运输的优越性一经确认，英国迅速掀起一股铁路建筑的狂热。1840年以后，欧洲大陆和美国也相继开始了大力兴建铁路的时期。

人类水上交通技术的变革，同样始自蒸汽机的使用。1807年，美国人富尔顿发明蒸汽汽船。他使用从英国进口的万能蒸汽机，驱动客轮在哈得孙河航行，揭开了蒸汽轮船时代的序幕。1811年，英国人利用这项发明也很快造出了自己的汽船。这样英国担任远洋航运的商船队力量大大加强了。远洋货轮把英国的消费商品运销到世界每个角落，又把英国所需要的各种工业原料、生活用品运回。交通运输革命从根本上改变了地球上各地区彼此隔绝的状态。它迅速地扩大了人类的活动范围并加强各地之间的交往，为世界市场的形成提供了条件。火车出现以后，英国掀起修建铁路的热潮，不到三十年的时间就修建了近万千米的铁路，把各个城市都连接起来。

（2）电力的广泛应用

第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特点。早在1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，提出了发电机的理论基础。科学家们根据这一发现，从19世纪六七十年代起对电作了深入的探索和研究，出现了一系列电气发明。1866年德国人西门子制成发电机。19世纪70年代，实际可用的发电机问世。这一时期，能把电能转化为机械能的电动机也被发明出来，电力开始用于带动机器，成为补充和取代蒸汽动力的新能源。随后，电灯、电车、电钻、电焊等电气产品如雨后春笋般地涌现出来。但是，要把电力应用于生产，还必须解决远距离输送问题。1882年，法国人德普勒发现了远距离送电的方法，美国科学家爱迪生建立了美国第一个火力发电站，把输电线联接成网络。电力是一种优良而价廉的新能源。它的广泛应用，推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展。人类历史从“蒸汽时代”跨入了“电气时代”。

❽ 什么是普通应用动力机的发明

瓦特的蒸汽机与纽可门蒸汽机相比，耗煤量减少了3/4，效率却提高了6倍，其他各项性能均得到明显改善。但由于它仍是一部“单向式”的蒸汽机（即只在活塞一端进汽，靠大气压力实现反向运动），所以它只能满足矿山排水的需求，还无法作为一般动力机在工业各部门普遍应用。

此时的英国，正处于技术大变革的前夜，一场人类历史上空前的工业革命正在这里拉开序幕。这场革命的开端是由纺织机的改进开始的。一批工匠出身的杰出发明家如凯依、哈格里沃斯、阿克莱特等人，相继发明了飞梭、珍妮纺纱机、水力织布机等等，使英国纺织业的劳动生产率提高了几十倍甚至上百倍。但是，就它们的动力来看，还主要是人力和水力，由于受生理极限、地理、季节等因素的限制，使动力问题成为制约劳动生产率进一步提高的“瓶颈”。

这样一种社会环境促使许多人开始注意能否用蒸汽机为纺织业提供动力的问题。这当然也是瓦特完成了对蒸汽机的初步改进之后所关心的首要问题。事实上，瓦特在改进了单向式蒸汽机后并没有停步，他又全身心地投入了新的研究试验当中。经过十多年的努力，1782年瓦特终于发明了具有伟大历史意义的“双向式”蒸汽机。这种蒸汽机通过一个滑动阀的控制，在活塞的两端轮流进汽、排汽，推动活塞作连续而均匀的往复运动。瓦特在1784年4月为“双向式”蒸汽机填写的说明书中，不再把它的蒸汽机看作是为特殊目的所进行的发明，而是把它看作是大工业可以普遍应用的动力机。

为了实现蒸汽机在工业上的普遍应用，还必须把活塞的往复直线运动转变为旋转运动。因此，瓦特同时又发明了曲柄连杆机构。这样，活塞的往复运动，通过曲柄连杆就转化成了主轴上的旋转运动。“双向式”蒸汽机和曲柄连杆机械的结合，使蒸汽机成为名副其实的“万能发动机”，即可普遍适用于工业生产。这两项发明成为瓦特对蒸汽机的第二大贡献。

除此之外，瓦特还为使蒸汽机的功能达到完善化而作了大量的工作。例如，采用空气泵来排除汽缸中残存的空气和水；使用涂油的衬垫来提高活塞的密封性能；在汽缸和汽缸外罩之间设置蒸汽夹套来防止散热，以便保持汽缸的温度；采用高于大汽压的蒸汽，使它在汽缸中膨胀来作功，为大幅度提高蒸汽机的效率开辟了新的途径；他还发明了示功器，可以将蒸汽的压力与其体积的关系描绘成一个图。此外，瓦特还有一项值得提及的重要发明，这就是离心式调速器。这是一种利用离心原理自动调节汽缸的进气量，从而保证蒸汽机主辆转速保持稳定的装置。这种装置的工作原理是：在一根能够旋转的垂直轴上系有两个金属球，用蒸汽使垂直轴旋转。当垂直轴开始旋转时，由于离心作用，金属球就会上升。汽缸里蒸汽过多时，调节器的垂直轴的旋转就加快，金属球于是就上升得更高，从而使阀门部分闭合，进入汽缸里的蒸汽也随之减少。蒸汽压力小了，垂直轴的转速也随之减慢，于是金属球在重力作用下开始下降，阀门又被打开，更多的蒸汽又进入汽缸。这样，进入汽缸里的蒸汽量得到了调节，可以基本保持不变，蒸汽机有了不断修正自己“错误”的“头脑”。因此，它可以说是最早的“自动控制”装置。它的意义也许并不限于装置本身，更重要的是，它所体现出来的“自动控制”原理给后辈技术发明家以深刻启迪。美国著名科普作家阿西莫夫据此认为，瓦特是“点燃两次工业革命的导火线”的人，即他不但以蒸汽机的改进发明而推动了第一次工业革命，而且当代正在经历的“自动化革命”也可追溯到他那里。

众所周知，早在远古时期，人类的祖先就学会了利用机械能来获得热能——钻木取火，这是人类向利用自然能迈出的第一步。第二步是其逆过程，即热能转化为机械能。蒸汽机的发明，特别是瓦特蒸汽机的发明标志着人类真正掌握了一种巨大的自然能源。这一步整整跨越了近百万年。瓦特蒸汽机的发明，使人类获得一种稳定可靠地把热运动转化为机械运动的机械装置，找到了一种效率高、能力大且燃料来源容易的原动机。瓦特蒸汽机发明后，迅速在采矿、纺织、冶金、机器制造、磨坊等各种行业中被广泛应用，大大提高了劳动生产率，促进了旧的工场手工业向机器大工业的迅速过渡，直接推动了18世纪的工业革命的深入开展。也由于瓦特蒸汽机的出现，才导致了火车、轮船的发明，使人类社会进入工业文明时代。因此，瓦特蒸汽机不但是科技史上有伟大意义的发明，而且是人类社会发展史上的一个重要里程碑。恩格斯对蒸汽机的发明曾给予高度评价：“蒸汽机是第一个真正国际性的发明，它使工场手工业时代迟慢的发展进程变成了生产中真正的狂飙时期”，“是社会领域中实现了巨大的解放性的变革。”