年度技术—飞天背包

黄伟志17

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发表于 2013-11-25 23:32:38 |只看该作者 |倒序浏览

本帖最后由黄伟志17 于 2013-11-25 23:34 编辑

      从1965年的007电影《霹雳弹》到2008年的《钢铁侠》，我们看到过不少个人飞行装置。现在，人们也可以自己体验一下在空中自由翱翔的感觉——只要支付大约五万英镑，就可以买到新西兰一家公司生产的背包式个人飞行器，在30分钟内飞行48公里。不需要执照，不需要特别的训练，而且就像控制遥控直升机玩具一样简单。
   这种叫做Jetpack的个人飞行器是由格伦·马丁发明的。他从上世纪八十年代就开始设计这种装置，还在1998年成立了一家公司专门进行技术改进和制造。在2003年获得了风险投资后不久，MartinJetpack公司发布了原型机，并且在2008年生产出了成品。现在，终于可以商业化了。
   这种飞行器并非像它的名字暗示的那样使用喷射式发动机，而是和直升机的原理较为接近。两个桶形的装置左右并排安装在背包上方，其中各装有一个螺旋桨。它采用类似摩托车用的两冲程200马力发动机，用汽油提供动力。飞行员者通过身前的两个把手来控制，左手控制飞行高度和转弯，右手控制前进速度。完整的飞行器重约115公斤，最高飞行高度可以达到2400米，而最高速度高达27米每秒。
   这可能是近期最有希望出现在我们生活当中的个人飞行装置，而它也凝聚了六十年来无数人的智慧和心血。早在上世纪五十年代初，美国军方就开始尝试开发个人飞行器，从最早的VZ-1一直发展到VZ-8，看起来都像是直升机的微缩变形版，但是受当时材料和工程技术的限制，一直飞不快也飞不高。到了六十年代，人们又开始将目光转向了涡轮发动机，但是因为涡轮发动机的庞大体积和惊人高温，并没有办法制成背包式的个人飞行器。所以这一时期出现了“飞行汽车”或者“飞行摩托车”这样的设备，而且带起了一阵研发的流行旋风。
   后来美国航空航天局甚至专门举办了个人飞行器挑战赛，以鼓励那些将自己的创意转化成在天空翱翔的动力的发明家们。在2005年举办的第十五届挑战赛上，首次提出了个人飞行器标准，从噪音到安全性、从速度到续航距离都给出了明确的说明。这可以看作是对个人飞行器标准的初次界定，虽然能够达到这种标准的个人飞行工具还没有诞生。
   所以我们就看到了各种各样充满想象力的作品。墨西哥TAM公司生产的火箭背包能够以800匹马力的强劲动力将飞行员像007般推到100米高空，然后再缓缓降落；一名华裔加拿大人设计的JetLev-Flyer可以从湖泊或者海上起飞，通过喷水作为动力，让人在9米左右高度达到每小时100公里的速度，并且持续飞行1小时；CikaricDragan设计的个人飞行器有四组螺旋桨，飞行员坐在当中，看起来像是概念汽车；而美国航空航天局设计的Puffin飞行器的外表像一枚胶囊，采用电池动力，从垂直起飞转成水平飞行，再转回垂直降落。
   这些林林总总的个人飞行器，初看起来让人眼花缭乱，但是实际上可供选择的技术并不算多。为了保证它的便携性，唯一能够使用的只有旋翼，就是类似直升机使用的那种螺旋桨。剩下的选择，无非就是使用几组旋翼、如何布局、以及采用什么样的材质罢了。
   所有直升机都有最少两组旋翼，这是因为旋翼旋转时会对它带动的物体产生反方向的作用力，使其无法保持稳定的方向。而两组旋翼的布局又分为共轴、纵列、横列三种。出于对体积和平衡性的要求，个人旋翼式飞行器大都采用横列双旋翼布局，两组旋翼左右并排放置，旋转速度相同而方向相反，以此来相互抵消旋转产生的作用力。TrekAerospace开发的“跳虫”个人飞行器使用这种布局，Jetpack也是如此。
   在Jetpack上，旋翼安装在两个桶状的结构当中。这种涵道式设计比直升机那种开放式设计效率更高。而发动机、燃料箱安装在旋翼中间下方的位置，以防止飞行时重心过高而翻转。整套设备大多数零件都采用碳纤维、凯夫拉和其他高强度聚合物制造，减低重量的同时保证强度，让整套装置在每分钟6000转的情况下依然能够保持足够的稳固。
   最初看到这种装置的人总是会担心其安全性，因为它和人们概念中那种全封闭的飞行器差别太大，就像是摩托车和汽车的差别一样。格伦·马丁表示，Jetpack的安全性并不比其他类型的飞行器更低，如果认为其他飞机是安全的，那么Jetpack也是安全的。毕竟在过去的三十年中，他一直在对这种装置设计和改进，甚至还安装了一套弹出式降落伞系统以防万一：马丁在Jetpack上方嵌入了一个伞包。当飞行器在空中出现故障时，可以按下紧急按钮，降落伞将会由压缩空气向上弹出，以让飞行员能够在离地面不高的地方成功开伞，平安着陆。
   今年，马丁计划生产500部Jetpack，并且已经有了生产合作伙伴，打算将这种无需执照就能驾驶的装置正式推向市场。这也是目前售价最低的个人飞行器，折合人民币55.7万左右。现在看起来，这个价格大概还是有些偏高，但是他的主要目标市场是执法机构、军队以及抢险和救援机构。也许不久之后我们就会看到它的民用版出现在市场上，成为我们的短途交通工具，或者仅仅是有趣刺激的新玩具。

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