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南航专家解读“翼装飞行”,早在汉代国人就有过“飞天梦”
2020-01-24 09:02:00  来源:中国江苏网  
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人类像鸟儿一样翱翔,再也不是梦。近日,一则关于“翼装飞行”的报道让不少读者重燃飞天梦想。瑞士人伊夫罗西改良了翼装飞行装置,不仅可以让自己成功飞起来,还能实现垂直悬停等惊掉下巴的空中技能。日前,南京航空航天大学航空学院飞行器系郑祥明老师应邀对“翼装飞行”进行了解析。郑老师介绍,飞天的梦想不止是外国人的专属,我国早在汉代,就有人进行过飞天尝试。  记者杨甜子

什么是翼装飞行?

翼装飞行,也叫近距离天际滑翔运动,是指飞行者身着翼装,从高楼、高塔、大桥、悬崖、直升机上飞下,紧贴着高空中的建筑物或自然景观进行无动力飞行。

此前,喷气式翼装飞行也需要通过在高空中跳下,借助自由落体获得起飞的动力,降落时需要借助降落伞。

“翼装”为什么能“飞”?

早期的翼装飞行,其飞行原理模仿的是鸟类的“滑翔”,最基础的科学原理来自中学物理课本。郑祥明老师介绍,翅膀能够让你“起飞”的原理,是力学中的压力差问题。翅膀并不是两个完全平整的平面,上表面受到向下的压力,而下表面受到的压力方向则是向上的,两股气流由于流速不一,压力差也是下方向上的压力大于上方向下的压力,所以翅膀就能够让物体/人“飞起来”了。

要满足这一条件,必须要建立在有气流通过的基础上。于是这便有了我们常见的“高处起飞”或是助跑起飞的场景。较早的“翼装飞行”其实运用的就是这个原理。

他是“喷气式飞人”

梦想就是“自由飞翔”

伊夫罗西有“喷气式飞人”之称。在发明喷气式翼装之前,他曾在瑞士空军担任过战斗机飞行员,还驾驶过波音747飞机。退役后,他利用业余时间研发了一套喷气式装备。

这套飞行系统参考了飞机的原理,包括一个装备有半刚性飞机型碳纤维机翼的背包,机翼跨度约为2.4米,无需方向盘,完全依靠身体姿势来控制方向。由四台JetcatP400喷气发动机提供动力,当发动机装满燃油时,整个装备重达55kg。万一发生危险时,机翼单元可以从飞行员身上卸下,飞行员和机翼单元分别降落到地球,每个部分都带有降落伞。2004年6月24日,他第一次利用固定在背上的喷气式机翼平行飞行了4分钟,并被载入吉尼斯世界纪录大全。

2009年11月,伊夫在借助喷气式飞行穿越非洲和欧洲时受到了强风和云层的影响,迫使他跳入距离西班牙海岸仅三英里的海中。这次的失败让伊夫更专注于改良喷气机翼。一年后,他公布了最新版本的喷气机翼,并成功地完成了两次空中飞行。这两次起飞是从在2400米高空的热气球跳下完成的。

但伊夫认为他的喷气装备还没达到理想的状态,让所有人都能自由飞翔才是他的初衷。于是,他于2016年继续研发,终于在2019年底取得重大突破——利用喷气机翼实现了垂直升降!

翼装飞行3阶段

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向往“飞天”,模拟滑翔

1912年,法国裁缝师弗朗茨艾香德穿着自己缝制的翼装设备从埃菲尔铁塔上跳下,结果实验失败,不幸遇难。“设计一套翼装穿上,其实是一个模拟滑翔的过程,像飞机的机翼一样,只不过没有动力。”郑祥明表示,翼装的第一阶段是人们向往“飞天”的开始。

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动力加持,起飞受限

到了翼装的第二阶段,改良版的“翼装”开始增加动力。大胆挑战翼装飞行的极限运动爱好者不仅背上了两个“大翅膀”,还带上了喷气式发动机,有了动力加持,可以“呼”一下飞上天。

“但这一阶段的翼装,只能达到‘飞起来’这个目标,它的动力还不够,同时也不能够实现原地起飞。”郑祥明介绍,去年迪拜的飞行团队在我国张家界进行了翼装飞行表演,也是通过从高处跳下的方式来实现起飞的。

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实现飞控,空中悬停

最新版本的翼装飞行装置,将这两个问题圆满解决。根据报道,伊夫罗西通过空气动力学碳素可折叠翼装保持在高空的稳定水平飞行,他可以利用身体和手部油门操控飞行。

据悉,伊夫罗西背着的这台特殊喷气机翼,搭载了四台新的JetCatP550涡轮发动机,让罗西能以180公里/小时的速度垂直飞行。当时,他从一个升高的平台垂直起飞并在湖面上盘旋了几分钟、最后垂直降落。

而发动机专用喷嘴的设计采用了“基于与埃隆马斯克的SpaceX火箭相同的设计原理”。

郑祥明解释,最新版本的装置,飞控系统显然更加精密。要实现人在空中的悬停,可以通过飞控系统控制多个发动机喷管的动力来实现。这就好比我们常见的多旋翼无人机,在空中的飞行控制,也是通过调整多个旋翼的转速来实现的。

要实现起飞

必须满足两个条件

既然伊夫罗西可以一步步地让自己“飞起来”,我们普通人是不是也可以做到?郑祥明告诉记者,起飞必须要满足两个条件,首先是要产生足够的升力,能够让人飞起来,其次,还需要有一套飞控系统,控制在空中的姿态和轨迹。“比如现在很常见的多旋翼无人机和这一次伊夫罗西的翼装,控制方案就是不一样的。无人机调整的是转速,而伊夫罗西的发动机调整的应该是喷管的动力。”

去年,一位法国“钢铁侠”曾通过“足蹬‘风火轮’”的方式飞越了英吉利海峡。对此,郑祥明表示:“‘钢铁侠’的装备某种程度上有点类似大家见过的直升机,而伊夫罗西使用的装备更像是直升机和飞机结合体,不仅具备滑翔的能力,还可以空中悬停。”

“其实,要设计一套翼装飞行系统,航空专业的研究生完全可以在理论上做到。但伊夫罗西的突破便在于,将理论付诸实践。这不仅要有很大胆量,还需要高超的飞行技巧。”郑祥明告诉记者,科学家们正在抓紧研制适合普通人的单人飞行器,相信在未来,可以有更多的人像伊夫罗西这样,圆了自己的飞行梦想。

延伸阅读

早在汉代,中国人就有了飞天梦

其实,飞天的梦想不止是外国人的专属。中国人早在汉代开始了飞天的尝试,比1912年试图从埃菲尔铁塔上“起飞”的法国裁缝早了一千九百年。这一段故事被记录在了《汉书》里。《汉书王莽传》记载,王莽篡位建立新朝以后,北方匈奴时常犯边作乱,王莽下令招募“特种兵”担任抗敌勇士,有本事者可以破格使用,委以重任。于是有一天,来了一位自称可以飞的男子。“或言能飞,一日千里,可窥匈奴。莽辄试之,取大鸟翮为两翼,头与身皆著毛,通引环纽,飞数百步堕。”这位无名氏用鸟的羽毛做成了两只“翅膀”,将它们绑在自己身上,又模仿鸟类的模样,在头上和身体上插上羽毛。看上去特别不可思议,然而他真的飞了起来,虽然只飞了数百步,但确是古人尝试“翼装”的开始。

标签:飞行;喷气式飞人;飞天
责编:吕霞 崔欣
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