像鸟儿一样飞起来?未来你也可以
2020-02-29 11:28:19

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。  扬子晚报/紫牛新闻记者 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Jetcat P400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:

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。

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。

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JetCat P550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。


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