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美单人飞行器有超静音特性 可用于特种部队作战

归档日期:11-19       文本归类:导引飞行器      文章编辑:爱尚语录

  在希腊神话中,曾有一位名叫伊卡洛斯的人想要逃离克里特岛,他与其父代达罗斯用蜡将羽毛粘成了一对翅膀,像鸟一样飞了起来。这个故事的结局并不完美,伊卡洛斯翅膀上的封蜡在飞行中被太阳晒化,他也掉进了海里,再也无法飞翔。

  时间进入2010年,“伊卡洛斯之翼”进化成了一种新型的电力驱动单人飞机,也许,它会让你真的像小鸟一样在天空中翱翔。

  美国国家航空航天局(NASA)近日公布了一种仅供一个人飞行的电力驱动隐形飞机——“海雀(Puffin)”的数字视频,这种超静音、可悬浮的概念飞机,使用了碳纤维复合材料,外形上看起来像一套飞行服或是带了个座位的飞行背包,它将会大大改变我们对“飞行”概念的传统认知。

  NASA的兰利研究中心位于弗吉尼亚州汉普顿市,这里的航空航天工程师马克·摩尔是“海雀”设计团队的一员,他和来自美国国家航空航天局、麻省理工学院、佐治亚理工学院、美国航空航天研究所,以及M-DOT航天公司的同事一起提出了这个奇妙的创意。

  “如果你见过地面上的海雀,就会发现它看起来相当笨拙,翅膀也太小,似乎不能飞行,而我们的飞机看起来就跟自然界中的海雀一样。” 对为什么将飞机命名为“海雀”,摩尔解释说:“它被称为自然界中最环保的鸟类,因为它会把自己的排泄物隐藏起来。我们设计的飞机也很环保,因为它基本上没有排放出什么尾气。此外,海雀大多趋于独居,只有在陆地上进行交配时才会聚集在一起,而我们的飞机正是一个单人操作的装置。”

  从某种程度上来说,“海雀”相当于私人版的V-22“鱼鹰”,后者是集直升机和固定翼飞机优点于一身的倾斜旋翼机,在提高美军两栖作战能力及全球作战保障能力等方面被寄予厚望。“海雀”的机翼也采用了这一设计概念,只不过其设计更简洁、更低调,关键的悬停、超静音和垂直起降功能也不比“鱼鹰”逊色。

  当停降在地面时,“海雀”的尾部能分开变成四条腿,以充当机体的起落架,确保它能稳稳站立。当飞行员准备起飞时,机翼上的襟翼会倾斜,以便使2.3米宽的螺旋桨旋翼产生的上升气流发生偏移,这样就可以确保飞机在起飞前一直停留在地面上并做好起飞准备,同时也可以防止乱流将其刮倒。当它垂直起飞上升后,先悬停,然后俯身进行水平飞行,此时,飞行员采用俯卧姿势,犹如趴在滑翔机内一样。当降落时,它的四条外伸弹性腿架将会扩展开来,以支撑这架机身长达3.7米,翼幅4.1米的飞机。

  “海雀”由碳纤维复合材料制造而成,机身重量为135公斤(不包括45公斤重的可充电磷酸锂电池)。在理论上,“海雀”的巡航速度为240公里/小时,而极限速度则超过480公里/小时。其飞行高度也没有上限——由于它不像气体发动机那样需要吸气,因此在空气稀薄的地方飞行也不会受到限制——现有条件下,在电能减少迫使其下降前,它的飞行高度可达到约9150米。

  尽管使用现今最先进的锂电池,“海雀”的样机也仅能达到80公里左右的航程,马克·摩尔表示,研究人员正计划在未来5至7年内将现有电池的能量密度提升3倍,到2017年,“海雀”的航程达到240公里应当不成问题。

  “海雀”在设计上选用了电动机,而非内燃机作为动力装置,主要是因为电动机不论其尺寸大小,总能保证动力效率,而内燃机受到体积限制,体积越小,其效率就会变得越低;并且,由于运动机件少,电动机的可靠性约可达到活塞发动机的10倍,甚至是20倍以上。并且,与效率仅为18%~23%的内燃机相比,电动机的动力效率高达95%。因此,这种电动飞机只需60马力的发动机就可以将一个人提升起来。这意味着,电动飞机比普通飞机具有更优的静音效果——当它飞行到150米左右的高空时,其噪音为50分贝,这跟一般人说话的音量差不多。

  “海雀”配备了两个电动机,其中任何一个电动机一旦失灵,另一个还能给主旋翼提供足够的动力。在紧急情况下,飞机还可以进行强迫性紧急硬着陆,因为它的起落支架足以承受全部负荷的冲力,而不仅仅是缓冲飞行员。在这点上,“海雀”与其它一些单人飞行器有很大的不同。

  超静音的特性使得“海雀”具备了潜在的特殊军事功能,可以作为特种部队和其他部队执行秘密军事任务的理想选择:由于电动机的效率非常之高,但它们产生的热量却很低,这就意味着它们在执行军事任务时的热信号非常低,从而达到很高的红外隐形效果;同时,电动机也不像内燃机那样在引擎附近需要大量冷空气来降低热量,从而有效地减少了空气阻力带来的影响。事实上,设计者的最初目的就是让它能够从潜艇上起飞,如果将其设定为无人驾驶的模式,还可以进行物资运输。

  更加安静也意味着它具有更加大众化的应用前景,比如在个人旅行和快递服务领域。起降“海雀”的机场可以位于人口中心附近,甚至建在住宅区里面,而不用担心会造成扰民,这样可以显著减少城市中的通勤时间。

  美国飞机飞行效率比较基金会(CAFE)主席布瑞恩·希里表示:“海雀是一种令人兴奋的设计概念,它的身上集合了许多当前先进的技术。在我看来,如果海雀要成为一个可市场化的大众机型,还需要为其设计出一个常规的座椅、一些杯架,以及一个较短的滑行跑道和正面着陆舱门。不过,开启人们的想象力才是关键的第一步。”该基金会位于美国加利福尼亚州的圣罗莎,每年都会举办一次电动飞机研讨会。

  在今年三月份之前,NASA的研究人员计划完成一架大小为“海雀”三分之一大小的悬浮式测试样机,在那之后的三个月里,他们将考察它从巡航到悬浮飞行的转换性能。不过,他们的目光已经不再仅仅停留在现有的“海雀”上。项目组接下来的计划是给原型机装上不止两对旋翼,这样可以在当其中一个旋翼被枪炮击中时,其余的系统还可以发挥作用,让飞机保持正常运作。

  全球各地的发明家一直都在努力研制供个人使用的空中交通工具。比如,美国加州的Samson Motorworks公司就一直在开发一种陆空两用的摩托车,这相当于放在私人车库里的一架飞机——其采用的是鸭嘴式造型,后部装有大的飞机机翼,前部还有水平翼。目前,该公司提出了两种设计款式,其中一个型号名为Skybike,采用缩叠式机翼的设计,另一个名为Switchblade的型号则采用可折叠的剪刀式机翼。这两款机型均配置有前后碟式制动、玻璃驾驶舱、雷电保护系统、副点火电池系统、导航无线电、航道校正等设备。Switchblade在陆地上的速度可超过155公里/小时,在空中飞行时达到215公里/小时;而Skybike在陆地上的速度可达到128公里/小时,飞行时则为209公里/小时。

  Terrafugia公司则开发了“变形者”,其创新之处在于拥有可折叠的机翼。驾驶者只需按一个按钮,机翼便会自动展开,30秒内即可从汽车变形为飞机。除变形速度快外,它还耗油少,十分经济,每升汽油空中行驶距离约为12.75公里,巡航时速可达185公里,陆上最高时速可达128公里。由于使用无铅汽油,“变形者”只需去普通加油站加油即可。Terrafugia公司介绍说,收起机翼后,“变形者”和普通汽车大小相近,可存放在车库中。

  此外,荷兰人约翰·巴克也开发了一种“飞行汽车”,使用汽油引擎,供一人乘坐。在陆地上,它形似概念三轮机动车,路面最高时速可达200公里。它飞行的秘密藏在顶部和尾端,那里有可折叠的叶轮、推进器和机尾。这样一套简单飞行装备可保证飞行汽车在5秒内从静止状态加速到时速90公里,飞行时速最高达190公里。飞行汽车可到达空中1200米高度,加满油后一次最远可飞行近550公里。飞行汽车起飞滑行只需50米,着陆滑行甚至不到5米。在空中,飞行汽车像极了007系列电影《雷霆谷》里肖恩·康纳利驾驶的小型旋翼飞机,其顶部叶轮可调整转速以控制飞行高度,尾部的推进器负责提供前行动力,获专利的自动平衡装置可保证飞行汽车转弯时自动倾斜。《环球》杂志

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