據《蘇州府誌》記載,清代(公元17世紀),蘇州能工巧匠許花了近十年時間,造出了壹輛帶旋轉飛翼的飛行汽車。人坐在“飛行汽車”的椅子上,用腳踩踏板,通過機械驅動旋翼。“飛行汽車”實際上離地面壹英尺多高,飛過壹條小河。
許的“飛行汽車”造出來後,沒有得到外界的贊助和支持,妻子也怨聲載道。他的家庭越來越貧窮和困難,所以他不能繼續改善他的“飛行汽車”。他死後,妻子傷心欲絕,壹怒之下將“飛行車”燒毀。可惜世界上最早的人力飛行器就這樣失傳了。
根據以上簡單的歷史記載,估計許的“飛行汽車”是壹種用人的雙腳驅動的旋翼直升機。估計沒有最終完善的技術原因有三:1。古代用的材料主要是鐵和木頭,所以機身壹定要輕。2.直升機離地後有壹個機身反作用力的旋轉問題。估計當時沒有妥善解決。3.直升機本身的氣動效率比較低,人體的力量太小,所以從來沒有人研制成功過人形直升機。
據說中國明代就有類似“竹蜻蜓”的旋翼玩具,後人將其放大,研制出人形直升機也不是沒有可能。根據上面的記載,“——離地壹尺多,飛過壹條小河。”估計他踩上“飛車”的時候,不壹會兒力量就很大了。大概是在居高臨下的河堤上,他不顧壹切地起飛,以半滑翔的狀態跨過了壹條十幾米寬的河。
現在的科技比明清時期進步了很多。即使是普通人也能買到鋁合金、不銹鋼、塑料、環氧樹脂等輕而強的材料,還有很多現成的運動器材和配件可以模仿借鑒。在如此優越於古人的條件下,中國人有沒有可能造出人力驅動的“飛行汽車”,反復驗證傳說中的許鄭明,哪怕能飛過十幾米的水平距離?
這匹馬從小就癡迷於航空飛行。他私下研究航空原理多年,設計過無數的單人飛行器。我知道在目前的普通條件下,壹般人短時間內的最大力量只夠讓壹架“人飛機”勉強起飛,根本沒有足夠的力量維持飛行;所以這種“人面”被稱為“跳蟲”。普通人所謂的成功,不過是起飛後滑翔跳躍得更遠壹點而已。
去年是人類航空百年,南京老吳試飛成功壹架自制水陸兩棲飛機。個人很難靠私人努力造出壹架標準的超輕型飛機,但造出壹架可以載人上太空的超輕型特種飛機還是有可能的。人力飛機是超輕型飛機的壹種,其運動特性與自行車有些相似。如果加上小發動機,就是超輕型飛機,這裏寫貼壹下就好了。
幾種特殊的人類飛機:
1.自行車型:可以改裝自行車,在公路跑車上加裝壹到兩個薄板翼和人力減阻整流罩。這種人力飛機是靠踩輪子加速的。起飛後車輪懸空,不再有效。“飛行汽車”靠翅膀在空中滑行壹小段距離,然後著陸。這種“飛行汽車”在人類飛行早期較為常見。比如1921,法國運動員“跳”過了11米的距離,就是典型的前後翼薄的自行車。
2.常規固定翼飛機:飛行原理和常規動力滑翔機差不多,都是特殊材料特制的,為了效率設計的很奇怪。壹般有前後翼和機身,靠人力踩踏的螺旋槳推進起飛,所以起飛後還能繼續飛行。比較成功的是美國人邁克·格裏迪設計的“知了信天翁”。它由自行車手艾倫在1979駕駛,用兩個多小時飛越了英法之間37公裏寬的海峽。
3.撲翼機:據說鳥類的撲翼飛行效率比較高,維持飛行的動力只有常規飛行的十分之壹。最早的航空飛行器很多都是用撲翼飛行設計的,所以早些年就有人把人類飛行成功的希望寄托在撲翼飛行上。而人類對鳥類的撲翼飛行原理知之甚少,對撲翼飛行復雜的翅膀毫無經驗。到目前為止,還沒有能飛撲翼的有人駕駛飛機,更不用說依靠人力撲翼飛行了。
4.旋翼機:其難度比常規固定翼飛機大得多,結構和操作也比常規固定翼飛機復雜得多。用機翼飛機穿越英法海峽20多年,似乎還沒有成功的人類旋翼機。真不知道許的“飛車”是怎麽做出來的。也許只是壹只木質的“跳蟲”,在瘋狂的壹步下瞬間跳了壹點點,但也是令人敬佩和向往的。
通用固定翼有人機的幾種起飛和飛行形式;
1.跳躍起飛:大部分是帶飛翼和整流罩的自行車。機身輕薄,阻力小。當人力拼命踩輪子加速到更高速度時,機翼被拉起,滑離地面壹定距離。因為輪子離開地面後沒有推進功能,靠機身向前的動能起飛幾英尺,滑行十幾米後著陸。這種“飛行汽車”在早期的人類飛行器中較為常見。
2.儲能起飛:早些年發生在海外,比如在踏板上安裝橡皮筋,或者在飛機上安裝電池和電機。起飛時,人力提前節省下來的動能被釋放出來,幫助飛機度過最艱難的起飛階段。這樣做會使飛機結構復雜化,增加重量;根據試飛的實際,加個小發動機比較好。
3.滑翔飛行:機身很輕,滑翔性能很好。在短距離內,人們踩著輪子驅動“跳”離地面,在高高的平臺上向下滑行。它的“飛”的距離不是靠人的力量,而是靠高臺離地的高度,或者說在山頂。其實這是壹種靠人力“起飛”的滑翔機,有時候只是簡單的滑下山坡加速起飛。
4.常規飛行:飛機極輕,機翼設計特別精致。通過人力踩螺旋槳,使飛機逐漸加速到起飛速度。這種飛行器的原理類似於動力滑翔機,離開地面後還能繼續飛行;只是設計、結構、材料都很特別,外觀設計也很奇怪,以迎合人類弱小的力量,比如飛越英法海峽的那架。
人力飛機的動力結構和控制:
壹般人壹分鐘能發出的最大功率約為1馬力,十分鐘能發出的功率約為半馬力。這麽弱的力量騎自行車壹般,但是起跳太難了。壹般人力飛機的動力結構和自行車很接近,動力是靠腳踏用鏈條傳遞的。與自行車不同,常規的固定翼人力飛行器是靠螺旋槳推進,而不是輪子,所以鏈傳動系統也需要轉向和變速機構。
人力飛機的飛行控制原理與常規飛機類似,但在具體的結構措施上需要講究技巧。比較成功的飛機多采用氣動效率高的鴨式布局,類似滑翔機的控制方式。如果只是壹個十幾米跳躍、起飛、滑行的自行車式人飛機,結構和制造會簡單很多,操作和測試也會簡單很多。甚至可以是翼面固定在壹個適中的位置,能以拋物線的方式在空中“狂奔”。。。
業余愛好者可以考慮的幾種“非標準人力飛行汽車”方案;
1.它類似於“跳蟲”式的人形固定翼機:也可稱為“人形導彈”或“人形飛車”。如果不打算長途飛行,可以用輕便自行車改裝。它的起跳有五個關鍵:壹是起跳速度。二是有效翼面。第三是流線造型。第四是好的起飛場地。第五是瘋子的體力。自行車可以做成帶翅膀的導彈,在拼命加速到極限的時候,拉著翅膀起飛,在空中滑行壹小段距離後降落地面;我相信它的樂趣比在地面上用人力賽車要瘋狂得多。如果還有“上進心”,操控性能測試穩定後,在後面加壹個帶螺旋槳的小發動機,說不定可以嘗試當飛行員。)
2.類似滑翔機的人體滑翔傘:也可稱為“動力滑翔”或“人工輔助滑翔”。雖然不打算長途飛行,但所有的結構措施都是不可或缺的,可以用輕型自行車材料自行開發。它的起飛有三個關鍵:壹是迎風速度。二是有效翼面。第三是起飛地形。滑板車可以改造成滑翔傘,在山坡迎風面稍微加速就可以從地面起飛。它的主要飛行方式類似滑翔機,但在空中有壹個人力驅動的螺旋槳,所以在滑翔時可以有更大的機動性,留出更多的空時。(如果操控性能穩定,在後面加個小發動機驅動螺旋槳就是標準動力滑翔機了。)
3.充氣式翼傘機:人力飛機起飛最大的困難是“飛機”太重,尤其是面對人類體力較弱的情況,人力飛機需要更大的飛翼面積。就目前的業余條件來說,飛翼越大,飛機結構越重,這是很多業余愛好者失敗的原因。為了解決機翼超重的問題,英國貝爾金公司早些年開發了幾款翼傘機,通過充氣來保持機翼。翅膀是由特殊的密封紡織品制成的。全機重量不到18KG,滑行到地面24MA也能順利起飛。
4.飛行人類飛艇:既然翼形降落傘可以通過充氣達到“最大面積/最小重量”,有條件的人不妨把“人類飛機”做成“飛行人類飛艇”;充入氫氣或氦氣,在空氣中的浮力還可以減輕機身和人體的部分重量。這樣,只要人的體力驅動水平推進器,“飛行人類飛艇”就可以慢慢進行機動飛行。。。
業余愛好者在研制“人力飛行汽車”和飛行試驗中面臨的壹些問題:
1.如果堅持常規飛機的模式,人的體力遠遠不夠。所以“人類飛行汽車”的研制應該算是“特種超輕型飛機”的研制,這樣才有成功的可能。
2.在設計之前,需要決定這個東東是“跳蟲”還是“滑翔機”。跳躍起飛和滑翔飛行的結構設計有偏差,模棱兩可的設計最難成功。
3.在前期設計時,首先要考慮很多因素,比如型號、結構、強度、重量、升力、體力等。如果靠體力胡亂努力,最多只會“跳來跳去”。
4.業余愛好者開發“人力飛行汽車”必須具備以下條件:高智商的創新設計、超常的優質材料、必不可少的資金、精密準確的工藝品、耐心長久的制作、認真負責的助手、絕對無風的天氣、開闊平坦的場地、熟練謹慎的駕駛技術、超常的體力;如果妳和他們中的任何壹個亂來,妳會在壹瞬間失去壹切。所以,在下定決心做好這壹切準備之前,不要輕易進入實施狀態。
5.有人壹說“飛機”二字就怕摔死,這也是很多飛行愛好者葉公·龍浩不敢碰它的主要原因;其實“人類飛行汽車”這個小東西如果會飛就超級OK,不會像真的飛機試飛員那麽危險;萬壹摔了,估計是騎山地車,傷勢極其有限,先不用擔心。(如果壹個拳手真的能投出S,那就該載入史冊了。)
6.為了起飛,必須減輕自重。大部分人力飛行器的結構都很薄,甚至可以說像壹個紙糊的大風箏。面對如此脆弱的飛機,我們在組裝和移動時需要非常小心,尤其是要防止飛機在運輸過程中遭到破壞,我們需要壹些負責任的技術助手。飛行試驗也是如此。不要以為只要用力踩就行了,這裏還有很多駕駛技術問題,壹個不小心的人去碰是不合適的。
7.“來世”的安排:可能有人不會想到這壹點,但早年在南京自制飛機的幾位飛行英雄,最終都面臨著無處試飛,或者試飛後大飛機無處存放,以及試飛時有關部門上門幹涉並要求罰款的麻煩。這些都是前輩們制造飛機成功後的尷尬,也是很多飛行愛好者不願意采取行動制造飛機的原因之壹。
以上內容只是簡單總結。其實很多問題比如信息、精力、時間、場地、資金、材料等。私人開發人力飛機所需要的東西是無窮無盡的,即使寫了幾十萬字。在這裏貼壹個簡介,征集相同的興趣愛好。如果妳有興趣,願意絞盡腦汁做誌願者,不妨約個時間聚壹聚。