1樓:南國購
世界上最早的飛車
根據《蘇州府志》記載,在我國清朝時期(公元十七世紀),蘇州地區有位能工巧匠徐正明,用了近十年的時間,造出來一架帶旋轉飛翼的“飛車”。人坐在“飛車”的椅子上,用腳踩踏板,通過機械傳動旋翼,“飛車”居然離地一尺多高,騰空越過一條小河。
徐正明的“飛車”造好以後,沒有得到外界的贊助支援,其妻也頗有怨言,家境日益貧困艱難,沒辦法再繼續改進他設計的“飛車”。他死後,其妻悲憤欲絕,一氣之下就把那架“飛車”給燒了。可惜世界上最早的人力飛行器,就這樣湮沒失傳了。
根據上述簡單歷史記載,估計徐正明造出的“飛車”是一架靠人腳力量驅動的旋翼***。沒能最後完善的技術原因估計有三條:1.
古代使用的材料主要是鐵與木材,想必機身不輕。2.***都有個離地後的機身反作用力的自轉問題,估計當時沒能妥善解決。
3.***的氣動效率本身就比較低,人體的力量又太小,所以至今都沒能人研製出成功的人力***來。
據說我國明朝就有了“竹蜻蜓”這樣的旋翼玩具,後人拿它加以放大,用以研製人力直升飛機不是沒有可能。根據上述記載“--離地一尺多高,騰空越過一條小河。”,估計他在踩動“飛車”時,短時間的瞬間力量很大。
很可能是在居高臨下的河堤上,拼命起飛,在半滑翔的狀態下,越過了一條十幾米寬的小河。
現在的科技已經比明清時代要進步許多,連普通老百姓都可以買到鋁合金、不繡鋼和塑料、環氧樹脂等輕強材料,還有許多現成的運動器材與配件可以模仿和借用。在比古人如此優越許多的條件下,國人有沒有可能造出一架靠人力驅動的“飛車”出來,重複驗證古代傳說中的徐正明,哪怕能飛越個十幾米的水平距離也成。
本馬自幼迷戀航空飛翔,多年來私下自習航空原理,曾設計單人飛行器無數;深知在目前普通條件下,一般人在短時間內的最大力量,最多也只是夠自制“人力飛機”勉強起飛的,根本就沒有足夠的力量去維持繼續飛行;故把這類“人力飛機”叫做“跳跳蟲”。一般人的所謂成功,也就是在起飛後滑翔跳躍得比較遠點而已。
去年是人類的“航空百年”紀念年,南京市的老吳還將自制的水陸兩棲飛機試飛成功。一般個人要靠私人力量來搞一架標準的超輕型飛機比較困難,但要是搞一架能載人升空的超輕型特種飛行器還是有可能做到的。人力飛機是超輕型飛行器種類中的品種之一,其運動性質與自行車有點近似之處,如果加上小型發動機就是超輕型飛行器,故在此寫稿發帖徵集同好。
特種人力飛機的幾種形式:
1.自行車式:可以拿自行車改裝,就在公路跑車上加一至兩副薄板機翼與人體減阻整流罩。
這樣的人力飛機靠腳踩車輪加速前進,起飛後車輪懸空不再有效,“飛車”靠機翼在空中滑翔一小段距離後落地。這樣的“飛車”在人力飛行的早期較多見,例如2023年法國運動員泡林“跳越”過十一米距離的那架,就是典型的自行車加前後薄板機翼的形式。
2.常規固定翼飛機:飛行原理類似於常規的動力滑翔機,專門用特種材料製作,為講究效率設計得比較奇特古怪。
一般有前後機翼與機身,靠人力踩動的螺旋漿推進起飛,故可以在起飛後繼續飛行。比較成功的那架是美國人麥克格里迪設計的“蟬翼信天翁號”,它在2023年由自行車運動員艾倫駕駛,用兩個多小時飛越了37km寬的英法海峽。
3.撲翼機:據說鳥類的撲翼飛行比較高效率,維持飛行只要常規飛行的十分之一的動力,最早的航空飛行器有許多都是撲翼飛行設計,所以早年也有人把人力飛行成功的希望寄託在撲翼飛行方式上。
但人類對鳥類的撲翼飛行原理了解甚少,對於撲翼飛行的複雜化機翼更是沒有經驗,所以至今還沒有能撲翼飛行的載人飛機上天,更不用說是靠人力的撲翼飛行。
4.旋翼機:其難度比常規定翼飛機要大得多,結構與操縱也比常規定翼飛機要複雜化許多。
在常規定翼飛機橫渡英法海峽的二十多年後,似乎還沒有成功的人力旋翼機出現,真不知道當年徐正明的那架“飛車”是怎麼搞出來的;也許只是拼命狂踩之下瞬間起跳了一點點的木製“跳跳蟲”,但這也就令人很佩服很嚮往了。
一般定翼人力飛機起飛與飛行的幾種形式:
1.跳躍式起飛:多是加了飛翼與整流罩的自行車,機身輕薄阻力小,人力拼命踩動車輪加速到較高速度時,拉起機翼滑離地面一段距離。
因車輪離地後不再有推進作用,就靠機身的前進動能升空幾尺,滑翔個十幾米後落地。這類“飛車”在早期的人力飛機中比較多見。
2.蓄能起飛:海外早年有過,例如在腳踏上裝橡筋帶,或是在飛機上裝有蓄電池與電動機,起飛時將人力事先儲蓄的動能施放出來,以幫助飛機度過最困難的起飛階段。
這樣做會使飛機結構複雜化,重量有所增加;若按想嘗試飛行的現實來講,還不如加只小發動機來得簡單。
3.滑翔式飛行:機身特輕,滑翔效能特好,在短距離內用人踩車輪驅動“跳躍”離地,在高臺上滑翔下來。
其“飛行”距離不是靠人的力量,而是看高臺的離地高度,或者是在山頂上。實際上這是一種靠人力“起飛”的滑翔機,有時乾脆就在山坡上向下滑跑加速起飛。
4.常規飛行:飛機做得特別輕巧,機翼設計特別講究,靠人力踩動推進螺旋漿,漸漸將飛機加速到起飛速度。
這類飛機原理類似動力滑翔機,離地後可以繼續飛行;只是設計與結構、材料非常特別,要迎合人類的弱小力量,外觀設計也非常奇特,例如飛越英法海峽的那架便是。
人力飛機的動力結構與操縱:
一般人在一分鐘內可以發出的最大功率約1馬力,在十分鐘內可以發出的功率約半馬力,這樣弱小的動力騎自行車還馬馬虎虎,要想升空可是太難。一般人力飛機的動力結構很接近自行車,都是用腳踩方式出力,用鏈條傳輸動力。與自行車不同的是,常規固定翼人力飛機不靠車輪推動,而是靠螺旋漿推進飛機前進,因此鏈條傳動系統還要有轉向與變速機構。
人力飛機的飛行操縱與常規飛機原理相似,只是在具體結構措施上要講究技巧。較成功的機型多采用氣動效率較高的鴨式佈局,類似滑翔機那樣的操縱法。如果只是跳躍起飛滑行十幾米的自行車式人力飛機,結構與製作會簡單許多,操縱與試驗也簡單許多,甚至可以是將翼面固定到適中位置,能夠在空中呈拋物線般地“衝”一下的地步就行。。。
業餘愛好者可以考慮的幾種“非標人力飛車”方案:
1.類似於“跳跳蟲”式的人力定翼機:又可稱之為“人力飛彈”或是“人力飛車”,如果不打算長距離飛行,用輕便自行車就可以改裝。
其起飛的關鍵有五:一是起飛速度。二是有效翼面。
三是流線外形。四是好的起飛場地。五是狂人體力。
可以將自行車製作成帶機翼的飛彈形式,拼命加速到極限時,拉動翼面起飛,在空中滑翔一小段距離後降落地面;相信其樂趣比在地面上用人力飆車要瘋狂刺激得多。(要是還有“上進心”,等操縱效能試驗穩定後,在後面加一臺帶螺旋漿的小型發動機,也許就可以嘗試作飛行員的滋味了。)
2.類似於滑翔機的人力傘翼機:又可稱之為“動力滑翔”或是“人工助力滑翔”。
雖然不打算長距離飛行,但各項結構措施都不可少,用輕便自行車材料可以自行研製。其起飛的關鍵有三:一是迎風速度。
二是有效翼面。三是起飛地形。可以將小輪自行車改制成傘翼滑翔機形式,在山坡迎風地面略微加速,就可離地起飛。
其飛行主要方式與滑翔機差不多,但在空中有人力驅動螺旋漿,滑翔時可以多點機動性與留空時間。(要是操縱效能穩定,在後面加一臺小型發動機帶動螺旋漿,就是標準的動力滑翔機。)
3.充氣傘翼機:人力飛機升空最大的困難就是“飛機”太重,特別是在人類微弱的體力面前,人力飛機更需要較大的飛翼面積。
就當前業餘愛好者的條件狀況來說,飛翼做得越大,飛機的結構就越重,許多業餘愛好者失敗的原因就在於此。為解決機翼過重的問題,早年英國的貝爾金研製過幾架靠充氣保持翼形的傘翼機;機翼用特種不透氣的紡織品來做,整架飛機不到18kg重,在地面滑跑到24ma時就能順利起飛。
4.飛昇體式人力飛艇:既然靠充氣保持翼形的傘翼機可以做到“最大面積/最小重量”,那有條件的人乾脆就不如把“人力飛機”做成“飛昇體式人力飛艇”;將肥大密封的飛昇體式機翼裡面充滿氫氣或是氦氣,在空氣中的浮力還可以減輕一部分機身和人體的重量。
這樣一來,人的體力只要驅動水平螺旋漿,“飛昇體式人力飛艇”就可以緩緩實施機動飛行。。。
業餘愛好者研製“人力飛車”與試飛所要面臨的一些問題:
1.要是抱定常規飛機的模式,人的這點體力遠遠不夠。故研製“人力飛車”要當做是研製“特種超輕型飛行器”,這樣才有成功的可能性。
2.在設計之前就要決定好:這架東東是“跳跳蟲”還是“滑翔機”,跳躍起飛與滑翔飛行的結構設計各有偏重,模稜兩可的設計最難成功。
3.在早先設計中,先要考慮好機型、結構、強度、重量、升力、體力、等諸多因素,如果隨便做出靠體力狂拼,最多是隻“跳跳蟲”而已。
4.業餘愛好者研製“人力飛車”所必須具備的條件有:高智商的創新設計,非同一般的優質材料,必不可少的資金,精細準確的手工藝,耐心長久的製作,認真負責的助手,絕對無風無雨的好天氣與開闊平整的良好場地,熟練慎重的駕駛技巧,超乎常人的體力;其中隨便哪樣胡來一下,眨眼瞬間就會全盤皆輸。
所以,在沒有下定決心準備好這一切之前,輕易不要進入實施狀態。
5.有人說到“飛機”兩個字就深怕摔死,這也是許多飛行愛好者葉公好龍遲遲不敢沾邊的主要原因;其實“人力飛車”這點小東東,能飛起來就算是超級ok了,不會象真飛機試飛員那麼危險;要是萬一被摔一下,估計也就是騎山地車那樣的程度,傷極有限,大可不必擔心在先。(玩人力飛機的要是真能摔s,也該名留青史命有所值了。
)6.為了起飛需要減輕自重,多數人力飛機的結構非常地單薄,甚至可以說是象紙糊的大風箏那樣。面對著如此脆弱的飛行器,在裝配與搬動時需要特別小心謹慎,特別要嚴防飛行器在運輸的過程中就毀壞,需要一些有責任心與技術的助手。
試飛也是一樣,不要以為只要是有勁狂踩就行,這裡還有許多駕駛技巧問題,草莽漢子不宜沾邊。
7.“後事”的安排:這點也許有的人不會去想,但看南京市早年自制飛機的幾位飛行英豪,最後都面臨著無處可以試飛,或是試飛後若大個飛機無處可以存放的問題,還有試飛時有關部門前來干涉與索討罰款的麻煩。
這些都是前人制作飛機成功後的尷尬,也是許多飛行愛好者遲遲不願實施行動製造飛機的原因之一。
上述內容只是簡單扼要地泛泛而談,實際上私人研製人力飛機所需要的資料、精力、時間、場地、資金、材料、--等許多方面的問題,就是再寫上個幾十萬字也是講不完的。在此發帖簡單介紹,拋磚引玉徵集同好,有興趣願意消磨腦汁出義工的,不妨約個時間出來聚聚。
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