人力飛機

人力飛機

依靠人的體力驅動的飛機。人們曾模仿鳥類飛行試圖製造出靠人力驅動的飛機。滑翔機的出現推動了這一研製活動的進程。20世紀30年實現了短距離的平飛。60年代以後人力飛機的空機重量降低到30千克左右.單位機翼面積上的載荷與一般鳥類相同。使得實現較短距離的人力飛行有了可能。1979年美國的“蟬翼信天翁號“人力飛機首次完成了橫越英吉利海峽的飛行,平均時速12.7千米。

基本介紹

  • 中文名:人力飛機
  • 外文名:Human aircraft
  • 動力來源:人的體能
  • 最遠距離:116公里
  • 驅動:腳踏車式驅動機構
  • 起飛方式:跳躍式起飛,滑翔式起飛等
研發歷程,分類,動力結構,起飛形式,跳躍式起飛,蓄能起飛,滑翔式飛行,常規飛行,型號舉例,“信天翁”號,墨子號,

研發歷程

人力飛機是依靠人的體力驅動的飛機。研製人力飛機比研製依靠發動機推動的固定翼飛機更具有挑戰性,也更能體現人體的作用。 飛機誕生不久,人們就開始研製人力飛機。他們將小型飛機改裝成人力飛機,加裝腳踏車傳動裝置,或者乾脆在腳踏車上裝上機翼和尾翼,實現了短距離的飛行。1935年,德國人海斯勒設計了一架類似滑翔機的人力飛機,它是第一架現代意義上的人力飛機,試飛時飛出了120米的距離,留空時間17秒。
20世紀50年代以後,隨著輕型材料的進步和結構技術的發展,人力飛機的研製進入了一個新的發展時期。1961年11月,英國南安普頓大學研製的“南安普頓”號人力飛機完成了首次飛行,最遠飛行了622米。這架飛機奠定了現代人力飛機的設計特點:採用大展弦比機翼、輕型材料、腳踏車加滑翔機的設計。此後,英國人又設計出“海鴨”號、“木星”號,後者創造了1000米的飛行記錄。1966年日本人製成“紅雀”號人力飛機。1976年,又設計製造了優良的“白鶴”號,並創造了飛行距離2093米的紀錄。 美國的人力飛機研製晚於歐洲和日本,但是成就卻很高。1979年,美國人麥克里迪設計出“蟬翼信天翁”號人力飛機。同年6月12日,艾倫駕駛它成功地飛越英吉利海峽,歷時2小時50分鐘,飛行距離37千米,這次飛行是人類飛行史上的一次創舉。目前,人力飛機仍然處於發展的初級階段,可望在體育娛樂方面得到首先套用。

分類

腳踏車式
可以拿腳踏車改裝,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1921年法國運動員泡林“跳越”過十一米距離的那架,就是典型的腳踏車加前後薄板機翼的形式。
人力飛機人力飛機
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1979年由腳踏車運動員艾倫駕駛,用兩個多小時飛越了37km寬的英法海峽。
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托在撲翼飛行方式上。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。
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”是怎么搞出來的;也許只是拚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。

動力結構

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,這樣弱小的動力騎腳踏車還馬馬虎虎,要想升空可是太難。一般人力飛機的動力結構很接近腳踏車,都是用腳踩方式出力,用鏈條傳輸動力。與腳踏車不同的是,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。
人力飛機人力飛機
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。較成功的機型多採用氣動效率較高的鴨式布局,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腳踏車式人力飛機,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“沖”一下的地步就行。

起飛形式

跳躍式起飛

多是加了飛翼與整流罩的腳踏車,機身輕薄阻力小,人力拚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。
人力飛機人力飛機

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。

滑翔式飛行

機身特輕,滑翔性能特好,在短距離內用人踩車輪驅動“跳躍”離地,在高台上滑翔下來。其“飛行”距離不是靠人的力量,而是看高台的離地高度,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。

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。

型號舉例

“信天翁”號

1979年6月12日清晨5時51分,一架人力飛機出現在英吉利海峽上方並成功飛躍而過。這架命名為“信天翁”號的人力飛機是由26歲的美國腳踏車運動員布萊恩·艾倫駕駛。飛機從福克斯——英國南部一座小鎮起飛,降落在法國格里內角海灘之上。
這架飛機並沒有尾翼,只有一對細長的機翼,翼展長約30米,飛機上沒有發動機,靠的是一套腳踏機構,這套機構是用塑膠鏈條傳動的,通過鏈條帶動機翼後麵塑料製成的螺旋槳。而最初的動力就是飛行員的腳踏動力。
1978年,英國皇家航空學會宣布了新的克萊默獎——以10萬英鎊獎給第一架飛越英吉利海峽的人力飛機。重金之下必有勇夫,這才有了艾倫橫渡英吉利的行為,此次飛行總計時2小時49分,航程37公里,全程距離海面的高度不到一米,可謂是驚險,不愧為航空歷史上的一次奇蹟。

墨子號

經民航局批准,“墨子號”於2011年3月底在奉賢海灣試飛並取得成功。當時飛行126米,騰起高度2.6米,航速7m/s,試飛者就是毛一青本人。從一般意義上講,人力飛機目前還不具備商用價值,但它其中的一些技術卻對今後製造太陽能飛機至關重要。‘墨子號’研發成功之後,下一步我們將著手研發由太陽能驅動的飛機。如果進展順利,太陽能飛機將能在一定程度上取代通信衛星

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