人力飞机

更新时间:2022-08-25 12:03

依靠人的体力驱动的飞机。人们曾模仿鸟类飞行试图制造出靠人力驱动的飞机。滑翔机的出现推动了这一研制活动的进程。20世纪30年实现了短距离的平飞。60年代以后人力飞机的空机重量降低到30千克左右.单位机翼面积上的载荷与一般鸟类相同。使得实现较短距离的人力飞行有了可能。1979年美国的“蝉翼信天翁号“人力飞机首次完成了横越英吉利海峡的飞行,平均时速12.7千米。

研发历程

人力飞机是依靠人的体力驱动的飞机。研制人力飞机比研制依靠发动机推动的固定翼飞机更具有挑战性,也更能体现人体的作用。 飞机诞生不久,人们就开始研制人力飞机。他们将小型飞机改装成人力飞机,加装自行车传动装置,或者干脆在自行车上装上机翼和尾翼,实现了短距离的飞行。1935年,德国人海斯勒设计了一架类似滑翔机的人力飞机,它是第一架现代意义上的人力飞机,试飞时飞出了120米的距离,留空时间17秒。

20世纪50年代以后,随着轻型材料的进步和结构技术的发展,人力飞机的研制进入了一个新的发展时期。1961年11月,英国南安普顿大学研制的“南安普顿”号人力飞机完成了首次飞行,最远飞行了622米。这架飞机奠定了现代人力飞机的设计特点:采用大展弦比机翼、轻型材料、自行车加滑翔机的设计。此后,英国人又设计出“海鸭”号、“木星”号,后者创造了1000米的飞行记录。1966年日本人制成“红雀”号人力飞机。1976年,又设计制造了优良的“白鹤”号,并创造了飞行距离2093米的纪录。 美国的人力飞机研制晚于欧洲和日本,但是成就却很高。1979年,美国人麦克里迪设计出“蝉翼信天翁”号人力飞机。同年6月12日,艾伦驾驶它成功地飞越英吉利海峡,历时2小时50分钟,飞行距离37千米,这次飞行是人类飞行史上的一次创举。目前,人力飞机仍然处于发展的初级阶段,可望在体育娱乐方面得到首先应用。

分类

自行车式

可以拿自行车改装,就在公路跑车上加一至两副薄板机翼与人体减阻整流罩。这样的人力飞机靠脚踩车轮加速前进,起飞后车轮悬空不再有效,“飞车”靠机翼在空中滑翔一小段距离后落地。这样的“飞车”在人力飞行的早期较多见,例如1921年法国运动员泡林“跳越”过十一米距离的那架,就是典型的自行车加前后薄板机翼的形式。

常规固定翼飞机

飞行原理类似于常规的动力滑翔机,专门用特种材料制作,为讲究效率设计得比较奇特古怪。一般有前后机翼与机身,靠人力踩动的螺旋浆推进起飞,故可以在起飞后继续飞行。比较成功的那架是美国人麦克格里迪设计的“蝉翼信天翁号”,它在1979年由自行车运动员艾伦驾驶,用两个多小时飞越了37km宽的英法海峡。

扑翼机

据说鸟类的扑翼飞行比较高效率,维持飞行只要常规飞行的十分之一的动力,最早的航空飞行器有许多都是扑翼飞行设计,所以早年也有人把人力飞行成功的希望寄托在扑翼飞行方式上。但人类对鸟类的扑翼飞行原理了解甚少,对于扑翼飞行的复杂化机翼更是没有经验,所以至今还没有能扑翼飞行的载人飞机上天,更不用说是靠人力的扑翼飞行。

旋翼机

其难度比常规定翼飞机要大得多,结构与操纵也比常规定翼飞机要复杂化许多。在常规定翼飞机横渡英法海峡的二十多年后,似乎还没有成功的人力旋翼机出现,真不知道当年徐正明的那架“飞车”是怎么搞出来的;也许只是拼命狂踩之下瞬间起跳了一点点的木制“跳跳虫”,但这也就令人很佩服很向往了。

动力结构

一般人在一分钟内可以发出的最大功率约1马力,在十分钟内可以发出的功率约半马力,这样弱小的动力骑自行车还马马虎虎,要想升空可是太难。一般人力飞机的动力结构很接近自行车,都是用脚踩方式出力,用链条传输动力。与自行车不同的是,常规固定翼人力飞机不靠车轮推动,而是靠螺旋浆推进飞机前进,因此链条传动系统还要有转向与变速机构。

人力飞机的飞行操纵与常规飞机原理相似,只是在具体结构措施上要讲究技巧。较成功的机型多采用气动效率较高的鸭式布局,类似滑翔机那样的操纵法。如果只是跳跃起飞滑行十几米的自行车式人力飞机,结构与制作会简单许多,操纵与试验也简单许多,甚至可以是将翼面固定到适中位置,能够在空中呈抛物线般地“冲”一下的地步就行。

起飞形式

跳跃式起飞

多是加了飞翼与整流罩的自行车,机身轻薄阻力小,人力拼命踩动车轮加速到较高速度时,拉起机翼滑离地面一段距离。因车轮离地后不再有推进作用,就靠机身的前进动能升空几尺,滑翔个十几米后落地。这类“飞车”在早期的人力飞机中比较多见。

蓄能起飞

海外早年有过,例如在脚踏上装橡筋带,或是在飞机上装有蓄电池与电动机,起飞时将人力事先储蓄的动能施放出来,以帮助飞机度过最困难的起飞阶段。这样做会使飞机结构复杂化,重量有所增加;若按想尝试飞行的现实来讲,还不如加只小发动机来得简单。

滑翔式飞行

机身特轻,滑翔性能特好,在短距离内用人踩车轮驱动“跳跃”离地,在高台上滑翔下来。其“飞行”距离不是靠人的力量,而是看高台的离地高度,或者是在山顶上。实际上这是一种靠人力“起飞”的滑翔机,有时干脆就在山坡上向下滑跑加速起飞。

常规飞行

飞机做得特别轻巧,机翼设计特别讲究,靠人力踩动推进螺旋浆,渐渐将飞机加速到起飞速度。这类飞机原理类似动力滑翔机,离地后可以继续飞行;只是设计与结构、材料非常特别,要迎合人类的弱小力量,外观设计也非常奇特,例如飞越英法海峡的那架便是。

型号举例

“信天翁”号

1979年6月12日清晨5时51分,一架人力飞机出现在英吉利海峡上方并成功飞跃而过。这架命名为“信天翁”号的人力飞机是由26岁的美国自行车运动员布莱恩·艾伦驾驶。飞机从福克斯——英国南部一座小镇起飞,降落在法国格里内角海滩之上。

这架飞机并没有尾翼,只有一对细长的机翼,翼展长约30米,飞机上没有发动机,靠的是一套脚踏机构,这套机构是用塑料链条传动的,通过链条带动机翼后面塑料制成的螺旋桨。而最初的动力就是飞行员的脚踏动力。

1978年,英国皇家航空学会宣布了新的克莱默奖——以10万英镑奖给第一架飞越英吉利海峡的人力飞机。重金之下必有勇夫,这才有了艾伦横渡英吉利的行为,此次飞行共计时2小时49分,航程37公里,全程距离海面的高度不到一米,可谓是惊险,不愧为航空历史上的一次奇迹。

墨子号

经民航局批准,“墨子号”于2011年3月底在奉贤海湾试飞并取得成功。当时飞行126米,腾起高度2.6米,航速7m/s,试飞者就是毛一青本人。从一般意义上讲,人力飞机目前还不具备商用价值,但它其中的一些技术却对今后制造太阳能飞机至关重要。‘墨子号’研发成功之后,下一步我们将着手研发由太阳能驱动的飞机。如果进展顺利,太阳能飞机将能在一定程度上取代通信卫星

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