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解析《沙丘》扑翼机,理论上完全能够实现,为何一直也造不出来?

来源:网络整理 时间:2023/5/13 7:12:46 【kenbest】

如果从达芬奇在自己的手稿上绘出第一架扑翼机开始算起了,扑翼机作为工程问题被人类研究的历史已经超过了500年。前不久热映的电影《沙丘》,人们在银幕中又看到了扑翼机的身影。实际上扑翼机出现在科幻作品中的历史太久了,我们连科幻电影都不用提,我们就说一说朋友们可能喜欢的动画片。比如说天空之城、风之谷,我们都...…

如果从达芬奇在自己的手稿上绘出第一架扑翼机开始算起了,扑翼机作为工程问题被人类研究的历史已经超过了500年。前不久热映的电影《沙丘》,人们在银幕中又看到了扑翼机的身影。实际上扑翼机出现在科幻作品中的历史太久了,我们连科幻电影都不用提,我们就说一说朋友们可能喜欢的动画片。比如说天空之城、风之谷,我们都看到过扑翼飞行器的身影。

事实上,人类从开始准备飞行的时候,就是按照扑翼机的路线走的,因为人类是试图模仿飞鸟的扑翼动作来离开土地。但是有意思的是,虽然人类在将近120年前就发明了动力飞行器,而且是载人的,可以可控飞行的,但是直到今天飞机已经诞生了将近120年,但是人类仍然没有开发成功扑翼飞机。我指的不是小型的模型,就像孩子们在广场上玩的那种,我指的是可以载人的,能够持续可控飞行的大型扑翼飞行器。到今天为止,其实人类仍然没有获得成功。

虽然有一些大学一直在研究动力扑翼载人飞行器据说有的说自己已经在2006年取得了离地并且持续飞行,但事实上这个结果仍然是不被确信的,因为以目前的这个状态还拿不出充分的证据来证明他已经在扑翼动力飞行器上获得了可以被证明的成功。

加拿大曾经做了这样一个飞行器,一直在跑道上滑跑扑翼,然后小幅度的跳跃就像是100多年前,人类在尝试制造飞机一样的有趣,而且显得笨拙,但是它并没有实现真正的持续可控飞行。这是一个重大的遗憾,但是我们回过头来看,为什么我们能制造飞机却没有制造出扑翼飞行器呢。严格地说,扑翼飞行器是一种采用柔性机翼以扑翼动作完成离地,并且提供可持续飞行的动力的一种飞行器,这种飞行器跟飞机是有很大的差别。

严格地说,我们现在的飞机只是扑翼飞行器在离地以后把翅膀固定在某一个形态的一种飞行器。我们人类已经在我们的飞机上使了各种办法。比如说,我们也想让我们的飞机的翅膀具有更多的适应度,我们制造了可变后掠翼的飞机,在飞机上安装了前缘机翼后缘襟翼。总之是希望飞机的机翼可以随着环境的变化做出一些基本的形状改变。

但即便如此,这个难度已经非常大。如果你想让机翼以扑翼的方式,让数百吨的飞机离开土地是否可能呢?我只能说从科学上讲,这是完全可能的,但是从人类现有的工程技术水平上来讲,这是相当困难的,甚至在可预见的几年的时间里,甚至十几年的时间里,我们还没有把握,是我们可以制造出这样的东西。

那么,为什么做不出来呢,我们可以换一个角度想一想,地球上的会飞的东西。虽然我们说鸟类可以以扑翼的方式离地升空,并且持续飞行。那为什么飞机做不了,做不成这个样子的飞机无非是比较大了一点吧。鸟类的体重像鸽子可能500克到1千克。飞机的无非就是几百吨,为什么不能扑翼离地?那从科学上讲,确实是可能的,但是做起来很困难,我们换一个方式来让大家想一想,这个地球上能够飞行的最大的鸟类是谁,应该算是信天翁,体重大概最大的在20公斤左右。阿西莫夫曾经在科幻作品中论述过这个问题,地球上能够飞行的鸟类的体重极限是22公斤,我并不知道阿西莫夫是怎样计算过,或者说他是否计算过,但是他的说法有一定的道理,就是超过信天翁这个量级的飞鸟已经很难飞行了。其中的原因,是很深刻,因为鸟类离地升空,他是依靠挥动翅膀产生的环流所提供的升力,来让自己升空的,那么按照现在的基本的理论,环流能够提供的升力,跟机翼的面积,就是鸟类的翅膀的面积和它相对于空气的速度是有关系的。那相对于空气的速度就是鸟类挥舞翅膀所形成了这个速度。

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