飞行器的那些事

时间:2022-06-11 10:40:03 公文范文 浏览次数:

zoޛ)j馞tuMyM}5OyӽW;N@V材料,遮盖坚硬的部分,不会在漂浮的时候碰撞受伤。

当重力消失的那一刻,开始真正进入一个普通人无法想象的世界:人人犹如武林高手般飞檐走壁,自由来去,自在地倒立、在空中旋转,身体轻盈得不可思议。若做个动作,身体的另外部分会向相反方向飘移。30秒钟的失重时间看似很短,但是却是蹦极平均长度的5倍,和一次自由落体的高空滑翔时间一样长。

随后,飞机以30度角在20秒内急速“跌落”到8000米的高度,飞机里的人也逐渐从客舱中降落到地板,恢复重力状态,并感受到自由落体的强烈感觉。休息片刻后,为下一个爬升做准备,再重复同样的动作。如过山车般的周而复始,一共要进行15次,这架飞机也有了“呕吐彗星”的别号。每一次上下都在0~2个重力之间徘徊,不服用晕机药预防呕吐的话,一般人恐怕下飞机的时候脸色好看不起来。

为了让乘客习惯重力减少的感觉,飞行员采用了渐进的操作方式:第一次让大家体验火星重力,火星仅有地球1/3的质量,所以重力减为地球的1/3,原来90公斤的人就剩下30公斤;第二次让大家体验月球重力,是地球的1/6,那位剩下30公斤的人就减成了15公斤;第三次以后才让大家体验太空重力,即零重力,无论胖瘦都没有体重,都飘浮在空中。

奇特的体验使这项“零重力飞行”服务尤其火热,目前2013年的票已经断货,最早的航班已经排到了2014年。比起动辄20万美元起的维珍公司太空游,这个价格是非常亲民的。对一些年轻人来说,最浪漫的事,莫过于两人漂浮在空中,突然男生从口袋中掏出一枚戒指:你愿意嫁给我吗?话音刚落,那枚戒指脱手而出,就悬浮在两人之间。

王者归来:Aeroscraft混合飞船

亮相在巴黎航展上的Aeroscraft是一种重于空气的飞行器,目前正在研制第二个原型,以便在不久的将来投入使用。在人类历史上最大的航空器“兴登堡号”坠毁70多年后,它的继承者终于又来到了人们面前——巨型飞行器Aeroscraft被视为空中运输业的明日之星。1937年兴登堡号的坠毁,宣告了盛极一时的飞艇运输时代的“中场休息”,从此以后,比空气轻的飞行器主要用来做空中广告或者电视航拍。而Aeroscraft的到来,标志着飞艇家族的“王者归来”。

等轻于空气的飞艇内部通常充满某种气体,为其提供浮力,而普通飞机的密度比空气大得多,所以必须依靠扰动空气产生升力。Aeroscraft算是个“混血儿”:和以前的飞机和飞艇都不一样,Aeroscraft并不比空气轻,内部充有40万立方米的氦气,只能提升飞船2/3的重量。而这个400吨的大家伙要飞到空中巡航,它还需要后面巨大的推进器,弥补浮力的不足。Aeroscraft 使用6台涡轮喷气发动机做到垂直起降,凭借“动态浮力控制”这一新兴技术,不管起飞还是降落都不需要跑道,不需要机库设施或是特殊的港口,也不需要大量地勤人员,即便在运输基础设施不完善的地区,甚至是雪地里或者水上。

飞船和混合动力飞船所面临的最严峻挑战,是货物或乘客卸载的时候难以控制的静升力。这种静升力源自氦气,因为氦气产生的浮力支撑着飞船和货物。但是一旦货物卸载后,变得很轻,这样的静升力会导致飞船飘走。因此在卸载过程中,就需要用到压载,如土或水等重物,将飞船固定在地面上。Aeroscraft拥有独特的内部流体控制能力,能够在不使用压载的情况下,安全卸载货物。飞行器腹部安装了气垫起飞着陆系统,能在飞行器着陆后产生一个真空区域,使其停泊牢固。而当飞行器起飞时,该系统则会发挥相反的作用。

Aeroscraft是首个可调整控制浮力、动态升降的飞船设计。它创造了传统飞行器难以企及的独特能力,在飞行器发展史上具有划时代意义。据Aeros公司介绍,这款飞行器的出现,势必会革新我们现在所熟知的空运产业,为全球冒险、猎奇提供了大量的机会。

Aeroscraft的外形壮观,高约50米,宽73米,长约200米,差不多有一个足球场那么宽,两个足球场那么长,它可以载着重达近400吨的货物飞行9600多公里,相当于中国到欧洲任意城市的距离。若以每小时280公里的最高速度飞行,它可以在大约18个小时内横跨美国。

Aeroscraft还以极尽奢华的条件运送数百名旅客,但未来的豪华游艇将在空中航行。即将登场的Aeroscraft混合飞船也是一家空中酒店,各类设施应有尽有——大型包间、豪华餐厅、剧场和娱乐场所等。在飞行期间,乘客可以俯视3000米以下的自然景观。如果所有乘客都突然聚集到飞行器的左舷观看景物,那么镇流控制系统会做出相应补偿,将外界空气迅速吸到收集器中并加以压缩,用作压载。这里还有一个表演跳舞、赌博的娱乐场,就好比一艘豪华游轮飞到了天上。

一架小型的Aeroscraft可以将一个大卖场的货物从配送中心直接运到卖场前的停车场。同样它还会有大型货运版和军用版,货运版上会有ISO标准的集装箱,就像一艘轮船,或者可以运载上百辆坦克和士兵。飞船本身的设计特点,也决定了Aeroscraft拥有比运输机好得多的燃油经济性,油耗仅为飞机的1/3。Aeros公司CEO帕斯特那克(Igor Pasternak)认为,“这款飞船将为货运、旅游甚至战争等领域带来一场革命,可能是下一个百年全球交通运输方案的一个新起点。”

3D打印:制造一架飞机

3D打印飞机零件,然后组装出一台飞机,可能是未来飞机生产的必要步骤。美国通用电气旗下的航空集团是世界上最大的喷气发动机供应商之一,正试图将3D技术应用于制造更轻、更具燃料效率的飞机发动机。飞机发动机通常有多样的形体和尺寸,涡轮喷气发动机圆滑窄小,产生巨大的推力,使得战斗机的速度比声速还快2倍,但却时刻燃烧大量的燃料。悬吊在普通客机和货运机翼下的高涵道比涡扇发动机体积大、速度低,但有着更高的燃料效率。飞机发动机的革新竞赛背后,就是比赛如何节约燃料、续航能力更强。如果可以节省25%的燃料,就可以让喷气式军用飞机的航程增加35%,这对任务能力是个关键。通用电气的工程师们正在将这两种飞机发动机设计的优点结合起来,创造出下一代革命性的、高燃料效率的单通道飞机,而“3D打印”这样的新型制造技术成为制造超音速喷气LEAP发动机的关键。

传统制造技术对过于复杂的形状往往束手无策,无论是铸造、锻压或者切削加工都很难实现——即使能够实现,也要付出巨大代价。在航空航天领域,3D打印技术能够有效克服传统设计和制造的不足,甚至带来设计上的变革。比如不规则的蜂窝状才能实现某个零部件的最佳性能,而传统制造却很难实现。无奈之下,研发人员只能按照传统制造技术容易实现的几何形状去重新简化设计。这种简化包括将复杂的零件拆成几个零件,分别制造好之后组装在一起,也包括将一些很难加工的几何形状简化成容易加工的形状。毫无疑问,这些都是对零件综合性能的一种妥协,另一方面,材料的使用量也会随之而增加,这对发动机的减重构成了阻碍。

事实上,3D打印技术的存在已经有几十年的时间。之前许多企业都已经使用3D打印技术来制作产品原型,只不过如今已经发展到可以生产正式的成品。去年,通用电气收购了Morris Technologies这家3D打印企业,后者有足够的实力为喷气式飞机“打印”生产发动机喷嘴。他们掌握了“激光烧结”的3D打印技术,利用物理建模,将一层薄薄的金属层涂抹在建造平台上,并用激光反复烧灼令其熔化,这个步骤不断反复,直到最终成型。由于可以烧造各类金属,航天级别的钛金属自然不在话下。而且与传统制造相比,零件生产成本可以缩减30%、制造周期缩短40%;同样重要的是,传统制造工艺的材料利用率只有10%~20%左右,而3D打印技术却可以大幅度提高材料的使用效率。

借助3D打印技术,飞机制造商可以更快地更改设计,由此大规模的用户定制得以实现。尽管有人质疑“一架飞机由成千上万个不同材质的零部件组成,不可能在一台打印机上实现”,但事实上,这个推论有被颠覆的可能。2011年,世界上第一辆3D打印汽车诞生;第一架用3D技术“打印”出来的Sulsa飞机,也已经于2012年8月1日在英国南安普顿大学成功起落。它使用了EOS EOSINT P730尼龙激光烧结机,通过层层打印的方式,打印出塑料或金属结构。这款电动飞机翼展约2米,最高时速接近每小时160公里。由于不存在任何螺丝结构,整架飞机在几分钟内就可以完成组装,无需任何工具。将来的某天,看到一架架 3D打印而成的“异形”飞行器穿梭在天空时,请一定不要怀疑是UFO。

推荐访问:飞行器