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如何使一架人力直升机飞起来

时间:2013-05-05 18:01:24  来源:  作者:

作者:杰森·保尔

时间:2013年4月26日 下午7:43

 

科林·戈尔(Colin Gore)在2012年的一次试飞中坐在驾驶座上。图片:美国马里兰大学,阿尔弗雷德·吉肃(Alfred Gessow)旋翼飞机研究中心.

 

事实证明驾驶一台人力直升机比仅仅死命地蹬踏板要困难得多。

一项驾驶人力直升机的官方挑战赛自1980年起就已展开。比赛要求直升机在一个十平方米的范围内飞至三米的空中,并至少维持60秒。许多团队都曾尝试过,但都以失败而告终。.

驾驶员兼“发动机”科林·戈尔在向我们描述如何驾驶这样一台人力直升机时说道:“这绝对是一种适时的动力,控制力以及技巧的完美结合。”这台直升机是正准备去努力赢得250000美元西科尔斯基大奖的两台直升机中的一台。

戈尔是马里兰大学团队的一员,他希望可以在本周末最终赢得人力直升机比赛的冠军,以结束他们与一支正努力寻找动力、控制力以及设计三者完美平衡的加拿大队伍的激烈竞争。

卡美拉二号(Gamera Ⅱ)体型巨大,有四只大型慢转旋翼,每一只近43英尺宽,直升机总宽度达105英尺。但是它仅重71磅,而这一超低重量是靠一种碳纤维桁架结构来实现的。这种结构刚好可以提供足够的结构强度,以防止飞机散架。直升机的这种极易碎特性使维持飞机飞行成为最大的挑战。踩踏过于用力可能导致旋翼自毁。

戈尔正在马里兰大学攻读材料科学的博士学位,他也是为数不多的驾驶人力直升机的五个人中的一员。与加拿大团队的设计——主要将自行车悬置于直升机下方——不同,卡美拉二号的驾驶员坐在悬置于装置底端的位置,然后用四肢去旋转两套踏板。时间的选择是成功的关键。

戈尔说:“旋翼的片头是有力量的,在起飞之前你需要给它一点时间来达到所需速度。这样你作用在其上的推动力才不会损坏装置。这可是一架十分脆弱的飞机。”

 

图片:美国马里兰大学,阿尔弗雷德·吉肃(Alfred Gessow)旋翼飞机研究中心.

 

尽管直升机需要达到三米的水平高度,但是这一高度满足一次即可。戈尔说关键在于当飞机的旋翼达到一定速度后应立即满足这一要求。

他说:“你需要在启动全动力时找到一个关键性的时点,尽力攀升到最高,要达到10英尺以上。然后你可以放掉发动力,但是在这个攀升与再次下降的过渡阶段,你需要十分谨慎地协调气流的冲击。因为在你减速的时刻会有一个摩擦力使直升机剧烈地飘移。”

戈尔说任何程度过大的横向飘移都是无法恢复的。而且当这种飘移与直升机一侧的平衡失控结合起来,那么结果将是又一个“周末大坠机”。

除了运用动力外,驾驶员对于飞机还有一些其他的控制力。戈尔说细节问题是一些高度的机密,但是飞机上的确有一些按钮,驾驶员可以用拇指对旋翼施加一些控制措施。

他说:“控制每只旋翼的动力以修正飘移的确是一个非常聪明的做法。”

戈尔相信他使用手臂和腿部的能力可以给他的团队带来一种优势,因为这一作法可以平复在飞行中所遇到的气流冲击。

他说:“我们拥有这些动态载荷。将手臂放在踏板上就好像是将电池放在我们可以控制的地方,放缓峰值时带来的剧烈影响。”

飞机的驾驶员们都是马里兰大学的学生。戈尔说他们起初调查了单车俱乐部和赛车团体,但是他们并未找到多大兴趣。他们还发现,精英优势并不是一个完美飞行的保证。他们在华盛顿测试一个成功的赛车手之后说:“他自己就重达145磅。”

这些外加的优势并不能抵消多余的重量。这些驾驶员的体重都在120磅到135磅之间。(这里引用了一个皮包骨的工程师的笑话)

此团队会将今天大部分的时间花在组装直升机上,以备本周末的飞行。如果一切顺利的话,他们希望在周六的早晨进行几次试飞,并在中午时分对大奖发起第一次冲击。
 

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