□徐 娜

第一架載人多旋翼直升機(jī)

□徐 娜

2011年10月30日，在德國(guó)一架剛研制并首飛成功的多旋翼直升機(jī)，居然有多達(dá)16個(gè)旋翼。它是世界上第一架載人多旋翼直升機(jī)。這樣，16個(gè)旋翼中即使有多個(gè)旋翼出了故障，直升機(jī)依然能安全飛行……

大家都看過(guò)普通的直升機(jī)，然而我們從未見(jiàn)有多個(gè)旋翼的直升機(jī)。最近，德國(guó)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)打造了一架多旋翼直升機(jī)，居然有多達(dá)16個(gè)旋翼。

多旋翼直升機(jī)更安全

我們知道，直升機(jī)是沒(méi)有明顯的機(jī)翼的，其起降、飛行全靠機(jī)身中部的那個(gè)很大的旋翼。依靠這種設(shè)計(jì)，直升機(jī)便有了許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，比如空中懸停、低空飛行和垂直降落。但是，旋翼的旋轉(zhuǎn)力會(huì)令機(jī)身打轉(zhuǎn)。為了平衡這種旋轉(zhuǎn)力，常在直升機(jī)的尾部安裝一個(gè)與主旋翼旋轉(zhuǎn)方向成90度的小旋翼。實(shí)際上，這就給機(jī)身加長(zhǎng)了長(zhǎng)度，這樣不僅增加能源的耗費(fèi)，還會(huì)影響飛行員對(duì)位置的判斷，常常因?yàn)槲惨頀斓娇罩形矬w（如樹(shù)木、電線(xiàn)等）而墜毀。在戰(zhàn)爭(zhēng)中，長(zhǎng)長(zhǎng)的尾翼也容易遭受攻擊。

研究人員為避免尾翼給直升機(jī)帶來(lái)的麻煩，開(kāi)始探索多旋翼飛機(jī)。目前已經(jīng)發(fā)展成熟的是雙旋翼飛機(jī)，即在垂直方向或者平行方向安裝兩個(gè)水平且旋轉(zhuǎn)方向相反的機(jī)翼，可以讓直升機(jī)平穩(wěn)飛行而且升力加大。

然而，雙旋翼也存在安全問(wèn)題，如果一個(gè)旋翼失靈，直升機(jī)也會(huì)打轉(zhuǎn)而墜毀。于是，德國(guó)機(jī)械工程師斯蒂芬·沃爾夫等3人組成的研究團(tuán)隊(duì)，希望開(kāi)發(fā)出用多翼來(lái)增加安全系數(shù)的直升機(jī)。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，斯蒂芬認(rèn)為16旋翼最為安全。因?yàn)樗麄冊(cè)O(shè)計(jì)的原型機(jī)被分為4組旋翼并按照4個(gè)方向均勻分布，且每個(gè)方向有4個(gè)旋翼。這樣，16個(gè)旋翼中即使有多個(gè)旋翼出了故障，直升機(jī)依然能安全飛行。不過(guò)，安全的前提是每個(gè)方向上至少有一個(gè)旋翼沒(méi)有壞。這樣一來(lái)，就可以大大提高直升機(jī)的安全系數(shù)。為了保持機(jī)身的平衡，某個(gè)旋翼壞了，對(duì)稱(chēng)方向上的那個(gè)旋翼得關(guān)掉。當(dāng)然，如果直升機(jī)只剩4個(gè)旋翼了，則直升機(jī)升力大大降低，必須盡快找到安全的地方降落。

多旋翼直升機(jī)更環(huán)保

多旋翼直升機(jī)令電力作為能源將變得可能。

在傳統(tǒng)單翼或雙翼直升機(jī)中，若要采用電力能源，則必須采用大功率發(fā)電機(jī)，但目前的電動(dòng)發(fā)電機(jī)還難以輸出這么大的功率。而采用16旋翼的構(gòu)造后，則旋翼可以設(shè)計(jì)得較小，各單元所需要的動(dòng)力也低得多，因此可以采用電動(dòng)發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力。

盡管16旋翼直升機(jī)中的每個(gè)旋翼所需動(dòng)力較小，但是目前的各種電池自重大而容量低，以致電動(dòng)多旋翼直升機(jī)還不能進(jìn)行長(zhǎng)途飛行。在2011年10月30日的首飛載人試驗(yàn)中，他們派出三人團(tuán)隊(duì)中唯一的女性托馬斯·森科爾擔(dān)任飛行員。盡管托馬斯的體重比兩位男性工程師的體重要小得多，但這架電動(dòng)直升機(jī)帶著她飛行20多分鐘后，還是耗盡了能源。

工程師亞歷山大·左塞爾負(fù)責(zé)電機(jī)部分的開(kāi)發(fā)。他認(rèn)為“要讓多旋翼電動(dòng)直升機(jī)變得更加實(shí)用，需要開(kāi)發(fā)高容量的輕便電池”。

相對(duì)于燃油直升機(jī)，電動(dòng)直升機(jī)的環(huán)保性能更優(yōu)越，不僅低碳，而且噪音小。燃油直升機(jī)的噪音很大，而電動(dòng)直升機(jī)就顯得安靜得多。盡管有16個(gè)螺旋槳呼啦啦地轉(zhuǎn)，也只相當(dāng)于16臺(tái)家用電風(fēng)扇發(fā)出的聲音。首飛后，駕機(jī)員托馬斯說(shuō)：“我們的原型機(jī)還很簡(jiǎn)陋，根本沒(méi)有機(jī)艙，我暴露在16個(gè)旋翼的中間，但我還是覺(jué)得所聽(tīng)到的只是呼呼的風(fēng)聲，基本上沒(méi)有那種刺耳的電機(jī)聲音?！?/p>

未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

雖然此前也有不少直升機(jī)愛(ài)好者在制造多旋翼飛機(jī)，但大多是無(wú)人飛行，成功的載人飛行這還是第一次。16旋翼直升機(jī)試飛那天來(lái)了不少普通觀眾，也引來(lái)了一些飛機(jī)制造商。

這架直升機(jī)載著托馬斯在10米的低空飛行，20多分鐘內(nèi)飛行了50千米。一家飛機(jī)制造廠的工程師賈德森表示：“他們制造的直升機(jī)很粗糙，離實(shí)用還有很大一段距離。但是，對(duì)業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，已經(jīng)很不錯(cuò)了?！?/p>

斯蒂芬對(duì)16旋翼飛機(jī)的前景十分看好。他認(rèn)為：“任何發(fā)明，在初期都是很粗糙的，但是只要有足夠的開(kāi)發(fā)資金，我們就能夠做得比較完美。”斯蒂芬相信，安全環(huán)保的多旋翼直升機(jī)可能成為未來(lái)私人飛機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)之一，因?yàn)檫@種飛機(jī)操作簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，能源成本也低，比較適合對(duì)速度要求不太高的個(gè)人用戶(hù)。