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"火箭背包"飛天之旅

文裘偉廷

1984年，在美國(guó)洛杉磯奧運(yùn)會(huì)的開幕式上，一個(gè)身背火箭背包的人騰空而起，在十幾米高的空中以時(shí)速20千米飛行一段距離后，緩緩降落在主席臺(tái)前。雖然只有短短20秒，但一個(gè)背包就能讓人在空中飛行，著實(shí)使全球億萬觀眾大呼神奇。

火箭背包也稱飛行背包，是一種個(gè)人動(dòng)力飛行器。早在1961年，美國(guó)貝爾航空系統(tǒng)公司的工程師摩爾就研制出了火箭背包的雛形，當(dāng)時(shí)作為軍用品對(duì)外保密。

源于航天

溯其源頭，火箭背包首先被應(yīng)用于宇航業(yè)，20世紀(jì)60年代時(shí)，它還是一件裝有衛(wèi)星噴氣推進(jìn)裝置的新型宇航服。這種宇航服重約160千克，外形猶如一把有扶手和踏板的座椅，宇航員可操縱它進(jìn)退、上下、左右滾動(dòng)、俯仰和偏航。每套宇航服配有12個(gè)氮?dú)鈬娮?，每個(gè)氮?dú)鈬娮靽姵龅哪芰磕墚a(chǎn)生0.7千克推力，推動(dòng)宇航員以每秒30至60厘米的速度在空間移動(dòng)。

后來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，個(gè)人飛行器開始在地球上使用，出現(xiàn)了“火箭腰帶”、“噴射背包”等產(chǎn)品。

火箭腰帶由墨西哥航空宇宙科技公司羅扎諾發(fā)明。他對(duì)火箭背包情有獨(dú)鐘，一直在自行研究，終于在2005年發(fā)明出一種名叫“火箭腰帶”的產(chǎn)品，系上它就能讓人一飛沖天。這種腰帶外形是一個(gè)背囊，由碳纖維、欽金屬以及做防彈衣的凱夫拉等材料制成，可以防止火箭燃燒時(shí)的高溫灼傷背部。使用者挎上背囊，束緊背帶，按動(dòng)開關(guān)，便可以翱翔藍(lán)天了。

噴射背包由新西蘭航空設(shè)計(jì)師馬丁自行研發(fā)。據(jù)馬丁介紹，他設(shè)計(jì)噴射背包的靈感來自年幼時(shí)看的《雷鳥》和《迷失太空》等影視作品。從20世紀(jì)80年代早期開始，他便專注于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易飛行器，希望讓普通人無需專業(yè)訓(xùn)練就可實(shí)現(xiàn)自由飛行的夢(mèng)想。數(shù)十年來，馬丁設(shè)計(jì)了多款飛行器，通過不斷調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)安全性能高、容易操作的特性。

自2008年在美國(guó)“飛行秀”中被公之于世后，噴射背包引起了公眾極大的興趣。它能讓人以時(shí)速約96千米的速度飛到2438米的高度，且一次可飛行30分鐘。最新款背包主體是一個(gè)碳纖維架，后方是兩個(gè)連在一起的大圓柱體，內(nèi)部各有一臺(tái)風(fēng)扇，前方供飛行員站立，配有安全帶和兩根操縱桿。

飛行原理

“火箭飛人”是如何飛起來的？火箭背包里含有三種物質(zhì)：過氧化氫推進(jìn)劑、高壓氮?dú)?、表面覆蓋著硝酸釤的銀（起催化劑作用）。它們能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生推動(dòng)力?；鸺嘲习卜诺膬芍唤饘俟抟还惭b有約23升的過氧化氫推進(jìn)劑。使用者打開閥門后，高壓氮?dú)鈺?huì)被釋放，將過氧化氫推入催化劑室中。

一旦進(jìn)入催化劑室，過氧化氫便會(huì)和銀材料發(fā)生反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化成743℃的高壓、過熱的蒸氣。蒸氣從由金屬罐頂端沿側(cè)面延伸至使用者雙臂后方的兩條彎管中，并急速噴出。管道均用絕熱材料包裹，以防熱量流失（由于熱量很高，使用者必須穿上耐熱服來防止灼傷）。水和蒸氣從排氣管末端的兩個(gè)噴嘴里噴出，產(chǎn)生超過1335牛頓的推力，這樣的推力遠(yuǎn)可以將使用者送上天空，實(shí)現(xiàn)一次簡(jiǎn)短的火箭飛行。

馬丁的噴射背包從飛行設(shè)計(jì)原理上看，更像是氣墊船而非噴氣飛機(jī)。它主要的構(gòu)造是兩具水平旋翼和一個(gè)具有200匹馬力的活塞引擎。使用汽油的摩托發(fā)動(dòng)機(jī)，通過汽車風(fēng)扇皮帶驅(qū)動(dòng)兩個(gè)扇形螺旋槳，螺旋槳在兩個(gè)外表看似超大號(hào)湯罐的裝置內(nèi)水平旋轉(zhuǎn)。這種涵道風(fēng)扇設(shè)計(jì)比直升機(jī)無遮罩發(fā)動(dòng)機(jī)效率更高。

發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料箱和飛行員處于升力扇中間和下方，以降低重力中心，避免噴射背包在飛行中上下顛倒而讓人撞向地面。背包還配備一個(gè)火箭推進(jìn)式降落傘，以備不時(shí)之需。

美國(guó)《時(shí)代》周刊2010年底評(píng)價(jià)“飛行背包”為世界上最值得期待的發(fā)明之一。人們預(yù)計(jì)，城市中使用這些飛行器的第一類人群可能是從事急救的醫(yī)療人員，隨后也許是把攝影器材放在飛行器上面報(bào)道交通狀況的記者，最終人們會(huì)用它飛去娛樂或上班。正如馬丁所說：“你可以飛到當(dāng)?shù)丶佑驼炯訚M油，買一個(gè)餡餅、一瓶可樂，再起飛?！?/p>

鏈接：噴水飛行背包

由華裔加拿大人雷蒙德-李設(shè)計(jì)的噴水飛行背包“JetLev-Flyer”，可以從湖泊或海上起飛，單靠高壓水流便能將使用者送入空中。這款飛行背包的動(dòng)力來自于水面上拖拽的動(dòng)力浮艙，它能夠噴射出兩條強(qiáng)大的水流，使用者可在水壓作用下起飛并升高9米。據(jù)稱，它的飛行速度最高可達(dá)每小時(shí)100千米，使用者可以在空中盡情地表演急轉(zhuǎn)彎和盤旋，并持續(xù)飛行1小時(shí)以上。