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直升机创造110年了,空中出租车的愿望也继续了110年

时间:2018-01-22 14:16来源:http://www.baidu.com/ 作者:佚名 点击:
直升机创造110年了,空中出租车的愿望也继续了110年直升机创造110 年了,空中出租车的愿望也持续了110 年| 好奇心商业史唐纳德 特朗普作为美国总统的第一年不怎么顺畅。就任之初的白宫幕僚走了多半、约束移民的总统令被屡次驳回、税改法案国会也开展缓慢。但彼二十多年前的一个创业愿望意外完成了:避开拥堵的车流,搭直升机从闹市区去机场赶飞机。1989 年特朗普买下了一家航空公司改名 特朗普航空 (Trump Shuttle),开端在纽约曼哈顿的商业区和拉瓜迪亚机场之间利用直升机供给近间隔航班效劳,广告语是 六分钟从华尔街到机场 。那年特朗普43 岁,对政界表现出兴趣刚刚两年。不过彼的航空生意没有政治生计远,特朗普航空兴办3 年后就运营不下去,让未来的总统担负了1.35 亿美元债款。直升机 通勤 在特朗普就任总统后变成了实际。特朗普乘坐 陆战队一号 / Joint Base Andrews 特朗普去华盛顿以外的城市都是在安德鲁斯空军基地搭乘 空军一号 。彼从白宫南草坪登上总统专用直升机 海军陆战队一号 ,只需求不到10 分钟就能够抵达机场。如果开车,哪怕有特勤局开道,这段路无论如何也要走30 分钟。巧合的是, 特朗普航空 的直升机是西科斯基S-61。27 年后,特朗普总统专机 海军陆战队一号 就改装自S-61 的军用版别SH-3 海王 。现在,间隔法国人保罗 科尔尼1907 年第一次试飞成功直升机已经曩昔了110 年。这110 年里,有多家商业公司像特朗普航空一样企图将直升机变成城市快速通勤的东西,但它们无一例外的失败了。直升机出行仍然是权贵的特权。今日大部分直升飞机在戎行或许消防队、警队等专业组织中执役。现在跟着无人机和电动技能的老练,新一批商业公司开端宣扬新的飞翔出行的未来:Uber 说今后打飞时机像坐出租一样简略;空中客车说今后的无人时机和现在的遥控玩具差不离;我国公司吉祥还买下了一架飞翔轿车创业公司,声称2020 年让人坐上。直升机和飞机的原理相似,诞生也依托内燃机的创造直升机运用与固定翼飞机相似的原理:直升机至少有两片旋翼,这些旋翼具有与固定翼飞机相似的特别造型,旋翼依托转轴圆周运动,就好像固定翼飞机在空气中前进,然后供给升力,进一步升空。人类从仿生学中仿照笔直飞翔,比 仿生学 这门学科成型都要早,比方最早呈现在我国晋朝葛洪所著的《抱朴子》中的 竹蜻蜓 :三片旋翼、木质转轴、用牛皮环供给动力。1480 年代,著名画家、创造家达芬奇也从前规划过想象中的笔直起降飞翔器模型。在彼的 飞翔螺丝 画作中, 直升飞机 没有旋翼,由一个螺旋型的布制结构供给升力,彼想象这个机器用螺旋弹簧供给动力,能够乘坐一个人升空。达芬奇的 直升机 规划草图1861 年, 直升机 这个词是由法国创造家Gustave de Ponton d'Am court 提出,意思就是 螺旋的翼 。在那之前和之后,有许多工程师企图规划这种机器,但由于蒸汽机体积过大,内燃机还未老练,没有一架直升机离开过地上。1878 年,意大利人Enrico Forlanini 制造了一个用蒸汽机驱动的无人驾驶直升机,这架机器离开地上12 米,悬停了20 秒,飞机和地上之间有软管衔接,无人乘坐。托马斯 爱迪生也参加过直升飞机的创造,彼曾参加设立了一个1000 美元的创造基金,用来奖赏成功造出直升飞机的人。爱迪生自己规划的原型从未成起飞过,还曾在动力实验中发作了事端,烧伤了一名工人。1907 年,在莱特兄弟的 飞翔者号 第一次动力飞翔四年后,法国人保罗 科尔尼坐着让自己规划制造的直升机,第一次安稳离开地上。这架机器被公以为直升飞机的诞生。保罗 科尔尼的第一架直升机/Wikipedia 这架直升机有两个6 米直径的旋翼,左右并排排列,朝不同的方向旋转来抵消旋转发作的力矩,在空中坚持安稳。直升飞机装置了一台法国Antoinette 公司出产的24 马力的汽油内燃机供给动力,驾驶员就坐在发动机后面,坐落两个旋翼之间。但法国工程师保罗 科尔尼的这架直升机仅仅是离开地上悬停过罢了,它并不能真的受控飞翔。1907 年11 月13 日,保罗 科尔尼驾驶这架直升机离开地上2 米左右,坚持了不到一分钟的飞翔。后来的研讨证明,这架直升机实际上短少必要的控制设备,它没有办法转向或是朝着某个方向前进。在1907 年试飞成功之后,保罗 科尔尼也抛弃了这个规划,之后也没有在直升机上有什么打破,主要靠自行车制造坚持生计。在真实的直升机之前,旋翼机被更早的投入运用:Cierva C.30 旋翼机/Wikipedia 旋翼机和直升机的区别在于旋翼机的旋翼并没有发动机驱动旋转,这种飞机还有另一个螺旋桨供给向前的动力,旋翼会在飞机向前运动时被空气吹动旋转,一同供给升力。旋翼机结构比直升机简略,不能笔直起降,但是能供给比固定翼飞机更好的低速功用。世界上第一种具有老练功用和可控制功用的直升机,1936 年诞生的德国福克-沃尔夫Fw 61,就是根据Cierva C.30 旋翼机的原理规划的。福克-沃尔夫Fw 61/Wikipedia。Fw 61 的旋翼能够经过飞翔员前后推进操作杆,同步控制前后歪斜,飞机此刻能够向前或向后飞翔。两个旋翼的角度能够经过控制杆左右移动控制,此刻飞机就会向左或向右转向。别的,机尾那几片看上去和固定翼飞机十分相似的尾翼能够经过脚蹬控制,能够在飞机前进时供给辅佐空气动力控制。从外形上看,福克-沃尔夫Fw 61 和现在常见的直升飞机区别有点大,它有两个三叶旋翼,左右安顿,机身就是另一种固定翼飞机Fw44 改装,机头上还有一个固定翼飞机那样的螺旋桨。但实际上,这架飞机的主要动力和控制都是由旋翼供给,机头上的螺旋桨主要作为低速和悬停时为发动机降温,供给的前进力气占比很小。福克-沃尔夫Fw 61 优异的功用遭到了德国军方的好评。它能够笔直起降,最高时速112 公里每小时,续航路程230 公里,升限3400 米。但在随后的第二次世界大战里,刚刚诞生的直升机被以为缺乏实战才干,不管是福克-沃尔夫Fw 61 仍是更先进的FA 223,都仅用来侦查、运送和医疗,没有大规模列装。现代直升机的姿势1940 年代已经断定,最大的应战是操作总统特朗普的专机 海军陆战队一号 根据西科斯基 海王 直升飞机改装。西科斯基公司是世界上最重要的直升机制造商之一,它的创始人伊戈尔 西科斯基也是现代直升机的创造者。1889 年,伊戈尔 伊万诺维奇 西科斯基出生在俄罗斯帝国境内,也就是今日的乌克兰基辅。大学教育之后,彼在1914 年开端的第一次世界大战期间,作为工程师就开端参加固定翼飞机的规划。1917 年,西科斯基在俄国布尔什维克革新中被虐待,后逃往法国持续从事飞机制造作业。但1919 年一次大战完毕,没有政府持续赞助飞机工业,彼移民前往美国。在美国,彼投入了美国军方的订单中:第一架实用性军用直升机。西科斯基的VS-300 直升机创始了 单旋翼-尾桨 结构,这种结构沿用至今,是现在运用最广泛的直升机结构。西科斯基VS-300/Wikipedia所谓 单旋翼-尾桨 ,这种直升机具有一个流线型的机舱,顶部安顿一个大尺度的旋翼,叶片数量不定;旋翼由一个发动机驱动,1950 年代曾经多为内燃活塞发动机,之后的干流是涡轮轴发动机;发动机一同经过传动组织驱动一个坐落飞机尾部,笔直安顿的小型螺旋桨,叫做 尾桨 。尾桨是一个重要的创造,由于只需是由旋翼驱动的直升机,跟着旋翼的滚动,飞时机天然发作一个令机身旋转的扭矩,如果没有抵消的结构,机身就会转个不断。尾桨能够抵消它。现代直升机杂乱的旋翼结构/Wikipedia 但单旋翼加上尾桨的结构更为简略。从VS-300 开端,简直一切的直升飞机都运用相似的组织进行控制:飞翔员两腿之间的周期变距操作杆(Cyclic Control),军用名为回旋操作杆控制主旋翼平面朝恣意方向歪斜,就像打伞一样,此刻直升时机坚持机头方向不变,一同向操作杆移动的方向歪斜并前进。驾驶员座位旁有一个像轿车手刹一样的总距操作杆(Collective Pitch Control),军用名为集体操作杆,能够控制发动机的转速以及旋翼的倾角,以便让旋翼发作不等的升力,控制飞机上升和下降。驾驶员脚下还有两个脚蹬(Anti-torque Pedals),军用名为尾舵,主要控制尾桨的出力巨细,让直升机天然发作的转矩控制机身旋转,然后控制机头的朝向。直升机操作面示意图/Wikipedia 总而言之,直升机驾驶员需求两只手、两只脚一同作业,才干令直升机平稳飞翔。在现代直升机上,部分操作由计算机自动控制,减轻了直升机飞翔员操作的杂乱性,但原理不变。相比之下,固定翼飞机飞翔员就简略一些,彼们尽管也需求手脚并用,但绝大部分固定翼飞机只需飞在空中,就处在一个天然安稳的状况。就像在高速路上开车一样,飞翔员只需求握住操作杆,坚持航向就能够。而直升机飞翔员控制的机器则是一个随时会朝着意想不到的方向运动的不安稳物体,就像骑一辆自行车,需求时刻坚持操作才行。之后的直升机有许多改进,但安全和学习本钱约束了它的运用今日的直升机已经拥有不错的功用,现在,全世界飞得最快的直升机是韦斯特兰WG.13 山猫,1986 年创下了400.86 公里每小时的直升飞机飞翔速度纪录。大部分直升飞机的巡航速度都在300 公里每小时上下,比方著名的西科斯基UH-60 黑鹰 直升机,巡航速度为301 公里每小时,而运用原理相似的涡轮螺旋桨发动机的飞机,巡航速度至少500 公里每小时。UH-60 黑鹰 直升机/Wikipedia关于不受路途影响、直线飞翔的直升机,300 公里的时速能够在城市里甩开任何轿车。直升机还有一种结构变体,这种结构改动大到美国联邦航空局已经不以为它是 直升机 ,而是 短距/笔直起降飞机 :波音-贝尔V-22 鱼鹰 倾转旋翼飞机。波音-贝尔V-22 鱼鹰 倾转旋翼飞机/Wikipedia 这种飞机装置两台左右并排的涡轮轴发动机,和两幅相对较小的三叶旋翼。在起飞阶段旋翼向上,飞机以直升机的姿势起飞;两台发动机能够同步旋转,在起飞进程中逐步转向朝前的方向,飞机也逐步转变成传统飞机的姿势,升力也主要由机翼部分供给。V-22 具有其彼直升机不具备的功用,彼能带着最多9 吨载荷,以超越440 公里每小时的速度巡航,航程1600 公里以上,这是一般直升机彻底不具备的功用优势。从开端的西科斯基VS-300 到今日的鱼鹰,直升机根本原理没变,但技能水平已经提升了许多。今日的直升机尽管还需求踏板、操作杆一同操作,但已经变成了计算机辅佐控制。以V-22 鱼鹰来举例,当驾驶员操作两腿之间的回旋操作杆时,尽管飞机仍然会跟着控制杆改动飞翔方向和姿势,但这个进程是计算机协调了方向舵、发动机升力以及旋翼迎角一同输出的操作。但有一件作业没有变,就是直升机的安全性。相关于固定翼飞机,直升机最大的优势在于笔直起降。这个特性答应这种飞机只需有一片空位就能够起降,能够在固定翼飞机不具备条件的当地作业。比方在方针上空以恣意高度悬停,在山顶起降,乃至后退,然后完成救援、人员和配备投送、定点调查等作业。与此一同,直升机由于更接近地上,比固定翼飞机更简略面临风险。作为民用用处,简略碰到树木、大楼和电线等障碍物;作为军用,直升机履行的使命以低空飞翔为主,遇险时成员底子没有条件打开下降伞。一同,接近地上的飞翔意味着空气动力条件更为杂乱,会呈现例如地上效应、涡环、叶片失速、尾桨失效等问题,这个时分直升机难以控制,只能坠地。突袭本拉登居处时,美国特种部队的一架直升机坠毁,并不是由于遭受反抗,而是由于悬停时高温文高墙影响了旋翼发作的气流。尽管它的飞翔员身经百战,但直升机仍是失控迫降。戎行能够接受事端和人员伤亡。但民用范畴不一样,一次恶性事端就能够销毁一个生意。1950 年代开端的直升机通勤效劳,毁于三次恶性事端1956 年,纽约有一家名为 纽约航空 的公司,测验推出了直升飞机通勤效劳,从曼哈顿直达纽约肯尼迪机场的定期航班。纽约的两座机场离市区较远,这种效劳的对象是那些需求快速从纽约闹市区前往机场的人。这种 飞翔公交车 一天飞翔数班,全程仅需求10 分钟,票价相当廉价,仅相当于今日的40 美元。1960 年代,跟着纽约曼哈顿岛上建立了新的直升飞机机场,纽约航空的直升飞机直接下降在东码头的直升飞机机场,这儿间隔曼哈顿下城和华尔街只需一步之遥。1964 年,从纽约市的肯尼迪机场到纽瓦克机场之间每天有32 班直升飞机航班,返回市区有33 班直升飞机航班。但好景不长。1963 年10 月14 日,一架纽约航空的波音BV 107-IIVertol 双旋翼直升飞机从肯尼迪机场经华尔街飞往纽瓦克机场途中发作机械毛病坠毁,6 人丧生。1977 年5 月16 日,纽约航空一架西科斯基S-61L 直升飞机正在曼哈顿岛中城的泛美大厦楼顶机场停靠时发作侧翻,滚动的旋翼当场杀死四人,坠落的叶片还砸死了大厦楼下一名行人。事端发作之后,泛美大厦楼顶的直升机停机坪永久停业。泛美大厦楼顶倾覆的西科斯基S-61L/纽约邮政档案馆1979 年4 月18 日,纽约航空一架西科斯基S-61L 直升飞机从纽瓦克机场起飞时尾桨开裂,飞机从45 米空中坠落地上,3 人死亡,13 人重伤。这次事端之后一个月,纽约航空请求破产。后来,特朗普航空企图重启这个事务。1989 年,特朗普航空开端用三架西科斯基S61 直升飞机与两架波音234 双旋翼直升飞机,在纽约拉瓜迪亚机场和华尔街之间供给定期航班,每天9 班,票价199 美元。特朗普航空的直升飞机航班海报/ Craig Morris 但是特朗普赶上了1990 年海湾战争带来的油价飞涨,航空煤油相同来自石油,1992 年,特朗普航空因业绩欠安被收买更名,航班停飞。跟着无人驾驶和电动车的到来,一批公司从头设想城市里的飞翔通勤2016 年,Uber 宣告了一个名为 Uber Elevate 的飞翔车方案,方案在闹市区和市郊之间供给 飞翔出租车 的效劳。2016 年4 月,Uber 宣告它的飞翔车将在2020 年之前进入迪拜和美国达拉斯两座城市,2017 年11 月,Uber 又宣告将进入美国洛杉矶,还方案和NASA 一同,开发一个 空中出租车 的办理体系。Uber 飞翔车究竟什么姿势,其完成在还彻底没有条理。不过从现在做着同类研讨的公司来看,它得是无人电动直升机。航空巨头空中客车上一年发布了一份 无人驾驶空中出租车 的方案 Vahana ,还发布了概念图。这架飞机将具有八具电动螺旋桨发动机,并且装置在两组 倾转旋翼 上。飞机能够搭载一个人笔直起飞,升空之后发动机转向朝前,飞机平飞,之后能够笔直下降。在遇到风险状况时,飞时机弹出一个下降伞带走乘客。空中客车Vahana 德国草创公司Volocopter 走得更远些。9 月份,彼们在迪拜举行了一场试飞,一架看上去就像是扩大版遥控玩具的飞机,装有18 片旋翼,能够以每小时30 英里的速度飞翔30 分钟。为了应对飞翔毛病,飞机还配有备用电池,即便遇到最糟糕的状况,飞机上还有为乘客预备的下降伞。这家公司现在已经取得2500 万欧元的出资。德国草创公司Volocopter 的载人多旋翼飞机我国公司在这个方面也有动作。7 月份,吉祥宣告要买一家美国飞翔轿车公司Terrafugia,上星期两家公司正式签了收买协议,协议没有发布买卖的价格,但是发布了新公司的人员录用和产品方案。吉祥表示,将全力支持Terrafugia 的飞翔轿车方案。吉祥购买的Terrafugia 公司。彼们在2014 年推出了一款飞翔轿车,这种车看上去就像是短粗版的小型私家飞机,只不过机翼能够折叠,车身能够缩小到答应在路上行进的程度。这种飞翔轿车还需求滑行才干起飞,换句话说,它其实只是一架体积较小的电动飞机。Terrafugia 的愿景是在未来几年内推出和Uber、空中客车十分相似的笔直起降飞翔轿车。在官方网站上,罗列了这种方案中的飞翔轿车各种参数,但最要害的动力部分仍然是语焉不详。商业公司东山再起是由于新技能。首先是电动化。曩昔,绝大部分直升机运用涡轮轴发动机,这种发动机功用微弱一同功率也不错,但噪音巨大,并且需求专业人员频频保护。但Uber 和空中客车等公司提出的未来 空中轿车 概念,运用电动机的规划能够改进这个问题。电动机的体积、分量和噪音都比涡轮轴发动机小得多,彼们之间的区别就像大疆遥控无人机和喷气式客机那样明显,一台电动无人机能宣布的最大噪音,就是旋翼拍动空气宣布的声响。由于电动机体积更小,未来的 飞翔轿车 能够比现在的直升机体积更小,结构更简略,一同装置更多的旋翼和发动机。曩昔,一台直升机最多两个旋翼,根据涡轮轴发动机的传动结构,旋翼越多结构越杂乱。但电动机没有这个问题,能够每一个旋翼就是一台独自的电动机,现在展出的原型机已经有许多4 旋翼、8 旋翼乃至更多。这样一来,直升飞机的安全问题能够处理一部分:当旋翼数量足够多的时分,一台发动机失效就不再是 黑鹰坠落 那样的灾祸性事端,飞机仍然能够安全着陆。一同,自动驾驶技能的开展抹除了直升机驾驶员培训的问题。曩昔,一架直升机至少需求一位驾驶员,在直升机驾驶员稀缺的状况下这自身就是问题,并且在修建密集的城市中飞翔,人类的感官也许是不行习惯杂乱的飞翔条件的。但计算机技能的开展能够让未来的电动直升机彻底无人驾驶,乘客只需输入地址就行。但是, 空中轿车 仍然不会在短时间内呈现在尔的日子里最底子的是电池问题。现阶段,电动轿车的电池问题还远远没有处理,大部分电动轿车挑选了300 公里这样一个折衷的续航路程,来平衡充电时间与电池分量。少量电动轿车,比方特斯拉,挑选装上大容量电池来确保续航。但在飞机上, 堆电池 是彻底不可行的。轿车上装更多的电池,电动机仅仅在加快时才会为拖着电池走支付更多电力。但在飞翔中,电池分量的影响更大。现在没有一个公司拿出关于续航的确保。飞翔中可能遇到天气问题、冬季电池功用也会受影响。在北京这样的大城市,航程如果低于150 公里,根本飞去机场就不能确保回来了。而大容量电池充电是很慢的。如果载两人飞一次就得充电,它一天也就飞不了几回,直接导致本钱的上升。此外泛美大厦顶上的事端证明,城市里的飞翔交通东西责任分外严重,由于任何事端可能都会殃及行人和修建。尽管Uber 等公司阐明,未来的飞翔交通东西都会具有螺旋桨,能够安全下降,但一旦出事端这些飞车终究都需求落地,而笔直起降的飞机容错空间很小,在修建密集的城市中发作意外将是灾祸。另一个问题是本钱。1990 年代 特朗普 航空的失败,证明了一件事:时间没那么值钱。即便在纽约曼哈顿这样的城市,华尔街的银行家们也不大需求为前往机场节约一个小时的时间。现在就更不需求了。在人人联网、飞机都在遍及WiFi 的现在,人们对通勤时间的要求更低了。但直升机的电动化有时机让现在已经在用直升机的一些职业获益。法律部分说不定能够依托电动直升机改动反应速度。今日每个城市都有特警队,全副武装处理暴力犯罪。但受限于路况,彼们很难即时赶到现场。现在更多是碰运气一样开车在城市中巡查。少量城市,比方面临恐怖袭击要挟的伦敦,现在直接用V-22 鱼鹰运送陆军特种部队反制恐怖袭击。但这本钱相当昂扬,均匀飞一小时要花8.3 万美元。彼们不会由于一般的暴力事件出动,哪怕生命遭到要挟。免除驾驶员和昂扬保护费用之后,相似《少量派陈述》里差人突如其来,像蝙蝠侠那样总能即时赶到现场成为可能。曩昔,民用直升机做医疗运送是主要功用之一。在未来,廉价的电动直升机由于能够节约飞翔员和保护人员,然后价格更低,遍及到更多医院。现在,也许只需心脏移植的病人才情愿花许多钱 享用 直升机医疗效劳。未来,也许城市中严重事故的伤者也能够被快速送往医院保住性命。这些都是能够接受较高本钱来交换时间的组织。避开交通通勤这事,在电池技能有什么打破之前是指望不上了。题图/美国空军 (责任编辑:admin)