直升机科普知识：直升机在空中的悬停原理
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挣脱地心引力：人怎样才能在空中漂起来？
　　电影《地心引力》的热映，让广大观众见识到了没有地心引力的太空环境有多可怕。可是挣脱地心引力，在半空中自由活动，仍然是人类千百年来的梦想。在各国传说中，不论是欧洲的天使、印度的众佛、中国的仙人，都无一例外地拥有飞行的能力。可是，人类没有翅膀，有人曾经做过计算，如果想利用上肢的力量飞起来，人体需要空心的骨骼，大量的体内气囊，再加上增长两倍的胳膊和缩短一半的腿。如果要另外在后背等其他部位长出翅膀，那么在人身上又会有更多突出的肌肉块。这么说来，《X战警》中的天使同学，也无法保持电影中那样“符合人类审美需求”的匀称身材了。
《地心引力》剧照
　　在希腊神话传说中，工匠伊卡洛斯父子，曾经使用蜡质的翅膀飞到空中，伊卡洛斯由于离太阳过近，被晒化翅膀坠落而死。这样一个充满想象力的故事，早在文艺复兴时期，就曾经让一位天才少年热泪盈眶，长大后他虽然成为了一名画家，但从未放弃飞行的梦想。
《X战警》剧照
　　天才的飞行梦
　　人类史上的“鬼才”、意大利的“万能巨人”――列奥纳多?达?芬奇就曾经设计过蝙蝠翼状飞行器。这是一架巨大的简化版扑翼飞机，翼展可达11米，达?芬奇希望能借助人类上肢摆动的力量，像鸟儿一样飞到空中，可是这一发明不但没有成功，却搭上了他助手的一条性命，年纪轻轻就摔死在山坡上。达芬奇还设计过另一架类似的飞行器，飞行员背负着这个巨大的飞行器，通过不停地蹬一个动力滑轮来驱动，而这个推动力又通过手摇曲轴得到放大，同时向提升装置提供动力。可是这一设计也只是“纸上谈兵”。尽管设计者对能量传输做出了很精细的分析，可是飞行器和人体的重量过大，人体能提供的力量却太小，根本不成比例。另外，扑翼飞机本身翅膀过大，扇动起来所受的空气阻力也会非常巨大，因此根本不是一种实用的设计。
列奥纳多?达?芬奇设计的蝙蝠翼状飞行器
　　日，加拿大航空工程师发明了一种可以真正振翅飞翔的人工动力飞行器(类似达?芬奇的第二项设计)，可是仅仅能在空中飞行19.3秒。值得一提的是，飞行员还为此进行了一个多月的严酷的腿部训练，飞行结束后休息了一周才恢复体力(其实没有摔死就已经很幸运了)。
　　既然不能像鸟儿一样自由自在地飞翔，那么在空中漂浮一阵应该难度小些吧。传说很多瑜伽修行者都能漂浮在空中。有报道称，在1986年的美国华盛顿，曾经举办过瑜伽飞行大赛，有20多名修行者进行比赛，他们最低升空0.6米，最高可达1.8米。可奇怪的是，这次比赛只留下了几张照片，并没有任何录像作纪录！比赛时间距离现在也不过20多年，照片中的选手们当时还很年轻，却没有任何一位在赛后继续表演。因此很多人认为，这次比赛有很大的炒作嫌疑(那时候的世界各地正好处于“神功热”时期，在中国也出现过很多所谓的“大师”)。印度甚至还有专门用来修行瑜伽飞行术的学校，让学员们体会生命中的“大欢喜”，从而在内心深处产生足以使人悬空的爆发力。可是学员们至今能做到的，只是在垫子上盘腿蹦上两层床垫，没有一个人能在空中漂浮停留哪怕1秒钟。
　　单靠精神力能够实现人体漂浮吗？
　　很多电影中的超能力者，都有靠思维移动物体的能力(如《X战警》、《异能》、《星球大战》等影片的主角)。关于这个问题，由于笔者本身正在研习心理学专业，正好向脑电波方面的专家进行过请教，得出的结论是：精神力通常是无法直接转化为明显的物理力量的，即便通过放大设备也仅仅能做到可观察的程度，很难做到推动物体的程度。按照牛顿定律，要想让精神力大到能把人体抬离地面，需要至少略大于体重的上升力。可是依照力学的基本原理，单一的物体(这里指人的身躯)是无法产生力的，这么大的上升力要从哪里得到呢？
　　有一则传闻说道，在印度北方的边远山区纳米罗尔村，有一位60多岁的老人名叫巴亚?米切尔。他修炼瑜珈功有40多年了，据说他的身体能在山林上空飘浮半小时。美国的几位科学家和记者通过探测器拍摄，发现从他身上喷出气体，可以将自身托起，原理和火箭推进器类似。可是足够托起人体半个小时的大量气体是从哪里来的呢？在互联网上也找不到任何关于这次拍摄的录像，也没有各位拍摄参与者更具体的资料，显然又是一次不高明的炒作。尼泊尔的一些僧侣也可以盘腿悬浮在空中，据说是使自身达到和地上岩石相同的震动频率从而进入悬空状态的。可是学过物理学的人都知道，频率相同只能震碎岩石，而不会产生不接触的受力效果。相关纪录片中也报道，他们只能在夜间表演，而且位置固定，且不允许靠近拍摄，应该也是一种魔术。
　　因此，从目前的研究来看，靠精神力抗衡地心引力仍然是天方夜谭。
　　街头，印度的“漂浮术”有什么玄机？
　　印度街头经常能发现表演“瑜伽漂浮术”的人，他们盘腿静止在空中，但是都需要拄着一根杆子，而且在漂浮前还要用帷幔把自己挡住一会儿，似乎有什么不可告人的秘密。没错，他们确实使用了道具：手中那根杆子其实是固定在地上的，另一头连着一个符合人体躯线的铁架，该铁架从表演者的袖子里穿进去，延伸到他的臀部，然后还连接着一块大铁板，让他可以舒舒服服地坐着。宽大的印度衣袍挡住了这些机关，地面上的摊子也掩盖了固定在地面上的道具，让他们看上去真能在几个小时中都仅靠一根棍子支撑身体。
有的魔术师，能仅仅用一只胳膊贴着墙面，就能在高空中不掉下来
　　有的魔术师，能仅仅用一只胳膊贴着墙面，就能在高空中不掉下来，也是用衣服中的支架和假胳膊来达到的。已故巨星迈克尔?杰克逊，表演时将特制鞋跟上的凹槽挂在舞台的特定位置，从而做出前倾的高难度动作，和这些魔术是异曲同工的(估计摇滚天王自己也没想到，他这项本来是障眼法的技能，让很多狂热的粉丝青年也的模仿出了这一“杂技”)。
前倾的高难度动作
　　舞台，魔术师怎样实现人体漂浮？
　　意念搬物、读心术、意念控制行为、发放力量球、空中漂浮术等超能力，至今都没有得到主流科学领域的认可，反到引起魔术界的兴趣。很多魔术师都能在众目睽睽之下，从地面腾空而起，他们又是怎么做到的呢？
　　有些魔术师能在舞台上来回飞行，而且确实看不到支撑物。这其实也很容易：只要用两根结实细线(魔术师的特制道具，在1米以外就看不到)系在腰的两侧就可以了。至于飞行中为什么能穿过铁环，那只是利用错觉把铁环在细线的周围绕了两下。还有些魔术师可以在空中漫步，其实也是利用细线在“走钢丝”――当然，他一定有出色的杂技功底。
　　诺贝尔奖得主、超导体专家安德烈?海姆就曾经通过给青蛙注射磁性液体的方式，来让青蛙漂浮在超导体上方
　　人还有一种办法可以在空中漂浮起来，那就是利用磁力或超导体。超导体是一种电阻为0的金属(一般金属的温度降低到一定程度就会变成超导体)，它可以悬浮在磁铁之上。利用力的相互性原理，也可以让超导体上方的磁铁漂浮。诺贝尔奖得主、超导体专家安德烈?海姆就曾经通过给青蛙注射磁性液体的方式，来让青蛙漂浮在超导体上方，可是在现实中，恐怕没人会接受这种漂浮能力的改造方式。电磁铁悬浮的原理和超导体类似，也是磁铁的同极相斥。磁悬浮列车就是利用这种原理，让两组电磁铁同极相斥，从而达到悬浮的效果。有些魔术师会在自己的鞋底、腰带或马甲中安装磁铁等物质，再利用舞台下埋着的电磁铁来让自己漂浮起来。
　　最简单的“漂浮”是利用观众观察角度的错觉。比如魔术师侧身对着大家，悄悄把靠内侧的脚从鞋子里抽出，用内侧脚跟和外侧脚夹住那只鞋子，内侧脚尖点地，就能形成一两秒“漂浮”的效果。用镜子映照半边身体，形成对称的完整人形，只需将一侧身体离开地面，也能使观众感受到漂浮在空中的错觉。美国的悬浮魔术大师克里斯?安吉尔把裤子中的假腿翘在空中，自己单腿着地，从背后看也着实“欺骗”了不少观众。
　　宇航员训练时，为了模仿失重环境，会用大型鼓风机制造强力的风让人体飘起来。魔术师偶尔也会用一下这招，但由于风力和风向难以精确控制，很容易造成事故。也正因为如此，在宇航员的地面失重训练室内，墙壁与地板都贴着厚厚的软垫。
失重的宇航员们
　　除此以外，宇航员们有办法在地球上体验真正的失重状态。虽然如下方法非常昂贵且短暂，可是对于需要真正失重环境的宇航员来说，却是必要的训练。如果你还记得中学物理中学到的知识，就明白在自由落体状态下，物体是失重的，任何秤都测不出它的重量。宇航员们就利用这一原理，先驾驶飞机升到一定高度，再让飞机进行自由落体运动，这一就可以体验10~20秒的失重状态(当然要在坠毁之前再启动飞机，要不然代价就更大了)。后来又有人发现，让飞机斜抛运动，能造成更长时间的失重状态，但也只是几十秒(通过简单的物理运算就可以得知，时间t2=2h/g，即使在2000米的高空开始自由落体，飞机也只能停留20秒左右，但实际上，还要减去重新启动飞机使之不会坠毁的时间)。
戏里“宇航员”的“山寨”漂浮法
　　戏里，“宇航员”的“山寨”漂浮法
　　电影中的宇航员可不会选择这种又贵又短又让人肝颤的方式拍电影。热门影片《地心引力》的导演就有很多省钱的妙招。除了纯粹使用电脑特技之外，对于宇航员太空行走的镜头，演员可以在水中拍摄，结合灯光、电脑特效制造出太空效果。那么女主角在空间站内漂浮的镜头怎么办呢？导演为此专门请了几位提线木偶大师，让他们来操纵女主角活动，再用电脑特效把有提线的部分去掉，就一切完好了。
《地心引力》剧照
　　还有些超能力的支持者会说：“我们不能固步自封，认为超能力不可能。几百年前，电视机、飞机也都是人们想都不敢想的东西。”可是他们不自觉地偷换了一些概念――殊不知，多年来进化的只是人类的思想和工具，人类的肉体相对于古人有进化吗？答案是否定的。澳大利亚人类学家彼得?麦考利斯特通过对多种古人类的研究发现，现代人的体质，简直是有史以来最差的，远远比不上穴居人。
　　以上就是魔术师、宇航员、电影制作人和“超能力者”们常用的人体空中漂浮方法。到目前为止，还没有充分证据表明，人类可以不借助道具漂浮在空中，也没有能隔断地心引力的装置，古代列子的御风而行还只是美丽的神话。因此我们要相信科学，不能盲目迷信“神功”，以免给不法分子可乘之机。
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看过本文的人还看过飞机起飞和降落的原理是什么？
飞机起飞和降落的原理是什么？
08-12-28 &
飞机的整体设计就是根据 空气动力学，飞机为什么能飞，怎么起飞，降 落，在空中作机动，全部是靠着飞机根据空气动力学的设计。 飞机起飞的原理：起飞，伴随着发动机带来的推力,给于飞机一个很快向 前运动的速度，使空气与飞机产生相对运动，空气流经机翼，由于机翼 的流线体设计，造成上下表面产生压力差，从而产生向上的升力，使其 与飞机自身重力平衡，并且爬升，当然在起飞的时候，飞行员会有一个 拉杆的动作，用来控制位于飞机尾部的水平升降舵。用简单的话来说， 就是增加飞机抬头的姿态，是飞机能在较短的距离里离开地面。 飞机降落的原理：降落，是减小发动机的推力，使飞机速度减小，从而 减小空气流经机翼的速度，从而减小升力，使飞机下降，降落的过程相 对复杂，因为你要控制飞机在一个比较缓慢的速度下，一边向前飞行， 一边下降，还要避免失速。还要争取在跑道头接地。期间还要伴随风向 风速进行调整，还要放襟翼，减速，增加升力，调整下降的角度。总体 来说是一个复杂和重要的过程。 以上就是我简单的一些介绍，如果你想了解更多或者更详细的，可以发 消息给我。
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飞机的原理及飞行性能介绍
&&& 由此可见，具有超音速巡航能力将是第四代战斗机所必须具备的技术指标。美国的第四代战斗机F-22就具有超音速巡航能力。
那么怎么才能使战斗机具有超音速巡航能力呢？主要措施有两条：一是采用先进的气动外形设计，使飞机的阻力尽量减少：翼身融合体技术就是一种，它能提高飞机的升阻比，减少超、跨音速波阻。二是采用性能先进的发动机，使发动机最大推力大，具有较好的速度特性。从目前研制的水平来看，最佳方案是选用小流量比加力涡扇发动机。
&&& 美国的F-22飞机之所以具有真正有效的超音速巡航能力，首先是采用了先进的气动外形设计。主要内容有：翼身融合技术；大根梢比的切尖菱形机翼，前缘后掠角为42度，后缘前掠角为17度，襟翼前缘和主翼后缘均各带弧度；保形天线、保形武器舱和菱形进气道等等，这些设计使飞机气动外形干净光滑，气动阻力小。
&&& 其次，是采用了先进的动力装置。该机装有两台F119加力涡扇发动机。由于发动机在设计中采用耐高温材料和先进热循环技术，将涡轮前燃气温度提高到K，总增压比提高到25，因而产生的推力大(单台最大推力为104.5千牛（即为10663公斤）。使其有足够的剩余推力。同时，又因其流量比小(只有0.15-0.25)，使其速度特性得到改善。不存在推力不够和过分耗油问题，所以，在不加力的情况下就可使飞机飞行速度达到超音速，而使它具有超音速巡航能力 。
&&& 日凌晨，伊拉克首都巴格达的人们还处在香甜的睡梦中，几架外形奇特、颜色漆黑的飞机从基地起飞以后，悄无声息地进入伊拉克的领空，并突然出现在巴格达的上空，向着位于市中心的通讯大楼投下了精确制导的激光制导炸弹，四十五分钟以后，巴格达的空袭警报才响起。成功完成这次空袭任务的神秘飞机便是美国空军鼎鼎大名的隐形飞机F-117。F-117早在1989年12月美国入侵巴拿马战争中就已经使用过，直到这次海湾战争才充分体现了隐形飞机的军事价值：战争期间，设防严密的巴格达市内95% 的目标都是由F-117在夜间进行轰炸的，并且在执行任务的过程中没有损失一架F-117 。这所有的一切都归功于F-117所采用的隐身(或隐形)技术。
&&& 隐身技术的专业定义是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击的专门技术，当前的研究重点是雷达隐身技术和红外隐身技术。简言之，隐身就是使敌方的各种探测系统( 如雷达等)发现不了我方的飞机，无法实施拦截和攻击。早在第二次世界大战中，美国便开始使用隐身技术来减少飞机被敌方雷达发现的可能。下面主要来看一看雷达隐身技术是怎样实现的。
&&& 雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。由此可见，飞机要想不被雷达发现，除了超低空飞行避开雷达波的探测范围外，就得想办法降低对雷达波的反射，使反射雷达波弱到敌人无法辨别的地步。这里有一个衡量飞行器雷达回波强弱的物理量：雷达散射截面积( 英文名称Radar Cross-Section，缩写为RCS) ，是指飞机对雷达波的有效反射面积，雷达隐身的方法便是采用各种手段来减小飞机的RCS 。例如美国的B-52轰炸机的RCS 大于100平方米，很容易被雷达发现，而与其同类的采用了隐身技术的轰炸机B-2的RCS 约为0.01平方米，一般雷达很难探测到它。
&&&& & 目前用来减小飞机RCS的主要途径有两种：一是改变飞机的外形和结构，二是采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料。
&&& 由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，象发动机的进气道和尾喷口、飞机上的凸出物和外挂物、飞机各部件的边缘和尖端以及所有能产生镜面反射的表面，因此必须对飞机的外形和结构做较大的改进。我们可以看到隐身飞机的外形十分独特，如F-117基本上是由平面组成的角锥形体，尾翼为V形；而B-2则是前缘后掠、后缘为大锯齿形，没有机身和尾翼，整个飞机向一个大的飞翼，其发动机进气道布置在机体上方，没有外挂物突出在机体外面。此外，为了进一步减小飞机的RCS，还在机翼的前后缘、进气道唇口部分采用了能够吸收雷达波的材料，整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。
　 虽然隐形飞机能够在相当大的程度上隐身，但只是针对一般的探测设备而言，还有许多方法都可以发现隐身飞机。在月美国对南联盟实施轰炸的时候，南联盟防空军就曾经击落了美国的一架F-117A战斗轰炸机。此外，有得必有失，隐形飞机的隐身能力是以牺牲机动性作为代价的，而且造价也十分昂贵。
垂直起落技术
&& 垂直起落技术顾名思义就是飞机不需要滑跑就可以起飞和着陆的技术。它是从50年代末期开始发展的一项航空技术。
为什么人们会去发展垂直起落技术呢？首先，具有垂直起落能力的飞机不需要专门的机场和跑道，降低了使用成本；其次，垂直起落飞机只需要很小的平地就可以起飞和着陆，所以在战争中飞机可以分散配置，便于伪装，不易被敌方发现，大大提高了飞机的战场生存率；第三，由于垂直起落飞机即使在被毁坏的机场跑道上或者是前线的简易机场上也可以升空作战，所以出勤率也大幅提高，并且对敌方的打击具有很高的突然性。
&&& 那么，垂直起落技术是怎么实现的呢？我们知道，飞机飞行需要克服两种力&重力和阻力。重力是由飞机的气动面，即机翼和尾翼产生的升力平衡的；阻力则是由发动机提供的推力克服的。正常飞机的起飞过程就是飞机在发动机的推动下，克服阻力向前滑跑，当滑跑速度足够大到使机翼产生的升力大于飞机的重量时，飞机就可以离开地面升空飞行了。而垂直起落飞机由于不需要滑跑，就不可能由机翼产生平衡重力的升力，所以要实现垂直起落，就只能把希望寄托到飞机的动力设备&发动机上了。垂直起落飞机就是由发动机提供向上的推力来克服重力实现垂直起落的。
&&& 垂直起落飞机产生升力的办法有三个，一个是偏转发动机的喷管，第二种是直接使用升力发动机提供升力，第三个是前两种办法的组合，同时使用升力发动机和主发动机。
&&& 英国的&鹞&式（Harrier）就是使用偏转喷管方式的垂直起落飞机。这种飞机机身中部安装有一台&飞马&式推力转向发动机（&飞马&发动机结构图），前后两对可旋转喷口分别位于机身两侧，相对机身重心保持对称。发动机将从进气道吸入的空气一部分通过前面的两个可旋转喷口喷出，另一部分经过燃烧室和涡轮从后面的两个可旋转喷口喷出，四个喷口喷出的气流共同产生供飞机垂直起降、空中悬停和水平飞行的动力（图为&鹞&式垂直起飞示意图）。
&&& 俄罗斯的雅克-36和雅克141是使用升力发动机和偏转喷口主发动机相结合的垂直起落飞机（雅克式飞机发动机原理图）。飞机的两台升力发动机位于座舱后的机身内，其进气道在机身上部；主发动机装在机身内，喷口在后机身两侧。当飞机垂直起飞时，主发动机的一对可旋转喷口从向后位置转到向下位置，同时升力发动机工作，也是四束喷流提供了飞机的起飞升力。当飞机进入平飞状态之后，主发动机转至向后，升力发动机则停止工作，其进气道关闭。
&&& 正如前面提到的，使用垂直起落技术的飞机机动灵活，具有常规飞机无可比拟的优点，但同时也有许多重大的缺点。首先是航程短，由于要实现垂直起落，飞机的起飞重量只能
&&& 是发动机推力的83%-85%，这就使飞机的有效载荷大大受到限制，影响了飞机的载油量和航程。同时，飞机垂直起飞时发动机工作在最大状态，耗油量极大，也限制了飞机的作战半径。例如&鹞&式飞机的载重量为1060千克时，作战半径只有92公里。所以在实际使用中，&鹞&式飞机尽量使用短距起飞的方式，以延长飞机的航程。因此，垂直起落飞机又称为垂直/短距起落飞机。另外，由于垂直起落飞机在实战中，经常需要分散在野外，所以它的维护也非常的困难。
&&& 垂直/短距起落飞机也是海军青睐的机种，因为舰船上的飞行甲板的长度总是有限的，垂直/短距起落技术就显得尤为实用。装备英国&皇家方舟&号航母的&海鹞&就是&鹞&式的海军型。&海鹞&还使用了&斜曲面跃飞&的短距起落技术，通过在航母上安装12度的斜甲板，可以让飞机滑跑跃飞，再利用推力转向，使飞机在推力不足的情况下仍能在空中稳定加速。
　目前世界上服役的垂直起落飞机有英国的&鹞&式系列，美国的AV-8系列以及俄罗斯的雅克36。俄罗斯还有另外一种编号为雅克141的超音速垂直起落飞机，但是由于没有经费，并没有进入工程发展。
　垂直起落技术虽然不是一个新技术，而且存在一些重大弱点，但是它的优点的确使人无法割舍。美国目前就正在发展新一代垂直/短距起落飞机（V/STOL）。随着航空科技的发展，垂直起落技术必将进入一个新的发展高峰。