https://bodybydarwin.com
Slider Image

De sagde, at det ikke kunne udføres!

2021

Da Vinci tegnet de ældste kendte planer for et menneskedrevet fly i 1485. Alligevel var det først i 1977, at den første virkelig fløj. Flyvning kræver løft, når nettolufttrykket, der skubber opad, modvirker fartøjets vægt. I årevis antog mange, at flyvning krævede mere løft og mere kraft end det menneskelige legeme alene kunne give (selvom formaningerne gjorde lidt for at stoppe utallige mislykkede forsøg). Men opfinderne vedvarede.

Fly flyvende ved hjælp af tre grundlæggende konfigurationer: fast vinge, flappende vinge og rotorer. I de sidste 50 år har opfinderne erobret fastvinget og flappende flyvning. Nu er de på nippet til at overvinde den største udfordring endnu: lodret start.

For at flyve en menneskedrevet helikopter ville en pilot sandsynligvis skulle producere 500 watt strøm. Selv den største pilot kunne ikke opretholde dette output, siger Antonio Filippone, en luftfartsingeniør ved University of Manchester i England, der har offentliggjort to artikler, der analyserer teoretiske menneskedrevne helikoptere. "Du kan løfte af, siger han. Men i mere end et par sekunder er det ikke muligt." Vi har hørt den slags ting før.

Fast vingeflyvning

Udfordringen : Fastvinget flyvning kræver en effektiv airfoil, såsom en vinge, der er buet på toppen og fladt på bunden. Når luftpladen bevæger sig fremad, strømmer luft hurtigere over dens top end under den, hvilket skaber en forskel i tryk. Når trykket under fartøjet overvinder trykket over det, er der en netto opadgående kraft. De fleste fly bruger motorer til at få nok fremadgående bevægelse, men folk kan ikke drive et køretøj næsten lige så hurtigt.

Løsningen : Generelt, jo længere vinger, jo mere løft. I de tidlige 60'ere bygget Southampton University-kandidater et 130 pund håndværk med en 80-fods vingespænde og en cykel-stil transmission forbundet til en propell. Den fløj en tredjedel af en kilometer, men havde betydelige styreproblemer. I 1977 designede ingeniør Paul MacCready Gossamer Condor et 70-pund aluminiums- og plastfartøj med en canard anan luftplade på en bom foran skroget. Det var mere manøvrerbart end dets forgængere og fløj i en figur otte omkring markører en halv mil fra hinanden og vandt Royal Aeronautical Society's pris for den første kontrollerede og vedvarende menneskedrevne flyvning. Der er stadig plads til forbedringer. For eksempel har ingeniører renoveret 90'erne Airglow (set her) med bøjede vingespidser og krumme vinger forbedringer, der stabiliserer det under sving.

Flapping-wing flyvning

Udfordringen : Små dyr som kolibrier slår deres vinger hurtigt nok til at forblive højt helt fra at klappe, skubbe mere luft ned end de gør op og skabe et netto opadgående pres. Men i store skalaer er det vanskeligt at slå hurtigt nok til at forblive i luften. Større flappers kræver derfor et løft fra fremadgående træk. Tænk på en motor, der skubber et flapper eller en ornithopter fremad.

Løsningen : Større fuglers vinger klapper, men de sno sig også fremad og tilbage, som om de vrimler med en dørhåndtag, der genererer ekstra fremadstød. Så som kandidatstuderende ved University of Toronto designede luftfartsingeniør Todd Reichert og medstuderende deres håndværk, navngivet Snowbird med vinger, der både klapper op og ned og vrider 10 grader. De brugte computersimuleringer for at finjustere deres design. Og de gav Snowbird et bredt, 105 fods vingespænde og brugte kulfiber og Kevlar for at holde det let. En person genererer magt i 94 pund håndværket ved hjælp af en benpresse, der ligner dem, der findes i fitnesscentre.

Den 2. august 2010 på en mark i Ontario, trækkede en bil fartøjet fremad, indtil det gled ud i luften. Så stoppede bilen med at trække. Da Reichert arbejdede med benpressen, klappede Snowbird sine vinger og fløj på egen hånd i en højde af 11 meter i 19, 3 sekunder og rejste 475 meter.

Rotorbaseret flyvning

Udfordringen : En helikopter flyver, når dens roterende rotorer tvinger luften ned, hvilket sænker lufttrykket over fartøjet og øger den under. I modsætning til fly og ornitopere kan helikoptere ikke stole på fremadgående bevægelse, hvilket gør flyvningen meget mere udfordrende. Helikoptere genererer også turbulens, der kan forårsage alvorlige stabilitetsproblemer. Flere hold forsøger at bevise, at de kan erobre lodret flyvning ved at vinde den amerikanske helikopterforenings Sikorsky-pris, en stående pris på $ 250.000 for en menneskedrevet helikopter, der svæver i et minut og rammer en minimumshøjde på tre meter (9, 8 fod), mens opholder sig inden for en 10 meter stor plads.

Konkurrenterne : University of Maryland holdets Gamera II helikopter er en quadcopter, et håndværk med fire 42, 6 fod brede rotorer forbundet til en cykellignende transmission. Flere mindre rotorer nær jorden kan lettere løftes af end en enkelt stor. De balanserer også hinanden for bedre stabilitet. Hver finjustering til deres design har givet bedre resultater - i juni sad en pilot og pedalede med hænder og fødder for at hæve Gamera II omkring en fod fra jorden i 49, 9 sekunder, og derefter i august toppede en pilot på otte meter .

Luftfartsingeniør Neal Saiki, der designede den første menneskedrevne helikopter, der løftede af i 1989, er tilbage med et nyt fartøj: Upturn . En pilot pedaler til at dreje sin ene, 85 fod brede rotor med fire knive, hvoraf to har propeller i deres ender, hvilket hjælper med stabiliteten. Hvert blad har også en justerbar klap og en sensor til at registrere vibrationer og balance, og Saikis software justerer klaffernes vinkler i realtid for at kompensere for wobbles. I juni løftede en pilot Upturn to fødder i ca. 10 sekunder.

Konkurrencen varmer stadig op. Snowbird co-designer Todd Reichert officielt registreret til helikopterprisen i juli med en ny gruppe, men det har endnu ikke frigivet et fuldt design af sin quadcopter. Maryland forbedrer fortsat sit håndværk. Saiki sigter mod at bruge en stærkere pilot. Og holdets tyngdekraft kæmper for dem alle hvert skridt på vejen.

De seneste anbefalinger til forebyggelse af demens er gode råd til alle

De seneste anbefalinger til forebyggelse af demens er gode råd til alle

Sådan reduceres affald og hjælper planeten i denne feriesæson

Sådan reduceres affald og hjælper planeten i denne feriesæson

Her er, hvordan 3D-udskrivning ændrer fotografering

Her er, hvordan 3D-udskrivning ændrer fotografering