我們都知道,直升機是沒有明顯的固定機翼的,只是在機身上部有一個大大的螺旋槳。依靠這種獨特的設計,直升機有了許多獨特的優勢,比如能空中懸停、低空飛行和垂直升降。但是,旋翼的旋轉力會令機身打轉,為了平衡這種旋轉力,直升機的尾部需要安裝一個旋轉方向相反的小旋翼。這實際上會增加機身的長度,不僅增加能源的耗費,還會影響飛行員對位置的判斷,常常因為尾翼掛到空中物體(如樹木、電線等)而墜毀。在戰爭中,長長的尾翼也容易遭受攻擊。
為了避免尾翼給直升機帶來的麻煩,研究人員開始研究多旋翼飛機。目前,已經發展成熟的是雙旋翼飛機,在垂直方向或者平行方向安裝兩個水平且旋轉方向相反的機翼,就可以讓直升機平穩飛行而且升力加大。然而,雙旋翼也存在安全問題,如果一個旋翼失靈,直升機也會打轉而無法操控。于是,德國的機械工程師斯蒂芬·沃爾夫等3人組成一個研究團隊,希望用多翼來增加直升機的安全系數。
經過多次嘗試和試驗,斯蒂芬認為16個旋翼最安全。他們設計的原型機分為4組旋翼,按照4個方向均勻分布,每個方向上有4個旋翼。經過無人飛行試驗,即使16個旋翼中有12個旋翼出了故障,直升機依然能安全地飛行。當然,安全的前提是每個方向上至少有一個旋翼沒有壞。這樣一來,就大大地提高了直升機的安全系數。
多旋翼直升機更環保
更為重要的是,多旋翼直升機可以使用電力作為能源。在傳統的單翼或雙翼直升機中,旋翼的動力要很大,發電機功率也需要很大,目前的電動發電機難以輸出這么大的功率。而直升機采用16旋翼的構造后,旋翼就可以設計得較小,需要的動力也低得多。此時,就可以采用電動發電機。
盡管16旋翼直升機中每個旋翼所需動力較小,但是目前的各種電池自重大而容量低,導致電動多旋翼直升機還不能長途飛行。工程師亞歷山大·左塞爾負責電機部分的開發。他說:“要讓多旋翼電動直升機變得更加實用,則需要開發高容量的輕便電池。”
相對于燃油直升機來說,電動直升機的環保性能更優越。它不僅低碳,而且噪音小。燃油直升機的噪音很大,而電動直升機就顯得安靜得多。進行了首飛的托馬斯說“我們的原型機還很簡陋,根本沒有機艙,我是暴露在16個旋翼的中間,但是我還是覺得聽到的只是呼呼的風聲,基本上沒有那種刺耳的馬達聲音。”
他們會做得更好
雖然此前也有不少直升機愛好者在制造多旋翼直升機,但是大多是無人飛行,載人飛行成功還是第一次。16旋翼直升機試飛那天,不僅來了不少普通觀眾,也引來了一些飛機制造商。這架直升機載著托馬斯在10米左右的低空飛行,20多分鐘內飛行了50千米。一家飛機制造廠的工程師賈德森表示:“他們制造的直升機很粗糙,離實用還有很大一段距離。但是,對于業余愛好者來說,這已經很不錯了。”
然而,斯蒂芬卻對16旋翼飛機的前景十分看好。斯蒂芬說:“任何發明的初期都是很粗糙的,但是只要有足夠的開發資金,我們能夠做得比較完美。”
斯蒂芬相信,安全環保的多旋翼直升機可能成為未來的私人飛機。因為這種飛機操作簡單,造價較低,能源成本也低,比較適合對速度要求不太高的個人用戶。如果自然災害突然降臨,這種家用多旋翼飛機可以立即載著人們從自家院子里或樓頂上起飛,從而快速脫離險境。