"火箭背包"飛天之旅

文

"火箭背包"飛天之旅

文裘偉廷

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

火箭背包也稱飛行背包，是一種個人動力飛行器。早在1961年，美國貝爾航空系統(tǒng)公司的工程師摩爾就研制出了火箭背包的雛形，當時作為軍用品對外保密。

源于航天

溯其源頭，火箭背包首先被應用于宇航業(yè)，20世紀60年代時，它還是一件裝有衛(wèi)星噴氣推進裝置的新型宇航服。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，宇航員可操縱它進退、上下、左右滾動、俯仰和偏航。每套宇航服配有12個氮氣噴嘴，每個氮氣噴嘴噴出的能量能產生0.7千克推力，推動宇航員以每秒30至60厘米的速度在空間移動。

后來，隨著技術的不斷發(fā)展，個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。他對火箭背包情有獨鐘，一直在自行研究，終于在2005年發(fā)明出一種名叫“火箭腰帶”的產品，系上它就能讓人一飛沖天。這種腰帶外形是一個背囊，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的高溫灼傷背部。使用者挎上背囊，束緊背帶，按動開關，便可以翱翔藍天了。

噴射背包由新西蘭航空設計師馬丁自行研發(fā)。據馬丁介紹，他設計噴射背包的靈感來自年幼時看的《雷鳥》和《迷失太空》等影視作品。從20世紀80年代早期開始，他便專注于設計簡易飛行器，希望讓普通人無需專業(yè)訓練就可實現(xiàn)自由飛行的夢想。數(shù)十年來，馬丁設計了多款飛行器，通過不斷調整，以實現(xiàn)安全性能高、容易操作的特性。

自2008年在美國“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碳纖維架，后方是兩個連在一起的大圓柱體，內部各有一臺風扇，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：過氧化氫推進劑、高壓氮氣、表面覆蓋著硝酸釤的銀（起催化劑作用）。它們能發(fā)生化學反應并產生推動力。火箭背包上安放的兩只金屬罐一共裝有約23升的過氧化氫推進劑。使用者打開閥門后，高壓氮氣會被釋放，將過氧化氫推入催化劑室中。

一旦進入催化劑室，過氧化氫便會和銀材料發(fā)生反應，并轉化成743℃的高壓、過熱的蒸氣。蒸氣從由金屬罐頂端沿側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噴嘴里噴出，產生超過1335牛頓的推力，這樣的推力遠可以將使用者送上天空，實現(xiàn)一次簡短的火箭飛行。

馬丁的噴射背包從飛行設計原理上看，更像是氣墊船而非噴氣飛機。它主要的構造是兩具水平旋翼和一個具有200匹馬力的活塞引擎。使用汽油的摩托發(fā)動機，通過汽車風扇皮帶驅動兩個扇形螺旋槳，螺旋槳在兩個外表看似超大號湯罐的裝置內水平旋轉。這種涵道風扇設計比直升機無遮罩發(fā)動機效率更高。

發(fā)動機、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。背包還配備一個火箭推進式降落傘，以備不時之需。

美國《時代》周刊2010年底評價“飛行背包”為世界上最值得期待的發(fā)明之一。人們預計，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道交通狀況的記者，最終人們會用它飛去娛樂或上班。正如馬丁所說：“你可以飛到當?shù)丶佑驼炯訚M油，買一個餡餅、一瓶可樂，再起飛。”

鏈接：噴水飛行背包

由華裔加拿大人雷蒙德-李設計的噴水飛行背包“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。這款飛行背包的動力來自于水面上拖拽的動力浮艙，它能夠噴射出兩條強大的水流，使用者可在水壓作用下起飛并升高9米。據稱，它的飛行速度最高可達每小時100千米，使用者可以在空中盡情地表演急轉彎和盤旋，并持續(xù)飛行1小時以上。