飞翔的梦想

人类渴望飞行已经有多久了？很可能从人类首次仰望鸟类并好奇“为什么？怎么做？”的那一刻起。

此后，每一个文明都围绕飞行创造了神话、传说、神祇和女神。飞翔的梦境是人类普遍的体验。尽管人类普遍渴望展翅高飞，但也出现了一些警示性的故事。在西方文明中，希腊神话中的伊卡洛斯的故事极具启发性。伊卡洛斯的父亲制作了两套由羽毛和蜡制成的翅膀，以便他和他的儿子能够离开克里特岛。父亲警告儿子不要飞得离海洋或太阳太近，但伊卡洛斯得意忘形，鲁莽地飞得太高。太阳融化了蜡，他坠入大海。

当然，那些最初发明并固定在手臂上的翅膀的地面居民深知其中的风险，但仍有人尝试。幸运的人从未离开地面，而那些从悬崖和海角起飞的人则很可能坠毁身亡。

直到15世纪，列奥纳多·达·芬奇才对飞行进行了严肃的、理性的探究。在研究了鸟类的翅膀运动后，他画出了类似滑翔机、直升机和降落伞的机器。他理解了一些空气动力学、升力和空气流动性。然而，他的想法仍然是异想天开，从未离开过画板。

又过了300年，人们才真正飞上天空，当时蒙特哥尔费兄弟在巴黎郊外的凡尔赛宫放飞了热气球。本杰明·富兰克林，当时担任美国驻法国大使，目睹了这次放飞，并对这一壮观景象感到震惊。仅仅两周后，一个更先进的氢气球升空，爬升了数千英尺。

几十年后，英国人乔治·凯利爵士制造了模型和滑翔机，被许多人认为是第一个真正理解航空学的人，但真正的滑翔大师是奥托·利林塔尔，一位在19世纪末创新的先驱。这位德国先驱极大地推进了飞行科学，并使“比空气重的机器”这一概念获得了尊重。他完成了大约2000次滑翔飞行，但在最后一次尝试中从空中坠落身亡。莱特兄弟认为他是天才和英雄。

当然，正是莱特兄弟在1903年将滑翔机技术与内燃机相结合，开启了谁能飞得最高、最快、最远的竞赛。几十年来，飞行已经变得平常，甚至乏味。但今天仍有一些先驱选择避开常规和安全。他们飞翔的梦想不包括加压客舱和头等舱座位。他们的梦想是由人力、风力或或许是背上的背包驱动的。

人力飞行器 当谈到人力飞行器时，越大越好，因为人力发动机产生的动力或速度都很有限。这正是 AeroVelo（多伦多大学的人力车辆团队）在尝试赢得著名的西科斯基奖时所面临的挑战：美国直升机学会和西科斯基飞机公司提供的25万美元奖金。要赢得比赛，个人或团队必须是第一个制造出能够离地至少3米、持续60秒或更长时间在一个10米见方的空间内悬停的人力直升机。这听起来似乎很简单，但这项奖金悬而未决了30多年。很明显，任何认真的竞争者都需要一架巨大的直升机来产生足够的升力。

“这是简单的分析和数学。越大越有效率，但越大意味着结构重量越大。有一个临界点，或者说一个最佳点，超过这个点再变大就没有必要了，” AeroVelo 的首席结构设计师兼联合创始人卡梅隆·罗伯逊解释道。

AeroVelo 团队主要由研究生组成，他们制造了 Atlas，这是一架跨度为154英尺的直升机，有四个旋翼，每个叶片半径约33英尺。Atlas 由碳纤维管、Mylar、聚苯乙烯泡沫、轻木和合成绳索制成，重约122磅。

动力来自托德·赖克特的腿部，他是一位顶级的自行车和速度滑冰运动员、工程师，也是罗伯逊的 AeroVelo 合作伙伴。通过踩动悬挂在电线上的改装立式赛车自行车，赖克特产生了平均550瓦的功率。

AeroVelo 团队研究了之前的尝试，并采纳了他们第一个人力项目 Snowbird（一种扑翼机或拍打翅膀的飞机）中吸取的一些教训。Snowbird 是一架巨大的飞行器，翼展105英尺，重仅94磅。2010年8月，在赖克特再次提供踩踏动力的情况下，这架扑翼机实现了飞行——尽管时间很短，约19秒。

从 Snowbird 项目中，团队认识到在气动载荷下补偿飞行器扭曲或结构变形的重要性。所有的飞机在飞行时都会弯曲，尤其是那些由如此轻质、柔韧的材料制成的飞机。该团队花费了近三分之一的开发精力来制造和测试位于每个旋翼叶片末端的鸭翼——用于提高稳定性和控制的小型升力翼。鸭翼是为了补偿弯曲并提供保持直升机不偏离规定区域所需的控制。

“当我们试图使用这些控制装置时，情况变得非常混乱，常常导致旋翼摔到地面，”罗伯逊说。“鸭翼被证明是不可行的，我们最终还是把它们去掉了。”

取而代之的是，团队通过推力矢量来操纵直升机，这是一种改变旋翼之间动力的技术。赖克特通过简单地倾斜自行车来做到这一点。

AeroVelo 于2013年6月13日在室内足球场内赢得了西科斯基奖。他们用这笔钱为研究生们（大多数是志愿者）提供实习机会，并为即将进行的项目支付材料费用。该团队预计将在2016年再次飞上天空，届时他们将角逐英国皇家航空学会赞助的50,000英镑的克雷默国际马拉松比赛。要获胜，飞机必须从静止开始，完成两个赛段，包括一个“8”字形，并在一个小时内完成42公里——即马拉松的距离。

学生们正在开发一种新颖的“白板”设计的人力螺旋桨驱动飞机。罗伯逊表示，这种飞机必须非常灵活，并且很可能需要不止一人提供所需的动力和速度。

“无论我们做什么，我们都希望让公众大吃一惊，并表明作为一个社会，我们可以通过伟大的工程和创新的思维方式，用更少的资源做更多的事情，”他说。“我们不认为人力飞行会变得实用，但我们在到处寻找效率，而且这里学到的经验教训可以应用于其他地方。” 翼装奇迹 尽管公众普遍理解跳伞，但有些人觉得从飞机上跳下，一直下坠到达到终极速度，然后拉开降落伞减缓下落过程，没什么浪漫之处。但是，纵身跃入深渊，展开特制翼装的翅膀，以受控的方式向前滑翔——嗯，这让人想起彼得·潘、超人或巴斯光年“以风格坠落”。一个穿着翼装的人像一只巨大的猛禽一样沿着山体滑翔，在大多数人看来简直是疯了，但这种极限运动却有其魔幻之处。“当我看到地面从我下方消失时，我就上瘾了，”托尼·乌拉加洛说，他在佛罗里达州泽弗希尔斯的一家工厂制造“TonySuits”。“速度够快，你就可以抬起翼装，获得高度。这真的感觉像在飞。”

翼装由坚韧的高密度尼龙制成，这种材料用于背包和行李。腿部、手臂和躯干之间有织物连接。翼的边沿有塑料，以增加刚性。许多翼型设计包含隔板，这些隔板会充气以提高滑翔比——即相对于高度损失的前进速度。现代翼装的比例约为3:1，即每下降一英尺向前滑翔三英尺。世界纪录是从37,000英尺高空飞机上进行的9分6秒的滑翔。

“在四分钟的滑翔中，很难一直张开手臂。九分钟的话，你需要像鸽子一样结实的胸膛，”乌拉加洛戏谑地说。他在实验室里调整他的原型翼装，用鼓风机代替风洞，然后在跳伞时进行飞行测试。

在自由落体期间，他可以进行滚桶翻和翻筋斗，速度减至35英里/小时，或者以超过200英里/小时的速度俯冲——比终极速度还快。2012年，58岁的乌拉加洛在挪威赢得了世界低空飞行比赛。他还参加了在中国天门山举行的世界翼装联盟比赛。他排名第七，仅比领先者慢一秒。他的经历虽然令人兴奋，但却喜忧参半。在中国比赛期间，匈牙利选手维克多·科瓦茨因降落伞故障而丧生。2013年8月，在瑞士阿尔卑斯山上，乌拉加洛从10,800英尺的高空跳出直升机，紧随其后的是马克·萨顿，他刚因在2012年伦敦奥运会开幕式上扮演詹姆斯·邦德式人物并进行跳伞而声名鹊起。当乌拉加洛用头盔相机拍摄时，萨顿因以125英里/小时的速度撞上岩脊而丧生。风险可以最小化，但有些“飞人”会近距离贴着岩石和峡谷墙壁飞行，或者离树木只有几英尺，这被称为贴近飞行。

“你可以碰到云，这没关系。但沿着山体下落时碰到岩石，那可是毫不留情的。没有任何容错空间，”乌拉加洛说。“看到朋友就在你眼前死去，真是太可怕了。一项伟大的运动竟然如此可怕，真是奇怪。不过，这就是生活，不是吗？”

现在已经退出翼装滑翔的乌拉加洛继续为那些想挑战极限的人设计飞行服。特技演员加里·康诺里（Gary Connery）成为第一个不使用降落伞着陆的“飞人”，他降落在18,000个纸箱堆上，当时他穿着一件 TonySuit。“很难说这一切将走向何方。我们才刚刚开始，”乌拉加洛说。“细微的改变——这里增加一英寸，那里半英寸——在翼型上就能产生巨大的差异。滑翔比现在已经非常惊人了。”

喷气背包的完美化 1965年，当休斯顿的阿斯特罗巨蛋体育场启用时，主题全是太空：倒计时餐厅、迷人的“宇航女郎”服务员、当然还有队名，以及那个穿着宇航服的家伙，用喷气背包从球场上方发射升空。

在20世纪50年代和60年代，当美国军方资助贝尔实验室制造第一批火箭腰带时，他们设想士兵们可以飞越雷区和河流。

但我们并没有成为一个飞行的士兵或火箭兵的国度。低功率火箭腰带仍然主要是噱头：在体育赛事或州集市上观看很酷，但并不实用。首要原因：飞行时间很短——大约30秒——实际上只是在空中高高地跳一下。而且，虽然操作员可以从地面起飞，但他们必须在燃料（通常是过氧化氢）耗尽之前迅速着陆。飞行顶点的高度永远不足以让降落伞发挥安全作用。

还有成本。一个喷气背包的价格在15万到20万美元之间。而且你不能简单地套上它就飞上天空。你首先需要进行计算机模拟和实际培训。丹佛 Jet Pack International 和 Go Fast Sports and Beverage 公司的首席执行官特洛伊·威杰里（Troy Widgery）说，这需要大量的技巧和练习。“它不适合大众。它永远只适合那些负担得起价格并且不怕风险的人，”他强调。“这是一台飞行器。你可能会受伤甚至死亡。”

威杰里的公司销售两种不同的喷气背包型号，尽管他坦承这部分业务不是盈利性的。“我们这样做是出于热情，”他说。“看到有人驾驶这些喷气背包飞行是有史以来最酷的事情之一。”

世界各地只有少数几家公司和企业家在研究此类产品。来自新西兰基督城的 Martin Jetpack 销售一种涡轮风扇机器，虽然严格来说它不是喷气背包，但它已经带着测试假人飞到了5000英尺的高度。威杰里和他的团队正在开发 T73，或称“猎鹰”，它将使用涡轮机和喷气燃料飞行约20分钟。他说，它将能够垂直起降。“我们有一个原型机，当它向公众展示并进行演示时，必将成为全球新闻，”他说。“这将是实现持续飞行的机器。”