借助 FRP 复合材料,人类飞行是否可能?

借助 FRP 复合材料,人类飞行是否可能?

虽然飞机是莱特兄弟在1903年投资的,但人类飞行却是几千年来人类的梦想。 

我们不是在谈论坐在飞机上飞行。我们正在谈论一个像鸟一样飞翔的人。以今天的技术进步甚至可能吗?

飞向天空

虽然人类无法独立飞行,但宝马发明了一种电动翼装,可以让人们像鸟一样飞向天空。

被称为BMW i Electrified Wingsuit,这项创新使用双碳纤维叶轮为套装提供可持续能源。

每个叶轮都装有一个可产生约 10 马力的电动机。该系统不仅能让人在空中停留长达五分钟,还能实现高速飞行。

如果您认为这款翼装一定很重,请再想一想。由于叶轮由碳纤维制成,因此整套套装仅重 26 磅。叶轮位于翼装前部,每个叶轮以 25,000 rpm 的速度旋转。

为了完成最初的战斗测试,定点跳伞运动员和专业跳伞运动员彼得萨尔茨曼穿着新的翼装从直升机上跳下。

从 9,842 英尺(3,000 米)的高度开始,Salzmann 将这套人体轻型飞行服与其他传统翼装进行了测试。

该测试的结果表明,全新 BMW i Electrified Wingsuit 能够比其他车型加速得更快。在飞行中,萨尔茨曼能够立即将速度提高到 186 英里/小时(300 公里/小时)。

这项实际的人体飞行测试是在 BMW 风洞测试之后进行的,该测试与用于公司车辆的测试相同。

叶轮与螺旋桨

此时,您可能想知道叶轮是什么以及它与传统螺旋桨有何不同。

螺旋桨基本上只是非常强大的风扇。它们旨在通过推动空气来移动空气,从而将旋转运动转换为线性运动。

另一方面,叶轮是一种旋转设计,它产生更多的吸力而不是推动力。

BMW 翼装中使用的碳纤维叶轮被环形或管状外壳包围。通过将独特的推进系统与先进的纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料相结合,更快的人类飞行成为可能。

为什么使用碳纤维?

如果您没有注意到,玻璃纤维和碳纤维都可以在许多不同的体育用品和飞机中找到。翼装是这两个行业的融合。

虽然从技术上讲它不是飞机,但它确实需要一些与飞机相同的特性。从某种意义上说,它是一种用于极限运动的可穿戴空中装备。

由于材料的轻质成分,为叶轮选择碳纤维是一个绝妙的决定。让我们看看一些材料选项

  • :这种传统的金属材料非常重、易腐蚀且导电。
  • :虽然它比钢轻且不会生锈,但它仍然导电且比碳纤维重。
  • 碳纤维:这种 FRP 复合材料比钢轻 70%,比铝轻 40%。它还耐腐蚀,并且还具有导电性。

选择一种极轻的材料是像这种翼装这样的项目的首要要求。

尽可能减轻总重量,不仅可以增加人的飞行时间,还可以提高加速时间和最高速度。

另一点需要考虑的是腐蚀。钢极易生锈。是的,它可以用化学涂层进行处理,使其使用寿命更长一些,但最终,水分总是胜过钢材。

这意味着来自潮湿环境、天气甚至汗水的水分最终会导致钢铁生锈。因此,钢太重而不能用于翼装,而且会随着时间的推移而腐烂。

虽然铝不会生锈,因此是某些体育用品的流行金属材料,但它仍然不是可用的最轻的材料。

为什么不使用玻璃纤维?

碳纤维比玻璃纤维更适合这项工作的原因有几个。

首先,碳纤维比玻璃纤维重量稍轻。它也比玻璃纤维更坚硬,抗拉强度更高。

另一方面,玻璃纤维更便宜,更灵活且不导电。

就 BMW i 电动翼装而言,设计背后的大脑会重视重量、强度和刚度,而不是成本和灵活性。

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    投稿 2022年11月19日

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