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钢铁侠的“虎翼”——喷气背包

2019/3/21 21:31:53 来源:科普中国-军事科技前沿 0 加入收藏 加入收藏

    在各种科幻作品中我们经常可以看到这样的场景,主人公背着一个能够喷射火焰的“背包”在天空自由翱翔,其实在现实中这样的设备已经存在?#29976;?#24180;了。

?#26696;?#20154;火箭”设想早已出现


(图片来自网络)


  ?#26696;?#20154;火箭”由来已久


  如何让单兵具备飞?#24515;?#21147;是军事大国一直以来梦寐以求的事情,这其?#20449;?#27668;背包就是重要的研究方向之一。喷气背包是一种通过控制器控制喷气推力的大小,以让使用者达到?#27426;?#30340;飞行速度与高度,并能实现软着陆的飞行器。


  1949 年美国军方就开始进?#20449;?#27668;背包的生产和设计。在1967年,美国贝尔公司(该公司制造的UH-1早越战中被美军大量使用)发明了一种喷射背包并取得了试飞的成功。贝尔公?#26087;?#24819;,揹负喷射背包的飞行士兵,可以澈底改变战争面目这套设?#29976;?#24403;时轻型机动系统 (Light Mobility Systems,LMS)的计划一部分,最初的设计是一种单人的直升机,之后改造成喷射背包。贝尔认为这将是侦察部队的理想工具。喷射士兵可以飞在部队前面?#35762;椋?#25214;到敌?#35762;?#38431;就回报给指挥官来计划行动。喷气背包的海军陆战队员可?#28304;?#28023;岸线发起两栖攻击,或是迅速突袭敌人的据点,从背后攻击他们。虽然当时的背包成功试飞,但在随后的评估中美军认为这种装备不切?#23548;剩?#22240;为所设想的飞行士兵都在离地10到50米的高度飞行,极易暴露在敌人的火力之下成为首先?#25442;?#33853;的目标,所以?#32654;?#35013;备被否决了。


“火箭人”飞入会场


(图片来自网络)


  不过在1984年的洛杉矶奥运开幕式上,背着喷气背包的演员飞入会场,给观众留下了深刻的影响,而这?#24425;恰?#21943;气人”第一次进入公众视野。


  小小背包如何载人上天


  贝尔喷气背包是这样工作的:火箭背包里含有三种物质,它们能发生化学反应并产生推动力:过氧化氢推进剂、高压氮气、表面覆盖着硝酸钐的银(起催化剂的作用)。火箭背包上安放的两只金属罐一共装有约23升的H2O2推进剂。使用者打开阀门后,高压氮气会被释放,将H2O2推入催化剂室中。一旦进入催化剂室,H2O2便会和银材料发生反应并转化成743℃的高压高温蒸汽。蒸汽从由金属罐顶端沿侧面?#30001;?#33267;使用者双臂后方的?#25945;?#24367;管中急速喷出。管道均用绝热材料包裹以防热量流失。(由于热量很高,使用者必须穿上耐热服来防止灼伤。)水和蒸汽从排气管末端的两个喷嘴里喷出,产生超过1335牛顿的推力,这样的推力远可以将使用者送上天空做一次简短的火箭飞行。目前很多其他厂商研制的喷气背包都采用了类似的原理。


  如今普及难未来前景阔


  如今,各种喷气背包已经在各种大型活动乃至选秀节目中出现了,但是距离大规模普及还是长路漫漫。首先最关键的一点,就是留空时间太短了。虽然在测试?#20449;?#27668;背包可以飞出160公里左右的时速,但留空时间往往只有?#29976;?#31186;,随后就得因?#21058;?#32791;尽而落地,也就是说只能做一次性的长距离“跳远”。随之而来的就是成本高,据计算采用贝尔喷气背包原理的飞行器在30秒的飞行过程中将消耗23升的?#21058;希?#26159;名副其实的“油老虎”。另外,这种装备操作起来比较复杂,有?#27426;?#30340;危险性,人员需要经过专门的培训才行。


现在的喷气背包?#32422;?#39542;技术要求较高


(图片来自网络)


  不过喷气背包的未来前景是十分广阔的。未来战场空中化、陆军飞行化将是大势所趋,只要解决了上诉难题,喷气背包能让每一个士兵都具备飞?#24515;?#21147;,届时脱离地表束缚的“?#25945;跬取?#24517;将引发新一轮军事变革,而一旦喷气背包能与“单兵外动力?#36235;饋?#30456;结合,那么真正意义上的?#26696;?#38081;侠”就将诞生。同时除了军事以外,喷气背包在?#32769;站?#28798;、野外探险、交通物流方面?#24425;?#22823;有可为,将来可能会成为民众生活中的一部分。


  划重点:喷气背包是一种通过控制器控制喷气推力的大小,以让使用者达到?#27426;?#30340;飞行速度与高度,并能实现软着陆的飞行器,可以让普通人具备翱翔天际的能力,未来随着相关难题得到解决,喷气背包必将被普及。


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