身体的

喷气包 或L.'homme-fusée

借助小的单独装备,爬在空中爬在空中?此壮举成为可能:各种设备正在开发中。

Jean-Michel Courty和Edouard Kierlik 用于Science N°406
本文保留用于科学用户

rocketeer漫画英雄被剥夺了超人的权力,使用了一个反应堆在他的背上飞行。这种类型的单独推进实际上存在超过50年!但是必要的权力禁止大于分钟的自治。今天,新设备可以飞过半小时以上。关于这些“Jetpacks”的物理原则是什么,他们目前的限制是什么?

所有Jetpacks都使用反应推进原理,这是基于保留运动量的定律(质量速度的产物)。当电动机驱逐到后部流体射流时,它通过反应出现的推力力,其强度等于每单位时间喷射的流体的运动量。

反应推

让我们用圆形数字进行估计。电梯100公斤(包括设备!)升降机所需的力量是1,000牛顿。因此,如果流体排出速度为每秒1000米,则每秒一千克材料必须在大气压下射出,相当于立方米的空气。使用单个喷嘴,后者的部分必须是十个平方厘米。每秒喷射的气体的动能,这是当前性能所需的功率,是半兆瓦,或700匹马。

Cette puissance semble hors de portée pour un dispositif compact. Et pourtant, ces chiffres sont à peu de choses près les caractéristiques du premier modèle de jetpack, la Bell Rocketbelt développée dans les années 1960. La puissance nécessaire était obtenue grâce à une réaction chimique : la décomposition de peroxyde d’hydrogène (H2O2) à l’aide d’un catalyseur tel que l’argent. En moins d’un dixième de seconde, le liquide se décompose en eau et oxygène selon la réaction 2 H2O2 —> 2 H2O + O2 ; on obtient un gaz (mélange de vapeur d’eau et d’oxygène) à près de 750 °C et à la pression de 20 atmosphères.

该方法的优点是,比常规燃烧反应器更危险,更容易发展,其温度要高得多。另一方面,所有弹出的物质必须在罐中传送。使用前段中的估计,这意味着40千克过氧化氢确保了40秒的自主权。

在实践中,飞行人在他背上的两瓶充满过氧化氢(纯90%),以及充满压力氮的第三瓶,其作用是以足够的速率推动。催化剂过氧化氢。在分解区之后,两个喷嘴指向向下和方向允许勇敢的飞行员控制他的飞行。

可嵌入有限的过氧化氢的量仍然适中:20秒的航班,每小时只超过55公里,最大高度为18米。然而,1984年,飞行的壮观性质是洛杉矶奥运会的示范。

今天,霹雳空气系统公司确保了此类设备的耐用性和营销。其TP-R2G2D型号设计用于采取几千克煤油,同时烧焦过氧化物分解:这种燃烧增加了气体喷射的速率,从而降低了流量并提高了自主权。。加利福尼亚州制造商宣布为超过1000米的路线宣布75秒的自治,峰值速度为每小时120公里。请注意,有一个法国设备,Ludion SA-610,1967年偷走了Bourget Salon,具有不同的推进器,异丙基 - 硝酸盐。

获得自主权

该怎么办才能提高Jetpacks的表现?限制因素是一方面大量的流体喷射,另一方面,这种喷射所需的功率。用于推进的材料最初被开始进入由飞行人携带的坦克。如果您想要更大的数量,则必须使用环境空气。这是否对反应堆的意思是什么?

这就是瑞士Yves Rossy认为,绰号“Jetman”,因为它与2.40米的碳纤维翅膀脱离,固定在背部并将四个小反应器推动到煤油。 2011年5月,他在科罗拉多州大峡谷每小时八分钟到300公里的壮观航班。空气动力学翼的选择可能使他能够从提升效果中受益,这改善了寄托。尽管如此,飞行的离开是从高海拔直升机,并且跳伞的绊倒:起飞和着陆非常精致,齿轮只控制躯干,头部和手臂的运动!

要探索其他轨道,让我们回到反应推进的物理学:推力是质量流动通过喷射的气体速度的乘积,而所需的功率是通过这种速度的平方的质量流量的产物。如果质量流量乘以10,我们将通过除以喷射和功率的速率来获得相同的推力。由于流动更重要并且较低的速度,这意味着在我们的情况下,喷射喷嘴的部分将更大,在我们的案例100中。相应的直径将是十倍,或者三十厘米而不是两个或者三厘米的第一章。

这是该解决方案保留了最近的马丁喷气包的设计。飞行男子在后面的两个整体螺旋桨上磨损,驱逐空气。器件发动机与汽油一起运行,部署了150千瓦的功率。它提高了130公斤的有效载荷,拥有30分钟的自主权,使其允许它每小时行驶50公里100公里。在2008年向公众提出,Martin Jetpack于2011年5月在坎特伯雷(新西兰)进行了一架自动飞行,海拔1,500米,向上速度为每秒4米。但正如视频所证明的那样,机器已经失去了便携式特性:超过120公斤空,三个方向的杂乱是1.5米的空间......

另一种方法是改变液体。为什么不用水取代空气?该液体具有1000倍的体积质量,喷射率弱30次,其具有相同尺寸的喷嘴(具有给定部分的质量流速与喷射率成比例)。可比较的几何形状,必要的电源是低30倍。

这是Jetlevel Flyer的解决方案,它允许在水体上方偷到八米。用户的线束只能配备两个向下和连接的喷嘴,由于长约十米长的软管,到运输泵及其燃料的独立船只(这艘船奇迹地缺席所有视频......)。略低于10万欧元,这就是今年夏天沿巴黎银行游行的游行! ■

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