science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe persoonlijke luchtvoertuigen werken

Springtail EFV-4A tijdens een gratis zweefvlucht in oktober 2003. Zie meer jet foto's . Foto met dank aan trekaerospace.com

Toen de auto in de 19e eeuw voor het eerst over onverharde wegen rolde, het stelde ons in staat om naar plaatsen te gaan waar we nog nooit waren geweest en het liet ons toe om er in een kwestie van uren te komen in plaats van dagen. In tegenstelling tot de trein, die mensen beperkt tot haltes en schema's, de auto gaf ons een geweldig gevoel van vrijheid. Vandaag, onze auto's geven ons nog steeds een grote vrijheid -- maar in veel steden, die vrijheid wordt getemperd door de ergernis van het drukke verkeer. Niets is zo frustrerend als te laat komen op het werk of een belangrijke gebeurtenis vanwege een patstelling.

Jet Afbeeldingen

Als je van een unieke kijk op de luchtvaart houdt, dan moet je het paragliding-artikel eens bekijken, video en afbeeldingen op Discovery's Fearless Planet voor meer informatie.

Zou het niet geweldig zijn als je je kon verplaatsen zonder je zorgen te maken over het verkeer? Met een persoonlijk luchtvoertuig (PAV), het zou heel goed mogelijk kunnen zijn. In dit artikel, HowStuffWorks kijkt naar de technologie achter een huidige PAV, de Springstaart EFV-4B .

Speciale dank aan Harry W. Falk en Trek Aerospace voor hun hulp bij dit artikel.

Inhoud
  1. Basisprincipes van springstaart
  2. In de springstaart
  3. Fly-by-wire-systeem
  4. Wie gaat de springstaart gebruiken?

Basisprincipes van springstaart

Springstaart EFV-4A Foto met dank aan trekaerospace.com

de Springstaart exoskelet vliegend voertuig ontwikkeld door Trek Aerospace werkt zoiets als de Harrier straaljager , verticaal opstijgen. Maar in plaats van straalaandrijving, de Springtail gebruikt geleide propellers om de vlieger van de grond te tillen. De EFV-4B is het meest recente model van een reeks van meerdere prototypes.

Eenmaal hierin vastgebonden persoonlijk luchtvoertuig (PAV), de motor zal de luchtkanaalventilatoren draaien om voldoende stuwkracht te leveren om u de lucht in te stuwen. De Springtail EFV-4B is 2,5 meter hoog, en machinisten moeten tussen 5 voet 4 inch en 6 voet 6 inch (163 tot 198 cm) lang zijn en tussen 115 en 275 pond (52 tot 125 kg) wegen voor maximale manoeuvreerbaarheid en veiligheid.

Eenmaal in de lucht, je kunt over boomtoppen ritselen met een topsnelheid van 113 mph (182 km/u) voor 184 mijl (296 km) op een 12,3-gallon (46,6-liter) tank benzine voordat je gaat tanken. De gemiddelde kruissnelheid ligt rond de 94 mph (151 km/u). Omdat het tot 11 kan klimmen, 400 voet (3, 475 meter), er is de mogelijkheid dat de Springtail zijn luchtruim zou delen met andere kleine vliegtuigen. Echter, volgens de mensen van Trek Aerospace, het is uiteindelijk bedoeld om te vliegen op een hoogte van ongeveer 400 voet boven de grond, rond de 90 mph rijden. Door het compacte formaat van de Springtail kan hij landen op een gebied dat ongeveer zo groot is als twee parkeerplaatsen ter grootte van een auto.

Nutsvoorzieningen, laten we een kijkje nemen in de Springstaart.

In de springstaart

Springtail EFV-4A tijdens een vrije zweefvlucht in oktober 2003 Foto met dank aan trekaerospace.com

Vier belangrijke componenten van de Springtail kunnen het ooit mogelijk maken om ons naar ons werk of de plaatselijke bioscoop te vliegen:

  • 118 pk rotatiemotor
  • Aandrijflijn die de geleide ventilatorbladen aandrijft
  • Tegengesteld draaiende kanaalventilatoren (twee)
  • Fly-by-wire besturingssysteem

Het hart van dit gepatenteerde voertuig wordt gevormd door een kleine rotatiemotor van 118 pk die gebruikmaakt van luchtvaartbenzine van 100 octaan (AVGAS). Indien nodig, het zal draaien op 91-octaan en er is een Springtail-motor die daadwerkelijk diesel gebruikt. Een rotatiemotor is een verbrandingsmotor, zoals de motor in je auto, maar het werkt op een heel andere manier dan de conventionele zuigermotor.

Als een zuigermotor, de rotatiemotor gebruikt de druk die ontstaat wanneer een combinatie van lucht en brandstof wordt verbrand. Bij een zuigermotor die druk zit in de cilinders en dwingt zuigers heen en weer te bewegen. De drijfstangen en krukas zetten de heen en weer gaande beweging van de zuigers om in een roterende beweging die kan worden gebruikt om een ​​voertuig aan te drijven.

De verbrandingsdruk bevindt zich in een kamer die wordt gevormd door een deel van de behuizing en is afgedicht door één zijde van de driehoekige rotor, dat is wat de motor gebruikt in plaats van zuigers. De rotor volgt een pad dat eruitziet als iets dat je zou maken met een spirograaf . Dit pad houdt elk van de drie toppen van de rotor in contact met de behuizing, het creëren van drie afzonderlijke volumes gas. Terwijl de rotor door de kamer beweegt, elk van de drie gasvolumes zet afwisselend uit en krimpt. Het is deze uitzetting en samentrekking die lucht en brandstof in de motor trekt, comprimeert het en levert nuttige kracht als de gassen uitzetten, en dan de uitlaat eruit halen.

Springtail EFV specificatieblad Foto met dank aan trekaerospace.com

De motor van de Springtail is verbonden met een systeem van aandrijfassen, kruiskoppelingen en versnellingsbakken, die de tegengesteld draaiende kanaalventilatoren aandrijven. Eerdere modellen droegen ventilatorbladen met vaste spoed (in tegenstelling tot variabele toonhoogte), wat betekent dat ze onder een vaste hoek stevig aan de centrale roterende ventilatornaaf zijn bevestigd. Messen met een vaste spoed hielpen om het aantal bewegende delen dat op de eerdere modellen aan het werk was, te verminderen. Echter, het nadeel van bladen met vaste spoed is dat ze tijdens de vlucht niet kunnen worden aangepast. Omdat het het nieuwste model is, de Springtail EFV-4B beschikt nu over verschillende technologische upgrades en verbeteringen -- waaronder: messen met variabele spoed . Een andere grote verbetering is het nieuwe besturingssysteem van de Springtail.

Laten we dat nieuwe systeem eens nader bekijken.

Fly-by-wire-systeem

Springtail EFV-4A vliegtest gehouden op 16 maart, 2005 Foto met dank aan trekaerospace.com

Een piloot zou het originele XFV-prototype kunnen bedienen met twee handgrepen en controle armen , en door zijn of haar gewicht van links naar rechts te verplaatsen. Echter, na het toepassen van dat operatieconcept in de windtunnel in het NASA AMES Research Center in 2000, het testteam ontdekte dat kinematisch (lichaams)beweging de piloot onvoldoende controle over het vaartuig zou geven.

Momenteel, de springstaart gebruikt fly-by-wire controles. In theorie, dit systeem lijkt een beetje op de drive-by-wire systemen ontworpen voor conceptauto's zoals GM's Hy-wire. De machinist bestuurt het voertuig met behulp van twee joysticks, één voor elke hand. De linker joystick regelt het toerental van de kanaalventilatoren (de hoogteregeling). De rechter joystick regelt de rijsnelheid vooruit en achteruit, links en rechts draaien (rollen), en het voertuig om zijn verticale as draaien (gieren). Dit staat ook bekend als a drie vrijheidsgraden controle apparaat.

Terwijl de machinist de joysticks gebruikt, zijn of haar commando's worden gegeven aan een boordcomputersysteem . Het computersysteem interpreteert deze informatie en verplaatst de kanalen, stuurschoepen en andere stuurvlakken zodat het voertuig beweegt om de commando's van de bestuurder dienovereenkomstig op te vangen. De indrukwekkende boordcomputer geeft de Springtail ook een soort van automatische piloot functie. De machinist kan GPS-coördinaten invoeren die het voertuig moet volgen, zodat het boordcomputersysteem van de Springtail hem of haar naar de geprogrammeerde bestemming zal "rijden".

Naast de reguliere vliegbewegingen, als een helikopter, de springstaart kan zweven in een stationaire positie . Zweeftijd hangt echt af van windomstandigheden en hoogte, maar de gemiddelde tijd is ongeveer twee uur.

In het geval van een catastrofale storing, het vliegtuig zou automatisch een parachute inzetten om het vaartuig en de piloot veilig naar beneden te brengen. In het geval van een aanvankelijke storing van de hoofdparachute, er is een reserveparachute voor de piloot. Het is ontworpen om automatisch in werking te treden nadat de piloot zichzelf heeft losgegespt van de springstaart en weggeduwd is van de machine.

Dus, we hebben het ambacht en zijn kerntechnologie besproken, maar werkt het? Wie gaat het gebruiken? En, hoeveel kost het? Laten we het uitzoeken.

Wie gaat de springstaart gebruiken?

Deze Springtail EFV-4B zou kunnen worden gebruikt door het leger, binnenlandse veiligheid, politieagenten, noodhulpteams en zelfs commerciële bedrijven. Foto met dank aan trekaerospace.com

Zoals eerder vermeld, de kerntechnologie achter de Springtail is onderworpen aan talloze windtunneltests in het NASA AMES Research Center. Het eerste prototype, het SoloTrek Exo-Skeletor Flying Vehicle (XFV) voltooide meer dan 70 bemande missies en maakte zijn eerste succesvolle bemande testvlucht op 18 december, 2001. Tijdens de eerste testvluchten van de XFV, de machine was vastgemaakt aan een kraan, in de hoop kostbare schade te voorkomen. In november 2003, de Springtail voltooide zijn eerste ongebonden missie - hij was ongeveer 50 seconden in de lucht en bewoog ongeveer 60 voet. Trek Aerospace meldt dat tot nu toe bijna 200 tethered testvluchten en ongeveer 20 ongebonden tests zijn voltooid.

Hoewel het bedrijf niet heeft gezegd wanneer ze het voertuig op de markt zullen brengen, het meldt dat er toepassingen zijn voor militair en privégebruik. aanvankelijk, het wordt waarschijnlijk gebruikt door parachutisten, die de Springstaart zou gebruiken om ten strijde te trekken. Andere mogelijke toepassingen van de Springstaart, zoals gepresenteerd op de Trek Aerospace-website, omvatten, maar zijn niet beperkt tot:

  • Militaire toepassingen zoals zoek- en reddingsmissies, surveillance en verkenning
  • Binnenlandse veiligheidstoepassingen zoals noodhulp en redding, routinematige politieroutes, brandbestrijding en andere beveiligings- en veiligheidsmaatregelen
  • Commerciële en industriële toepassingen zoals woon-werkverkeer, toeristische reis- en bezorgdiensten

Hoewel Trek Aerospace niet heeft gezegd wanneer de Springtail beschikbaar is voor het publiek, de prijs zal naar verwachting vergelijkbaar zijn met die van een high-performance sportwagen.

Voor meer informatie over de Springstaart, persoonlijke luchtvoertuigen en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe vliegende auto's werken
  • Hoe hoverboards werken
  • Hoe zweefvliegtuigen werken
  • Hoe helikopters werken
  • Hoe vliegtuigen werken
  • Een parachute inpakken

Meer geweldige links

  • Trek AerospaceSpringtail EFV-4B
  • Flying Cars:Springtail zoekt militair contract
  • Vliegende auto's klaar om op te stijgen