作者:袁一雪 来源:中国科学报 发布时间:2017-8-11
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去风洞,过把“空中飞人”瘾


 

当机器启动,整个风洞飞行舱内都充满了人工制造与控制的气流,将体验者“吹”起来,体验急速高飞与瞬间降落的快感。

■本报记者 袁一雪

在北京顺义区的一隅,一家以室内跳伞为主的体验馆吸引了不少追求刺激的年轻人。虽其名曰室内跳伞,却没有降落伞,而是在风洞中体验急速高飞与瞬间降落的快感。

用于航空流体力学实验的风洞,转为民间飞行体验,是整个体验馆中最为亮眼的一处——仰头向上望,透明的表演舱延伸至屋顶之上,表演舱的两端则是两面圆形的弹性安全防护网。当机器启动,整个风洞飞行舱内都充满了人工制造与控制的气流,将体验者“吹”起来,体验“空中飞人”的感觉。

心跳的感觉

“全身放松,身体呈反弓形,双腿紧绷挺直,双手打开举在头上、手掌下压,保持抬头的姿势。”飞行家太空体验馆教练杜计冲耐心地给一位体验者讲解着进入表演舱时的动作要领。只见体验者穿着进入飞行舱的连体服,头戴头盔,正俯卧在一个半高的软垫长条椅上重复着教练口中的动作要领。“这是每一位体验者必修的一点,只需掌握这一动作要领就能进入飞行舱体验了。”杜计冲告诉《中国科学报》记者。

做好准备的体验者被带入与飞行舱相连的透明小屋中,待到风机正常运转起来,教练会先进入飞行舱,站在安全网上,强烈的气流吹得连体服迎风而动。体验者站在舱门前不需要走进舱体,只需向前倒下,保持刚才练过的姿势,自有气流托起身体,飞行在空气中。“一般我们会在舱体也纠正一下基本动作,如果掌握得好会带他高飞,如果掌握不足或觉得恐惧则体验低空飞行。”杜计冲说,“而且,参与体验者必有一位教练跟随,带着起飞降落,所以安全性很高。”

除了姿势,教练员还会教授体验者一些简单的手势,如一根食指指向天就是要“抬下巴”,食指与中指伸出比出“V”的手势则是“伸直两腿”。“在表演舱内,噪音大,而且无法开口说话,所以我们教授国际通用的手势,让体验者明白教练的意思。”

杜计冲是从爱好者变为教练员的,他自半年前才开始接触这项运动,如今不仅可以自由地翱翔在风洞中,也可以与队友进行组合动作。“室内跳伞最难的还在于一个巧字,因为发力时没有支点,所以要学会在空中用巧劲儿。”

飞行的秘密

如此吸引人的飞行到底是如何实现的?要解开其秘密并不难,只需研究其产生风的原理即可。大部分人看到人被吹上半空,第一个想到的便是有个巨大的风机安装在下面,方能产生自下而上的巨风,然而出乎意料的是,产生巨大的风力的风源其实在上方悬挂。

“整个风机是以二风道循环封闭式结构建成。产生风力的风机共有四组,产生的气流通过两侧的风道进入表演舱下方,产生O型循环,再经过导流系统进入表演舱中,成为上升的气流。”飞行家(北京)投资股份有限公司工程技术部总工程师岳王军在接受《中国科学报》记者采访时介绍道。也就是说,风机从吹出风到进入表演舱中,需要经过两个O型循环,方能回流下来。

“这样的设计好处很多,首先是节能。”岳王军说。要知道,在顺义飞行家太空体验馆中安装的四台风机,每一台平均耗电量为310千瓦时,每次正常运转表演舱都需要4台风机同时运转,也就是需要1240千瓦时,耗电量极大。但双O型的设计结构,可以让上面的风机送风的同时抽出表演舱内的气流,形成循环风,“当循环风形成时,实际的耗电量只有1100千瓦时左右”。

除了节能,循环风向上流动的气流还可以将体验舱门口的飞行人员轻而易举地“吸进去”。为了保证表演舱内的飞行人员能够完成动作,舱内的气流必须保持稳定。所以当气流从上吹到下方时,并非直接进入表演舱,而是经由导流系统。“导流系统就好比空调的扫风扇叶,控制风向。只是安装在风机内的导流板并不能摆动,而是根据风向要求计算后固定的扇叶。”岳王军解释说。因为风机的风向比较简单,只有平行和垂直两种方向,但是循环风却要设计固定的曲线转弯,所以导流系统需要引导气流按照“划定”路线“流过”表演舱。

经过导流系统的引导,改变了气流的流动方向,但同时也影响了气流的流动效率,也就是说导流系统会引起风阻,进而影响风机的效能。“我们经过多次试验,最终的设计成品可以让气流的通过率达到95%以上。”岳王军说。而国外的同类产品效率最高也只能达到90%左右。

“除了节能降耗,保证气流稳定,我们还在风机内安装了水冷制冷系统,让气流通过导流系统时,不仅可以改变风向还能降低温度。保证表演舱内的气流恒温。”岳王军继续介绍道。

当然,如此庞大的系统,自然需要更结实的稳定系统。对比其他产品使用的钢结构,飞行家室内飞行系统则采用了混凝土结构。“混凝土结构在减震与降低噪音方面领先于钢结构,而且钢结构的共振比较厉害,一旦开启风机,其所在的楼层都会感到震动。而混凝土结构则很好地避免了这一问题。”

易学的“跳伞”

动作简单,过程安全,体验时间也仅为一分钟,让这项运动接受的人群范围也比其他体育项目更多,“从4岁的孩童到80岁的老人都可以参与”,该店负责人孙丽红补充道,前段时间他们接待了一位85岁的老人来尝试飞行。“即便是孩子,在飞行中有怕到哭的,下来也会坚持要玩第二次。”

“在国外,室内跳伞运动早已风靡,国际性赛事每年都有,只是我国对于此项运动的了解才刚刚起步。”孙丽红解释道,“人们总觉得跳伞遥不可及,太难完成,实际上室内跳伞从安全性和易学性来讲比室外跳伞简单,从有限的空间完成跳伞的所有动作。”而且,室内跳伞运动完全省去了乘坐飞机跳下再乘坐飞机上天继续练习的过程。

“另外,这项运动入门门槛低,只需要教练教授一些简单的动作即可入门。但如果想学精,则需要更多的投入。”孙丽红介绍。因风洞的原理简单且成本低,国家跳伞队的队员们也曾到这里训练。

2014年,全国室内跳伞(风洞)锦标赛在大连金石滩飞行体验馆举行,飞行家(北京)投资股份有限公司也组织了队伍前去参赛。“那时我们参赛队伍只有6人,今年锦标赛的地点换到了重庆,我们参赛的人员已变成20人。”孙丽红说。

目前顺义的飞行家太空体验馆共有二层楼,孙丽红表示:“我们正在计划将二层变为讲述室内飞行的科普展览馆,让更多人了解这项运动,并且爱上这项运动。”

《中国科学报》 (2017-08-11 第8版 生活)
 
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