癮科學：撲翼機

當古人夢想著飛行時，都是以飛鳥為藍圖的，無論是伊卡洛斯、達文西還是滑翔翼大師奧托．利林塔爾，想像出來的飛行器都是模擬鳥拍翅動作的「撲翼機」（Ornithopter）。只是隨著二十世紀初的研究進展，發現固定翼加上動力是更加有效率的飛行方法後，撲翼機漸漸被人們拋到了腦後，成為少數人追求的目標。
達文西被認為是撲翼機的始祖，雖然他設計的撲翼機從來沒超出草稿階段（或至少大家是這樣認為的），但是卻有很多元素證明了這不是個一昧抄襲鳥類的設計，而是認真的想要做一架飛行器來。除了機翼是用一整片的薄膜，不是硬用羽毛之外，達文西設計了一系列的滑輪，將採踏的動作轉換成翅膀的拍動 -- 顯然地達文西也認知道用手拍動是怎樣也無法提供足夠的動力，只有腿力才有希望。

第一架撲翼機是由法國人 Gustave Trouvé 在 1870 年示範的一架無人撲翼機，半飛半滑翔了 70 公尺遠。這架「飛機」最特別的地方，是它使用了火藥 (!) 和一種稱為「波登管」的裝置為動力。波登管常見於壓力計中，是一種平常彎曲，當內部受壓時會伸直的金屬管。Gustave 正是利用了這種特性，當火藥被點燃打入波登管時管子會伸直，火藥離開管子後會彎曲，從而產生拍動翅膀的動作，算是一種非常特別的內燃機。

1929 年則有一位德國人 Alexander Lippisch 製作了一架人力撲翼機 -- 但是它必需要由牽引機拖上天空後，再靠人力「飛行」個幾百公尺。很多當時的人都質疑它究竟是在飛，還是只是靠著人力減緩下降速率的「滑翔」，但要確定這點，必需要知道撲翼機在離開牽引機後，是否有保持原來的速度和高度，在缺乏資料的前提下，我們大概永遠也無法知道它算不算是個人力撲翼機。不過 Lippisch 大概也不會太在意撲翼機在後人心目中的印象，畢竟身為火箭動力飛機、三角翼和無尾翼飛機研究的先驅，這位鬼才有太多被後人傳頌的事蹟了。

在 Lippisch 之後有許多人嘗試過拖曳式的人力撲翼機，但是受限於人力的因素，飛行的時間都不特別長。所以合理的下一步，就是考慮機械動力的撲翼機。和普通的飛機相比，撲翼機有在低速下非常有效率的優點，Adalbert Schimd 在 1942 年設計的動力撲翼機只靠著一顆 3 馬力的摩托車引擎，就讓一架單人飛機從地面起飛，並且以每小時 60 公里左右的時速，飛行了 15 分鐘。隨後換裝的 6hp 引擎，更是讓它的速度提升到了 80km/h。Schmid 的設計好玩的地方，在於為了讓「撲翼」的效率最大化，它的面積會小到不足以支撐飛機的重量，因此這些飛機前面是普通的大翅膀，後面是小一號的撲翼，長得蠻搞笑的。戰後 Schmid 開發了一架用 10hp 馬力，可以坐兩個人，以 100~120 km/h 飛行的撲翼機，但是在即將來臨的噴射機時代面前，只能算是有趣的玩物了。

近代最知名的撲翼機，當屬在 2006 年由多倫多大學試作的動力撲翼機，靠著拍動整片翅膀（Schmid 的有固定的部份）達成從起飛開始，一共 14 秒的飛行。看著一架飛機用力拍著翅膀，實在是個蠻詭異的景象啊...

最後，同樣是多倫多大學，在今年 8/2 達成的新人力撲翼機紀錄，這架名為 Snowbird 的撲翼機在靠汽車拖上天之後，在空中維持了 19.3 秒，總飛行距離 145 公尺。Snowbird 重僅 42 公斤，但擁有 32 公尺長的翼展，和一架波音 737 相當呢！
--
經過了 100 年在固定翼飛機的陰影下（很多人還是認為它不可能），撲翼機的研究在近年有復興的趨勢，主要是因為它高效率、零活的特性很適合最近逐漸微型化的飛行無人載具。雖然人類應該是不會有拿撲翼機做為代步工具的一天，但是「像鳥類一樣飛翔」的夢想，一點也不遙遠呢！

from crave 癮科技