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赵艺桥 骆雪芹 武攀 沈海军

相传3000年前,古印度圣贤玛赫西在总结先辈资料的基础上,完成了一份航空航天技术的手稿(为方便,简称其为“玛赫西的手稿”或“手稿”)。公元十一世纪,印度高僧博德哈南达对马赫西手稿进行了注解和补充。1875年,这份破旧不堪的梵语马赫西手稿(注解本)在印度南部的一座古庙宇中被发现。随后,发现者对此手稿进行了整理,尤其对其中的SHAKUNASundaraRukmaTripura等四种维曼拿重点进行了描述,还请画师配了插图。

岁月流逝,饱经坎坷,这份珍贵的古印度飞行器手稿终于在1974年被翻译成英文;2017年,在同济大学沈海军团队的努力下,玛赫西手稿再次被翻译成中文版。

古印度维曼拿是一类具有传奇色彩的飞行器,距今历史悠久,资料扑朔迷离。在《走近古印度飞行器维曼拿系列(九)》中,我们对Sundara维曼拿飞行器进行了深入探究,根据马赫西手稿的描述重新对其进行了复原设计和CAD建模。

本文基于对玛赫西手稿的深入研究,我们再次对另一种所谓的Rukma维曼拿进行复原设计和CAD模型重建。通过独特的视角,带大家走近古印度飞行器维曼拿,再次掀开其神秘的面纱。

 一、整体三维外形图

根据手稿中的几个视图配图,确定外形定为圆柱-圆锥的组合形状,总体分5层,见图1 整个维曼拿底部直径25米,每层高度为5米,顶部驾驶舱直径为10米。最上面一层是驾驶层,往下三层是乘客舱,依次是豪华休息舱、商务舱、经济舱,最下面一层为机械舱,主要是动力装置层,主要的动力装置以及燃油、电池等都在这一层。

  

         

二、飞行原理

飞行动力主要依靠顶部的4个高速旋转的螺旋桨(见图2),以及底部高速转动的滚轮(见图3)击打地面获取升力。同时在底部机械舱侧面有6个螺旋桨(见图4),主要是控制方向的,可以通过控制不同方位的螺旋桨的转速来控制飞行器的偏转方向。底部高速滚轮可以在地面上滚动以获得前进动力,在空中时能收起。起飞和降落参照垂直起降。

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 三、驾驶层介绍

驾驶层包括中间的玻璃罩以及周围的四个杯状桨叶罩。中间的玻璃罩是透明的,为了驾驶员能够清楚方便地看到飞行器外部的情况,玻璃罩内部有一个操作台,用于常规的驾驶操作,见图5和图6。地上安装有两个操纵杆,驾驶员可通过操纵杆来人为控制飞行器的飞行状态。

驾驶舱周围的四个罩子里面有四个螺旋桨,起飞时,罩子上面的盖子打开,螺旋桨叶片高速转动产生向上的拉力(见图7),与飞行器底部的轮子联合作用,使飞行器向上飞行。进入巡航阶段后,顶部的螺旋桨不再需要高速转动,罩子上面的盖子就会关闭(见图8),从而保护内部的桨叶不被破坏,延长使用寿命。

四、乘客舱介绍

     1)豪华休息舱

    这一层相对来说噪音更低,环境更舒适,所以在设计时给这一层放置了比较舒适的沙发座椅,还配备了桌子用于放置乘客的常用物品,见图9-图11。考虑到这一层空间不如下面几层那样大,同时考虑到豪华舱的乘客可活动范围应该大一些,所以这一层的座椅数量相对来说较少。

2)商务舱

    商务舱配有环形会议桌,中间配有讲台,见图12。额定人数为50人,椅子高度为1.6米,配有扶手和可升降支柱。 悬挂式荧屏是从旋转会议桌上投影而出。旁边有宽阔的活动空间,适宜于会间休息和茶歇。商务舱也可以用于讨论维曼拿的飞行和作战。椅子为收缩式圆凳椅,可以从桌子前方推出。因为这里只是示意图,因此只简单地放出几张小椅子。

3)经济舱

经济舱处于飞行器的最底层,在动力装置的上方,且距离控制方向的螺旋桨和滚轮较近,因此噪音较大,舒适度不如上面两层。整个飞行器壁层采用蜂窝隔音结构,因此噪音降低不少,不会影响到乘客的正常休息。但是这一层的空间最大,所能放置座位最多,总座位55个,一侧有座位32个,另一侧后方设置洗手间,座位为23个。座椅高度为1.5m,宽度0.5m。座位前后间隔1.1m,走廊间隔0.85m,保证舱内的活动。经济舱中间为一个吧台,可售卖食物等。舱内布局见图13所示。

4)机械舱

本层主要是放置油箱以及动力滚轮和一些连接装置的。环形的油箱系统能更好的利用空间,支撑柱不仅连接上下层建筑也连接着底部的运转轮子,见图14。靠着顶部驾驶舱的操作,柱子内部的传导系统传递信号到使底部滚轮以及底部螺旋桨运转。外侧螺旋桨的转动可以使维曼拿改变方向,见图15。

    

 

相关链接。沈海军:《走近古印度飞行器维曼拿》系列()(科普)

沈海军:《走近古印度飞行器维曼拿》系列(八)(科普)

沈海军:走近古印度飞行器维曼拿(七)(原创.科普)

沈海军:走近古印度飞行器维曼拿(六)(原创.科普)

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沈海军:走近古印度飞行器维曼拿系列((科普-原创)

沈海军:走近古印度飞行器维曼拿系列((科普-原创)

海军:走近古印度飞行器维曼拿系列((科普-原创)

 
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西北工大学士(1993年)、硕士(1997年)、博士(2000年)、南京航大博士后(2002年);现任同济大学航空力学学院教授,兰州交大兼职教授,博士生导师,飞行器工程所所长。 担任《The Open Mechanical Engineering Journal》杂志编委;教育部教学指导委员会成员。中国纳米艺术第一人,中国昆虫动力飞机第一人,中国三维打印飞机成功设计与试飞第一人。 主要研究方向:飞机设计、疲劳断裂、纳米力学等。已发表论文200余篇,其中,SCI检索30篇余篇、EI检索50余篇。承担或参加过国家863、国家自然基金、航空基金等多个项目。著有《纳米科技概论》、《新型碳纳米材料-碳富勒烯》、《近空间飞行器》、《纳米艺术概论》、《航空航天概论》、《千姿百态的纳米花》等著作。 联系方式:shj@tongji.edu.cn 上海市彰武路100号,同济大学航空与力学学院,200092

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