一百年前的发明家狂人曾经用这种奇怪的风筝设计把人送上天
2018/7/3 10:07:42 中科院物理所

     立体的风筝你见过么？被人做出来了。

     2个艺术家做出了一个犹如外星飞船一样的风筝，而且它可以在天上飞翔。

    

    

     威尔士的艺术家 Heather Morison 和 Ivan Morison 重新设计了亚历山大·格拉汉姆·贝尔在一百多前设计的四面体风筝。

     你可能不知道，贝尔除了发明了电话以外还倾心于飞行器的设计。贝尔从1899年开始制造各式各样的风筝飞行器，因为他相信，能飞翔的风筝一定也能成为载人的飞行器。

    

     贝尔的风筝在空中飞翔

     贝尔面临的一个最大挑战是数学家西蒙·纽康(Simon Newcomb)提出的定律——用同一种材料制作的飞行器的重量和长度的立方成正比，而它的机翼表面积和长度的平方成正比。

    

     贝尔设计的 Frost King 风筝模型

     也就是说，当一个飞行器变得很大，它的重量的增加速度会超过机翼表面积的增加速度，因此表面积无法提供足够的升力。根据纽康的定律，除非材料实现突破，否则大型飞行器很难飞起来。

     但是贝尔决定要看看，自己能否设计出能够绕过这个定律的风筝来。终于，他设计出了一种三角形的风筝。

    

     贝尔设计的三角形风筝(上)和组合体(下)，它可以拓展纽康的飞行器定律的限制

     这种设计的一大特点是，即使一个一个叠起来做得很大，它的机翼表面积和重量的比和小型风筝差不多。

    

     飞起来的三角形风筝的加强版

     不过，三角形设计也有缺陷——不够牢固，因此三角形风筝也不能无限叠加。后来，贝尔又设计了更加牢固的四面体风筝。

    

     贝尔设计的64个细胞的四面体风筝

     四面体风筝突破了三角形风筝的限制，它不但像三角形风筝那样，机翼表面积和重量的比不随大小显著变化，而且还可以疯狂叠加，变得巨大。

    

     1908年，贝尔(右)在测试他设计的一种圆形风筝

     使用新的四面体设计，贝尔也成功地让风筝载着2个人(意外地、哇哇大叫地)上了天。

    

     就是这个四面体风筝把2个人带上了天，后来它挣脱了缰绳自己飞走了

     这证明四面体设计是成功的。贝尔于是开始在用四面体研发飞行器的道路上一发不可收拾，设计制造了各种各样的巨星四面体风筝。

    

     贝尔设计的巨型四面体风筝 Mabel. II.

    

     四面体风筝飞起来啦!

     至于 Morison 双人组，他们手头的工具箱可比贝尔的大多了。他们用3D打印技术制作出各个构件，并把这个风筝命名为闪光的小人(Little Shining Man)。现在这个风筝在英国泽西岛的丹达拉城堡内展示。

    

     这个风筝看起来块头很大、很笨拙是吗？别被它的外表骗了，实际上它的材料采用的是前沿的轻质尼龙材料、碳纤维管，还有帆船的合成纤维——粗苯纤维。

    

     Morison 双人组除了参考了贝尔的设计外，还参考了黄铁矿晶体结构。他们用轻质材料制作了类似黄铁矿晶体结构的小晶胞，而这些晶胞又组合成了风筝的整体。

    

     两位艺术家表示，立体风筝的制作难点不仅在于让它能够飞起来，还在于让它能够平安落地。

    

    

    

    

     动态的风筝的美态岂是图片能够比拟的？从视频中你可以很明显地感到立体风筝在阳光下超凡炫目的光泽和机理。

     “站在那里，看着这个花了我们好几个月设计制作的风筝在天上飞翔，这种感觉让人惊心动魄。贝尔在他最初的风筝飞行试验中一定也有这番充满了惊叹和幸福的感受吧。”

     图片来源和参考资料：

     Grosvenor, G. H. (1903). The Tetrahedral Kites of Dr. Alexander Graham Bell.

     http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2087913/Flying-air-greatest-ease-The-sculpture-cum-kite-built-using-latest-3D-printing-technology.html

     https://www.huffingtonpost.com/2012/01/02/three-cubes-colliding-a-3d-kite_n_1180104.html

    

     来源：把科学带回家

     编辑：loulou

     近期热门文章Top10

     ↓ 点击标题即可查看 ↓

     1. 文科生看了会沉默，理科生看了会流泪!物理所『网红井盖』官方大揭秘!

     2. 为什么学渣常觉得自己考得不错，学霸老觉得自己考砸了？

     3. 碰到这三种物质，你大概连哭都来不及

     4. 自然常数e为什么这么重要?

     5. 灭霸力气有多大？钢铁侠战衣有多重？科学家是这样看漫威的

     6. 《细胞》子刊：啊这善良可爱的小肥肉!科学家发现脂肪细胞竟会帮助伤口愈合

     7. 绝对零度达不到，那么温度上限在哪里？| No.104

     8. 霍金最后一篇论文终于正式发表：解除曾一手造就的科学“危机”，为人类寻找多元宇宙留下线索

     9. 光就认识薛定谔的猫了，科学大佬们养的宠物妖怪们你还知道几个？

     10. 那个名为“又大又好”的方程组，真的是又大又好!

     点此查看以往全部热门文章

    

    

    http://weixin.100md.com
返回 中科院物理所 返回首页 返回百拇医药