“戴”著竹蜻蜓飛翔 汪麗穎 5090109251 想必看過哆啦A夢的讀者都對在整部漫盡中都有所貫穿的方便的交通工具一竹蜻蜓 飛行器印象深刻。根據牛頓第三定律我們知道竹蜻蜓是利用作用力和反作用力，具體的原理 是：因為竹蜻蜓的莱片和水準旋轉面有一個傾角，於是當旋翼旋轉時，旋轉的莱面能夠將空 氣向下推，形成一股強凰，而道強風给竹蜻蜓一股向上的反作用力，當這股反作用力超過竹 蜻蜓的重量時，竹蜻蜓就能夠飛上天空。 而哆啦A夢的竹蜻蜓不僅能夠带著竹蜻蜓本身飛上天空，還能夠帶著哆啦A夢和大雄等 飛到天上，帶他們去他們想去的地方，這樣輕便的交通工具是人們對22世紀的嚮往，根據 漫畫裡對這個高級的竹蜻蜓的解釋是：小小的竹蜻蜓的動力是來自竹蜻蜓裡的微型大功率發 電機。旋翼能夠在旋轉時形成反重力場，把人升起来，而且竹蜻蜓接觸人的地方装有微型的 電腦，能夠通過讀取人們的腦電波來任意地控制方向。關於竹蜻蜓的能源消耗是来自竹蜻蜓 內部装有的小型電池，它能夠支持竹蜻蜓80千米/小時的持續飛行8小時。反重力場是很多 科幻電影中出現的一項尚未完成的偉大技術，它不僅能夠製造出哆啦A夢的竹蜻蜓，也是太 空旅行機的核心技術，但這項技術也是現行偕段下竹蜻蜓飛行器中最難實現的一部分。至於 微型大功率發動機、微型電池和微型電腦髓著生物技術與電腦技術的發展，以及材料科學的 進步，在不久的將来相信能夠實現。 那麼，在現有的科技水準下，我們能夠製造出什麼樣的竹蜻蜓呢？道我們就要從竹蜻蜓 飛行器在現實生活中出現的難點出發，並一一解决。首先，哆啦A夢的旋翼的直徑比頭要小 (如圖1)，這樣會導致旋翼產生的風的大部分都會打在頭上，使頭產生刺烈的壓迫感。由 於我們沒有反重力的技衔，於是只能夠全部靠竹 蜻蜓吹出的風的反作用力来“舉起”人的重量， 那麼按照漫畫中的竹蜻蜓的設計，能夠到達地面 的凰有10%抬起體重80公斤的人需要800公斤 的推理，直徑為20釐米的竹蜻蜓要吹出800公 斤的推理需要推出秒速為4600米的風才行，這 樣大的風恐怕還沒有飛起来，大雄就已經要沒命 了。道裡要做的改進是加長旋翼的直徑，藏更多 图1 的凰打到地板上而不是頭顶上，减少頭部承受的 壓力：然後，由於作用力和反作用力，當旋翼不停牌動的同時，人也會轉動，雖然人的重量 比竹蜻蜓的重量大很多，但人還是會有小幅的轉動，因此我們考慮增加雨個小型的螺旋槳： 其次，在漫盡中，竹蜻蜓與人體接觸的部分很小，人頭皮的那一小部分會由於難以支撐如此 巨大的拉力而受到傷害，由此，我們考虑，飛行者穿上一套高強力，高韧性的服装，從而缓 解之前所述對人體的傷害：再次，可以通過現行的科学技術做一個能夠藏别方向並發出轉换 訊號的頭盔用以速接人的大腦與竹蜻蜓：最後，這套竹蜻蜓飛行器的能源系统採用世界上最 小的發動機，他是由英國伯明罕大学開放出来的，其長度、宽度和高度分别只有6m、4m 和3mm,然而據悉其所能提供的能量卻高達普通電池的700倍之多，只需要一點點的能量便 能提供較長時間的飛行。根據這樣的考感做出来的竹蜻蜓飛行器，效果圖如圖2所示。“戴”著竹蜻蜓飛翔 汪麗穎 5090109251 想必看過哆啦 A 夢的讀者都對在整部漫畫中都有所貫穿的方便的交通工具——竹蜻蜓 飛行器印象深刻。根據牛頓第三定律我們知道竹蜻蜓是利用作用力和反作用力，具體的原理 是：因為竹蜻蜓的葉片和水準旋轉面有一個傾角，於是當旋翼旋轉時，旋轉的葉面能夠將空 氣向下推，形成一股強風，而這強風給竹蜻蜓一股向上的反作用力，當這股反作用力超過竹 蜻蜓的重量時，竹蜻蜓就能夠飛上天空。 而哆啦 A 夢的竹蜻蜓不僅能夠帶著竹蜻蜓本身飛上天空，還能夠帶著哆啦 A 夢和大雄等 飛到天上，帶他們去他們想去的地方，這樣輕便的交通工具是人們對 22 世紀的嚮往，根據 漫畫裡對這個高級的竹蜻蜓的解釋是：小小的竹蜻蜓的動力是來自竹蜻蜓裡的微型大功率發 電機。旋翼能夠在旋轉時形成反重力場，把人升起來，而且竹蜻蜓接觸人的地方裝有微型的 電腦，能夠通過讀取人們的腦電波來任意地控制方向。關於竹蜻蜓的能源消耗是來自竹蜻蜓 內部裝有的小型電池，它能夠支持竹蜻蜓 80 千米/小時的持續飛行 8 小時。反重力場是很多 科幻電影中出現的一項尚未完成的偉大技術，它不僅能夠製造出哆啦 A 夢的竹蜻蜓，也是太 空旅行機的核心技術，但這項技術也是現行階段下竹蜻蜓飛行器中最難實現的一部分。至於 微型大功率發動機、微型電池和微型電腦隨著生物技術與電腦技術的發展，以及材料科學的 進步，在不久的將來相信能夠實現。 那麼，在現有的科技水準下，我們能夠製造出什麼樣的竹蜻蜓呢？這我們就要從竹蜻蜓 飛行器在現實生活中出現的難點出發，並一一解決。首先，哆啦 A 夢的旋翼的直徑比頭要小 （如圖 1），這樣會導致旋翼產生的風的大部分都會打在頭上，使頭產生劇烈的壓迫感。由 於我們沒有反重力的技術，於是只能夠全部靠竹 蜻蜓吹出的風的反作用力來“舉起”人的重量， 那麼按照漫畫中的竹蜻蜓的設計，能夠到達地面 的風有 10%，抬起體重 80 公斤的人需要 800 公斤 的推理，直徑為 20 釐米的竹蜻蜓要吹出 800 公 斤的推理需要推出秒速為 4600 米的風才行，這 樣大的風恐怕還沒有飛起來，大雄就已經要沒命 了。這裡要做的改進是加長旋翼的直徑，讓更多 的風打到地板上而不是頭頂上，減少頭部承受的 壓力；然後，由於作用力和反作用力，當旋翼不停轉動的同時，人也會轉動，雖然人的重量 比竹蜻蜓的重量大很多，但人還是會有小幅的轉動，因此我們考慮增加兩個小型的螺旋槳； 其次，在漫畫中，竹蜻蜓與人體接觸的部分很小，人頭皮的那一小部分會由於難以支撐如此 巨大的拉力而受到傷害，由此，我們考慮，飛行者穿上一套高強力，高韌性的服裝，從而緩 解之前所述對人體的傷害；再次，可以通過現行的科學技術做一個能夠識別方向並發出轉換 訊號的頭盔用以連接人的大腦與竹蜻蜓；最後，這套竹蜻蜓飛行器的能源系統採用世界上最 小的發動機，他是由英國伯明罕大學開放出來的，其長度、寬度和高度分別只有 6mm、4mm 和 3mm，然而據悉其所能提供的能量卻高達普通電池的 700 倍之多，只需要一點點的能量便 能提供較長時間的飛行。根據這樣的考慮做出來的竹蜻蜓飛行器，效果圖如圖 2 所示。 图 1