同济学子成功放飞古埃及“木鸟”

本文来源:同济大学

蓝天白云、微风拂面,一架黄色的飞机正在头顶翻飞翱翔,只见它时而优雅爬升,时而鹞子转身,时而“嗖——”地朝我们扑来,刹那间头又高高昂起,攀云而去……5月4日,我校航空航天与力学学院师生正在松江放飞一架来自4000年前古埃及的“木鸟”。

圆润修长的鸟儿形状,明显长于真鸟的翅膀,还有长长的矩形安定面垂直于翅膀,那是尾翼……1898年,考古人员在一座4000多年前的古埃及坟墓里发现了一个与现代飞机极为相似的木头模型。该物件长14厘米、翼展18 厘米、头部3. 2厘米,材质为当地盛产的无花果木,重约30克;外形似鸟,故被称为“木鸟”模型。目前该模型存放于埃及古博物馆内。

古埃及出土的“木鸟”原型

随着研究的逐渐深入,越来越多的学者认为:“木鸟”就是飞机,应该是古埃及人制作的滑翔机。因为模型具有鸟类所没有的垂尾,且垂尾上平尾脱落的痕迹明显。专家认为,若补上平尾,“木鸟”就是一架小型滑翔机,非常符合空气动力学原理。

“木鸟”究竟能否飞起来?同济大学航空与力学学院师生对此产生了强烈的好奇心。近年来,团队对古埃及“木鸟”模型展开了一系列研究。首先,他们在电脑上CAD建模,用3D打印机打印出了一架等比例的古埃及“木鸟”;按照“木鸟”的原始图纸,手工制作了一架1.5:1的轻木“木鸟”模型。3D打印的“木鸟”重量45克,轻木制作的“木鸟”重量76克。

接着,大家使用计算流体力学(CFD)软件对它进行飞行可行性计算,并使用风洞对木鸟的气动特性进行测试。同时,使用自制的弹射架,对“木鸟”展开了弹射滑翔试验。测试结果表明,这架古埃及古墓“木鸟”的升阻比(飞机飞行时升力与阻力之比)可达到2.5,具有出色的气动性能、稳定性和滑翔性能。

外形光滑顺溜的放大版埃及“木鸟”,内部骨架格栅的细巧设计,精致得令人叹为观止:小小的机头内部设置有5层格栅,格出6个“竖井”;机翼横3条竖8列、两翼格栅数量一致,上覆薄板构成外表低调内部相当复杂的翼展;机头前面细木条串线成型,构成物体仿佛今日之“雷达”。神奇的是,机头下方还安装了两只轮子,那是为飞机降落用的。仔细端详这架“滑翔机”,我高度相信一战、二战的螺旋桨式战斗机“祖先”就是它!

放大版古埃及“木鸟”的骨架

师生们经过反复试验,在电脑中采用切片法设计出了“木鸟”的骨架等内部结构,并在激光雕刻机上用轻木等材质加工出“木鸟”的部件。最终组装、复制完成了一架10:1的放大版埃及古墓“木鸟”。

制作中的古埃及“木鸟”及成品

复原后的古埃及“木鸟”身披金黄色蒙皮,翼展1.4米,采用“T”型尾常规布局,升力体设计,地面遥控;“木鸟”选用14.8V的锂电池组供电,大功率无刷电机动力,配15 6的双叶木质螺旋桨。

“那些小格栅很不好做,稍不留神就折了。”航空专业研二的余翼说;“当我们粘好最后一块黄色蒙皮时,飞机的样子看起来帅呆了。我们兴奋不已,不知谁问了一句‘五四试飞?’我的心‘唰——’地静了,真是冬夏一瞬间。”航空专业大四学生刘玉玲告诉记者。

天公作美,试飞这天天出奇地好,风更随人愿微风徐徐,旷野里暖意融融。“扑棱棱,扑棱棱……”机头前的螺旋桨飞快地转动起来,“嗖——”一抹黄色划开蓝白,直冲云霄,爬升、俯冲,湛蓝的天为它张开雪白的臂膀:翱翔吧,你属于蓝天。

“复原4000年前埃及古墓‘木鸟’,让其飞上蓝天,是一个探索创新的过程。这个过程中,同学们表现很出色。”“木鸟”复原团队指导教师沈海军教授表示。(程国政)

“木鸟”超低空飞行