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那么还有最后一个疑问。如果利用红外摄像机不就能看见保安装置的红外线激光了吗?虽然是个不错的主意但是研究保安装置的人也不是泛泛之辈。
保安系统中发出的激光并非是连续的信号而是间断性的信号。即因为短信号是瞬间发射的,所以即使是红外线摄像机也看不到。再加上信号有强有弱,所以很难用摄像机捕捉到。最后得出了要想突破红外线激光感应装置是非常困难的结论。科技使人类的视野扩展到了红外线的领域,它向我们提供了看世界的新的视角。用红外线看到的世界就像掠夺者看到的地球一样,是个并不美丽的模糊的样子,但是肯定是一个能感受到生机的世界。今后科学技术将继续加快步伐,研究出克服我们视力界限的机械装置。
即使那样说这也并不只有有利的方面。因为除了用于保安或军事目的,它还能被误用做侵犯他人隐私的工具。从这上面看很大程度上预示着将出现能看见游泳服内部的红外线摄像头。
《与物理学家一起看电影》连载(15)
蓝霹雳
直升机能旋转360度吗?
如果想在电影中看到追击战,那么一定会出现伴随着〃突突突突〃声音的很酷的直升机。描写攻击型直升机的影片《蓝霹雳》中最后出现了直升机旋转360度的场面。但是这种事真的可能吗?
飞机和直升机常常作为好莱坞动作电影中牵动剧情发展的重要线索登场。如果仔细观看《九宵屠龙(Passenger 57)》、《惊天动地(Con Air)》、《空军一号(Air Force One)》、《壮志凌云(Top Gun)》、《越空飞龙(Drop Zone)》、《空前绝后满天飞(Airplane)》、《最高危机(Executive Decision)》、《终极速度(Terminal Velocity)》等影片就会发现利用飞机做主要素材的电影比想象中多得多。也许是因为在快速和高空以及飞机内部不能随意开枪的特殊情况能给观众带来紧张感。
直升机同样如此。如果想在影片中看到追击战,那么看到的肆无忌惮的家伙就是直升机。甚至也有像影片《火鸟(Fire Birds)》或《蓝霹雳》一样以直升机做主角的电影。说到这个自然不能不提到影片《飞狼突击队(Air Wolf)》。伴随着〃突突突突〃声音疯狂地旋转以及从地平线上慢慢显现的直升机的登场无论何时都是超酷的。
与飞机有关的电影中有很多存在〃玉中瑕疵〃。广为人知的科学错误中的一个就是《虎胆龙威2》中的最后场面。第一部中局限在楼房空间中的夺目的武打动作舞台在第二部中转移到了纽约肯尼迪机场。在影片的末尾,恐怖分子挟持了飞行在高空的客机上的旅客做人质要挟控制塔,达到目的后正要乘坐飞机逃离机场时,〃真正的不死之身(Die Harder)〃我们的主人公布鲁斯·威利斯将如何击败恶势力呢?
布鲁斯·威利斯登上恐怖分子乘坐的客机,打开了输油管的盖子。从飞机上跳出来摔向跑道时,在空中回头看了一眼的布鲁斯·威利斯用打火机点燃了从飞机上喷写出来的机油,火苗瞬间沿着油柱蔓延至飞机,飞机在空中爆炸了。
这个场面给观众留下了深刻的印象,令观众叹为观止,〃说它虚假的理由是,首先火苗沿着油柱向上蔓延的速度比飞机的速度慢得多,实际上再现这个场面火苗蔓延的速度还不到
10米/秒。换句话说,每秒还不能前进10米。所以怎么可能追得上高速飞行的飞机呢?更荒诞的是根据航空宇宙学和朋友的一致说法,科技的燃料是灯油,不易被火点燃。那么从一开始这样的设定本身就是错误的。
撇开直升机不谈。直升机没有跑道也能垂直升降,也能停在空中。所以直升机主要被用做进入飞机不能进入的狭小区域时或者空中测量、物资输送、人命救援、摄影照相时。《侏罗纪公园》中哈蒙德博士一行被霸王龙和迅猛龙追赶,最后逃离小岛靠的也是直升机。《球体》中把达斯汀·霍夫曼送到太平洋中心一艘船上坐的也是直升机。如果达斯汀·霍夫曼博士准备的不是直升机而是一般的飞机,也许就不可能那么快逃离小岛了。
最近也出现了可以垂直起降的飞机。已经在影片《真实的谎言(True Lies)》中亮相的〃鹞式飞机〃就是那种类型的。但是直升机能做的事没有必要一定要价格昂贵的〃鹞式飞机〃做吧。
最先构想直升机的人是雷奥纳多·达宾奇在他之前已经有欧洲人或中国人想到了,但是人人都承认1490年在达宾奇的笔记本上勾画的直升机设想是最具体、最科学的形态。那以后虽然一度掀起了一阵研究直升机的狂潮,但是因为没有一种强力引擎能牵动直升机的自重和货物,所以没能进行正式的研究开发。后来波尔·库勒尼制造的载人直升机成功实现了垂直起飞,进入30年代成功地实现了垂直起降和向前飞行,直升机开始引起世人的关注。之后直升机历史上最著名的人物伊科·思卡斯基
在1939年首次乘坐自己研制的VS-300成功地进行了纪录式飞行。由此直升机的实用性为世人所知。第二次世界大战后确定了直升机设计的基本原则,如此才会出现现在众多的直升机。
直升机能飞上天的原理是什么呢?要想理解它必须先理解1600年代
伯努利发现的〃伯努利原理〃。如果知道了这个原理就能知道直升机升天的原理了。所谓〃伯努利原理〃就是类似空气或水的流体流速快,流体产生的压力就会变弱。所以水流动时如果一边的水势强,另一边弱那么水势弱的一边压力就大,水势强的一边压力就小。如果在它们之间放入树叶,树叶就会顺着水势强的一边。因为水势弱的一边压力大,水势强的一边就把树叶推向弱的一边。
半圆模样的木板经过大气时同样如此。把半圆圆的一面朝上放置以后,如果把半圆向前移动就把空气分成了上下两股气流。向上的空气就会沿着半圆圆的一边流动,向下的空气就会沿直线流动。因为半圆的长度更长,向上的空气流动更快。下面流动较慢的空气就被流动快的空气-压力较弱的-上方推动做半圆运动。这种力被称为〃举力〃。飞机能飞上天也是有了这种力的缘故。因为飞机的机翼上部旋转出的是流线型,所以就能很容易的上升。
直升机上升的原理稍微复杂一些。因为它虽然利用了举力但是和流线型的机翼产生的举力是不同的。直升机的旋转机翼上部和下部是一样的。那么是如何产生举力的呢?直升机改变旋转机翼的角度就产生了举力。
这可以坐在车上体会到。汽车行驶时把旁边的车窗放下后把手略微伸出窗外。如果把水平伸开的手稍微向前倾斜就能感到手在上升。在水平面上倾斜后接受风的上下面积不同就产生了举力。利用这个原理直升机把中央螺旋桨的机翼角度倾斜后使之旋转就产生了举力。
想要改变直升机方向时只要改变机翼面的角度就行了。这可以从陀螺上得到验证。轻轻拨动沿反时针方向急速旋转的陀螺的右边就会发现陀螺会向前旋转。陀螺旋转时同时进行两边的旋转运动。一种是自己沿着轴旋转的运动,另一种是沿着轴周围旋转的运动。一般旋转式这两个运动会保持均衡,如果拨动旋转的陀螺的一边,破坏了这种平衡,那么为了保持平衡陀螺就会反射似地向前旋转。物理学家们把这种作用称为〃旋进性(Gyroscopic Precession)〃(陀螺进动)。直升机向前飞行就是依据这个原理。
但是有一个问题。中央螺旋桨旋转的话直升机机体就会向相反方向旋转。这就是著名的牛顿〃作用与反作用法则〃。〃如果加强某一种力就会产生大小相同方向相反的另一种力〃。为了解决这个问题许多的科学家对此进行了研究。起初科学家们设计在中央螺旋桨上面再设置一个反方向旋转的机翼,用来抵消中央机翼旋转机体的力(物理学家们把使其这样旋转的力称为〃转矩(Torque)〃)。这种设计被叫做〃同轴反转式〃。
伊科·思卡斯基把在后部安装了垂直尾翼后解决了这个问题。垂直的尾翼起到了抵消中央螺旋桨产生的旋转力的作用。如果看过罗伯特·德尼罗和查尔斯格罗丁主演的影片《午夜狂奔(Midnight Run)》就会知道尾翼在使直升机不受中央螺旋桨作用发生旋转,保持平衡起到了多么大的作用。在格罗丁受到追击的场面中驾驶直升机的坏蛋向着落入江中的格罗丁开枪了。正在这时罗伯特·德