人力飛機(jī)的英文名稱為：human-poweredaircraft，人力飛機(jī)是無動(dòng)力裝置，完全依靠人的體力驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)。人力飛機(jī)是超輕型飛行器種類中的品種之一。人力飛機(jī)是許多飛機(jī)愛好者實(shí)現(xiàn)飛行的有利途徑，愛好者們都在嘗試著自己制造飛機(jī)實(shí)現(xiàn)自己的飛翔夢。
概況
依靠人的體力驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)。從試驗(yàn)中已成功飛行的人力飛機(jī)來看，大都采用了自行車式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即由人的雙腳驅(qū)動(dòng)腳蹬，通過鏈輪再帶動(dòng)推進(jìn)式螺旋槳旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)，靠機(jī)翼產(chǎn)生升力，使飛機(jī)升空飛行。由于人力飛機(jī)翼展尺寸很長，達(dá)20多米，所以在20世紀(jì)60年代試飛成功的都只能作直線飛行。1978年首次完成了“8”字形航線飛行；1979年又首次飛越英吉利海峽成功，航程約35公里，航時(shí)2小時(shí)49分鐘。限于人力，人力飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量應(yīng)盡可能輕，所以對(duì)其制造材料和工藝水平要求極高。這種飛機(jī)距實(shí)用階段尚有較大距離。
發(fā)展歷史
早期人們模仿鳥類飛行，試圖制造靠人力驅(qū)動(dòng)的撲翼機(jī)，都沒有成功。主要原因是人的體力有限，健壯的人在10分鐘內(nèi)只能連續(xù)發(fā)出0.26千瓦（0.35馬力）的功率，按每公斤體重所能發(fā)出的功率計(jì)算，遠(yuǎn)不如鳥類。其次，在當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平下，還不可能制造出重量很輕、飛行效率高的撲翼機(jī)。滑翔機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展又重新推動(dòng)人力飛機(jī)的研制活動(dòng)。20世紀(jì)30年代，有人在輕型滑翔機(jī)上安裝空氣螺旋槳和類似自行車的腳踏傳動(dòng)裝置，依靠人的雙腳蹬踏帶動(dòng)螺旋槳來產(chǎn)生飛行的動(dòng)力，曾實(shí)現(xiàn)了短距離的平飛。60年代以后大量新型材料（碳纖維和芳香族聚酰胺纖維復(fù)合材料、PS塑料泡沫塑料、聚薄膜等）的問世為制造極輕的飛機(jī)機(jī)體創(chuàng)造了條件，人力飛機(jī)的空機(jī)重量可降低到僅30公斤左右。再加上大的機(jī)翼面積，使單位機(jī)翼面積上的載荷減少到與一般鳥類相同的水平。較低的飛行速度使人力飛機(jī)飛行所需的功率減小到人力能勝任的程度，為實(shí)現(xiàn)較長距離的飛行創(chuàng)造了條件。1979年美國的“蟬翼信天翁”號(hào)人力飛機(jī)首次完成了橫越英吉利海峽的飛行，平均時(shí)速12.7公里。人力飛機(jī)尚處于發(fā)展的初期，可望最先用于體育競技活動(dòng)。
特種人力飛機(jī)種類
1.自行車式：可以拿自行車改裝，就在公路跑車上加一至兩副薄板機(jī)翼與人體減阻整流罩。這樣的人力飛機(jī)靠腳踩車輪加速前進(jìn)，起飛后車輪懸空不再有效，“飛車”靠機(jī)翼在空中滑翔一小段距離后落地。這樣的“飛車”在人力飛行的早期較多見，例如１９２１年法國運(yùn)動(dòng)員泡林“跳越”過十一米距離的那架，就是典型的自行車加前后薄板機(jī)翼的形式。
2.常規(guī)固定翼飛機(jī)：飛行原理類似于常規(guī)的動(dòng)力滑翔機(jī)，專門用特種材料制作，為講究效率設(shè)計(jì)得比較奇特古怪。一般有前后機(jī)翼與機(jī)身，靠人力踩動(dòng)的尾旋漿推進(jìn)起飛，故可以在起飛后繼續(xù)飛行。比較成功的那架是美國人麥克格里迪設(shè)計(jì)的“蟬翼信天翁號(hào)”，它在１９７９年由自行車運(yùn)動(dòng)員艾倫駕駛，用兩個(gè)多小時(shí)飛越了３７ＫＭ寬的英法海峽。
3.撲翼機(jī)：據(jù)說鳥類的撲翼飛行比較高效率，維持飛行只要常規(guī)飛行的十分之一的動(dòng)力，最早的航空飛行器有許多都是撲翼飛行設(shè)計(jì)，所以早年也有人把人力飛行成功的希望寄托在撲翼飛行方式上。但人類對(duì)鳥類的撲翼飛行原理了解甚少，對(duì)于撲翼飛行的復(fù)雜化機(jī)翼更是沒有經(jīng)驗(yàn)，所以至今還沒有能撲翼飛行的載人飛機(jī)上天，更不用說是靠人力的撲翼飛行。
4.旋翼機(jī)：其難度比常規(guī)定翼飛機(jī)要大得多，結(jié)構(gòu)與操縱也比常規(guī)定翼飛機(jī)要復(fù)雜化許多。在常規(guī)定翼飛機(jī)橫渡英法海峽的二十多年后，似乎還沒有成功的人力旋翼機(jī)出現(xiàn)，真不知道當(dāng)年徐正明的那架“飛車”是怎么搞出來的；也許只是拼命狂踩之下瞬間起跳了一點(diǎn)點(diǎn)的木制“跳跳蟲”，但這也就令人很佩服很向往了。
動(dòng)力結(jié)構(gòu)與操縱
一般人在一分鐘內(nèi)可以發(fā)出的最大功率約１馬力，在十分鐘內(nèi)可以發(fā)出的功率約半馬力，這樣弱小的動(dòng)力騎自行車還馬馬虎虎，要想升空可是太難。一般人力飛機(jī)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)很接近自行車，都是用腳踩方式出力，用鏈條傳輸動(dòng)力。與自行車不同的是，常規(guī)固定翼人力飛機(jī)不靠車輪推動(dòng)，而是靠尾旋漿推進(jìn)飛機(jī)前進(jìn)，因此鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)還要有轉(zhuǎn)向與變速機(jī)構(gòu)。
人力飛機(jī)的飛行操縱與常規(guī)飛機(jī)原理相似，只是在具體結(jié)構(gòu)措施上要講究技巧。較成功的機(jī)型多采用氣動(dòng)效率較高的鴨式布局，類似滑翔機(jī)那樣的操縱法。如果只是跳躍起飛滑行十幾米的自行車式人力飛機(jī)，結(jié)構(gòu)與制作會(huì)簡單許多，操縱與試驗(yàn)也簡單許多，甚至可以是將翼面固定到適中位置，能夠在空中呈拋物線般地“沖”一下的地步就行。。。
2006年7月16日，世界上第一架以常規(guī)干電池為動(dòng)力的載人飛機(jī)在一次演示飛行中，成功地在離地5米的高處不間斷飛行了近1分鐘。這種外形酷似滑翔機(jī)的飛機(jī)能裝載一人，翼展為31米(102英尺)，由160節(jié)AAOxyride氫氧電池作為動(dòng)力。Oxyride氫氧電池是2004年4月松下電器推出的新一代電池。
起飛形式
跳躍式起飛：多是加了飛翼與整流罩的自行車，機(jī)身輕薄阻力小，人力拼命踩動(dòng)車輪加速到較高速度時(shí)，拉起機(jī)翼滑離地面一段距離。因車輪離地后不再有推進(jìn)作用，就靠機(jī)身的前進(jìn)動(dòng)能升空幾尺，滑翔個(gè)十幾米后落地。這類“飛車”在早期的人力飛機(jī)中比較多見。
蓄能起飛：海外早年有過，例如在腳踏上裝橡筋帶，或是在飛機(jī)上裝有蓄電池與電動(dòng)機(jī)，起飛時(shí)將人力事先儲(chǔ)蓄的動(dòng)能施放出來，以幫助飛機(jī)度過最困難的起飛階段。這樣做會(huì)使飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，重量有所增加；若按想嘗試飛行的現(xiàn)實(shí)來講，還不如加只小發(fā)動(dòng)機(jī)來得簡單。
滑翔式飛行：機(jī)身特輕，滑翔性能特好，在短距離內(nèi)用人踩車輪驅(qū)動(dòng)“跳躍”離地，在高臺(tái)上滑翔下來。其“飛行”距離不是靠人的力量，而是看高臺(tái)的離地高度，或者是在山頂上。實(shí)際上這是一種靠人力“起飛”的滑翔機(jī)，有時(shí)干脆就在山坡上向下滑跑加速起飛。
常規(guī)飛行：飛機(jī)做得特別輕巧，機(jī)翼設(shè)計(jì)特別講究，靠人力踩動(dòng)推進(jìn)尾旋漿，漸漸將飛機(jī)加速到起飛速度。這類飛機(jī)原理類似動(dòng)力滑翔機(jī)，離地后可以繼續(xù)飛行；只是設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)、材料非常特別，要迎合人類的弱小力量，外觀設(shè)計(jì)也非常奇特，例如飛越英法海峽的那架便是。
新聞鏈接
七旬老漢研制人力飛機(jī) 2004-11-21
自行車尾加上螺旋槳，車后座安裝升降舵、方向舵，自行車車座正上方架起一座寬達(dá)8米的三角形機(jī)翼。這個(gè)經(jīng)過特殊改裝的自行車，是西安市東郊七旬老漢楊俊民花了近5年的時(shí)間設(shè)計(jì)、改裝，于昨日下午首次組裝成的人力“飛機(jī)”。
昨日下午4時(shí)許，記者在西安市東郊一小學(xué)操場上，見到了正在忙碌的楊大爺及其家人，還有他的人力“飛機(jī)”。該人力“飛機(jī)”的主干部分是一輛自行車。經(jīng)過特殊改造的車尾裝有一個(gè)由電風(fēng)扇風(fēng)葉改裝的螺旋槳；其后輪兩側(cè)還安著兩個(gè)裝有小輪的支架，以確保其平衡；自行車后輪輪轂的右內(nèi)側(cè)布滿了規(guī)則的齒輪；車后座上還安有由木頭和塑料薄膜包裝好的升降舵、方向舵，車座的正上方則支起了一個(gè)呈三角形的支架，支起寬約8米的機(jī)翼，而自行車車頭也就成了人力“飛機(jī)”的“操縱間”。
據(jù)楊大爺介紹，他退休前是一小學(xué)的航模教師，也曾在西安市少年宮教過孩子們做航模。1999年，他帶學(xué)生們到蒲城縣做航模時(shí)結(jié)識(shí)了一名飛行員，因?yàn)橛兄餐呐d趣愛好，兩人聊得非常投緣。回西安后，他堅(jiān)定了自制人力“飛機(jī)”的信念，也是從那時(shí)開始，他做了大量數(shù)據(jù)研究，畫圖紙，寫可行性報(bào)告。2000年開始，他為人力“飛機(jī)”四處搜尋材料，他說直到現(xiàn)在這還是一個(gè)需要不斷完善的實(shí)驗(yàn)品。
說起自己特制的后輪輪轂，楊大爺略顯驕傲，那些鋼齒的尺寸、大小、間距、數(shù)量都是經(jīng)過他嚴(yán)格計(jì)算的，是他花了近一個(gè)月的時(shí)間，用鋼鋸一個(gè)一個(gè)地出來的。
據(jù)了解，楊大爺?shù)脑O(shè)計(jì)主要是依據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)和空氣氣流原理帶動(dòng)“飛機(jī)”。由于是第一次將人力“飛機(jī)”組裝起來，楊大爺發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)中有一些不完善之處，如機(jī)翼支架的連接處不能采用木頭等，而且螺旋槳用木質(zhì)的還是用鐵質(zhì)的，仍需不斷實(shí)驗(yàn)才能得到證實(shí)。他非常希望能夠得到一些專家的支持和幫助，早日將自己的人力“飛機(jī)”送上天。
飛行世界記錄
2004年3月21日，日本一大學(xué)三年級(jí)學(xué)生駕駛自己設(shè)計(jì)的人力飛機(jī)飛行了12公里，打破了10.9公里的人力飛行器世界最遠(yuǎn)飛行記錄。
人力飛機(jī)路在何方？
由于人體提供的動(dòng)力有限，人力飛機(jī)就必須有兩大特點(diǎn)：1，全機(jī)重量應(yīng)該是越輕越好。2，動(dòng)力系統(tǒng)越直接越好，以保證機(jī)械效率保持高水平。而現(xiàn)己成功飛行的人力飛機(jī)盡管采用了很多新材料，但個(gè)個(gè)都是弱不經(jīng)風(fēng)的樣子。作實(shí)驗(yàn)還馬馬虎虎，讓它做點(diǎn)別的就力不從心了。現(xiàn)在飛起來的人力飛機(jī)為了在很小的水平速度下提供較大的升力而采用長而窄的機(jī)翼使其結(jié)構(gòu)重量增加。再加上還需有將徍復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳@周運(yùn)動(dòng)及變速系統(tǒng)。一方面增加重量，另…方面減少了動(dòng)力轉(zhuǎn)換效率。在此基礎(chǔ)上改進(jìn)潛力有限。應(yīng)另尋出路。人力飛機(jī)路在何方？其實(shí)到大自然去走一走、看…看，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)自然界現(xiàn)存的三種飛行動(dòng)物都采用撲翼飛行。這告訴我們：動(dòng)物必須用撲翼飛行。作為動(dòng)物家園中的人類也必須撲翼才能飛行《單指人力飛行而言》。理由如下：1、撲翼飛行所需動(dòng)力最小，在相同升力時(shí)只需固定翼飛機(jī)的十分之…到三十分之…。2、撲翼運(yùn)動(dòng)基本上是往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這同人體腿部的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是一致的，無需轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。3、撲翼的頻率可設(shè)計(jì)成人體腿部運(yùn)動(dòng)頻率一致，無需變速系統(tǒng)。4、撲翼的升力與翼面的速度與面積有關(guān)，與翼長關(guān)系不大。可采用短而寬的翼面，以減少結(jié)構(gòu)重量。這樣一來相同重量的人力撲翼機(jī)就必然要結(jié)實(shí)的多。用它來做些事情就輕松多了。拿來做體育運(yùn)動(dòng)、娛樂、健身是不成問題了。如果加一小型動(dòng)力用于城市交通，快捷又方便。周未到近郊與鳥同飛，其樂無窮。你說好不好？拿來十萬人民，第…架就是你的了。沒準(zhǔn)兩萬美元的西科斯基飛機(jī)公司獎(jiǎng)就能拿回中國了。
參考資料
http://www.jlet.cn/htmldata/1/11/2006_09/RenLiFeiJi-human-powered-航空器10623_1HTML
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