问题

无重力飞机波音727的人造重力场的原理是什么?

回答
波音727 的“无重力飞机”,或者更准确地说,是“抛物线飞行飞机”,其制造“无重力”环境的原理,并非是通过某个复杂的“人造重力场”设备。它本质上是一种利用 精确控制飞机飞行轨迹,让飞机在空中短暂地进入自由落体状态 的技术。

打个比方,想象一下你在一辆速度飞快的汽车上,突然在路面上一个巨大的坑洞里,汽车猛地向上跳起。在那个向上跳起的瞬间,你可能会感觉身体被抛离座位,产生一种失重感,对吗?“无重力飞机”就是以一种更加精妙和可控的方式,实现了类似的效果。

下面我们就来详细拆解一下这个过程:

核心原理:抛物线飞行 (Parabolic Flight)

无重力飞机的原理,是通过执行一种特殊的“抛物线”飞行轨迹来实现的。这种轨迹可以分为几个阶段:

1. 爬升阶段 (Pullup):
飞机在达到一定高度后,飞行员会以一个相对陡峭的角度(通常在4050度)向上爬升。
在这个爬升过程中,飞机的速度会受到地球引力的影响而逐渐减小。
重要的是,在这个阶段,飞机内部的乘客和物体并没有体验到无重力,相反,他们会感受到一种超重感。这是因为飞机在加速向上,需要克服重力,乘客会感觉被向下拉扯,甚至比平时更重。你可以想象一下坐过山车,在爬升到最高点时那种被座椅压下去的感觉。

2. 无重力阶段 (ZeroG / Microgravity):
当飞机爬升到一定的高度和速度后,飞行员会巧妙地调整飞机的姿态,让飞机以几乎与地面自由落体相同的速度向下俯冲。
但这里的“俯冲”并不是自由落体,而是 “抛物线式的自由落体”。飞行员通过精确操纵飞机的升降舵、副翼等控制面,使得飞机在向下飞行的过程中,其向下的加速度刚好等于地球的引力加速度。
在这个过程中,飞机内部的空气、乘客以及所有未被固定的物体,都处在一个共同的“自由下落”的状态。它们跟随飞机一起下落,但由于没有相对于飞机内部地板或其他表面的相对运动,所以看起来就像是漂浮在空中,实现了我们所说的“无重力”或“微重力”状态。
从外部观察,飞机仍然在飞行,但从飞机内部的人看来,他们就像是进入了一个没有重力的地方。

3. 复原阶段 (Pullout):
当抛物线飞行到达预定的低点时,飞行员会再次操纵飞机,进行一个向上的拉升动作,恢复到正常的水平飞行状态。
在这个复原阶段,乘客会再次感受到超重感。这是因为飞机正在减速并改变方向,乘客会被惯性推向飞机的地板或座椅。这种超重感通常会比爬升阶段的超重感更强一些,因为它需要克服之前向下俯冲的动能。

一个反复的过程:

这种“爬升俯冲复原”的抛物线飞行,可以反复进行。每一次完整的抛物线飞行,都可以为飞机内部提供大约 2030秒的无重力体验。因此,一次通常的无重力飞行任务,可以重复进行约10到15次这样的抛物线,总共能提供约4到5分钟的“无重力”时间。

为什么选择波音727?

波音727在早期被广泛用于无重力飞行任务,主要有以下几个原因:

改装便利性: 相较于一些更先进的飞机,波音727的内部空间相对较大,结构也比较成熟,方便进行必要的改装,例如拆除部分座椅以增加实验空间,加装固定实验设备的设施等。
飞行特性: 波音727拥有三引擎设计,在爬升和俯冲过程中能够提供足够的推力,并且其飞行控制系统能够支持执行精确的抛物线轨迹。
成熟的技术和经验: 在无重力飞行领域,波音727被使用了很长时间,积累了丰富的操作经验和技术支持,这使得它成为一个可靠的选择。

需要澄清的几点:

“人造重力场”的误解: 重要的是理解,这不是通过某种设备在飞机内部“产生”一个与地球引力相反或抵消的“场”。而是通过利用地球自身的引力,通过巧妙的飞行控制,让飞机和内部的一切都短暂地“同步自由落体”。
并非绝对零重力: 严格来说,这种环境被称为“微重力”(microgravity),因为总会有一些残余的引力效应,以及飞机本身在飞行过程中产生的微小扰动。但对于大多数实验和体验来说,已经足够接近无重力了。
对乘客的影响: 虽然是“无重力”,但乘客仍然感受到飞机的加速度变化,尤其是在超重阶段。因此,并非所有人都能适应这种飞行体验,一些人可能会感到晕眩或不适。

总而言之,波音727制造“无重力”环境的原理,是利用精确的抛物线飞行轨迹,让飞机在一段时间内以和自由落体相同的加速度向下运动,从而在飞机内部创造一个相对静止的微重力环境。 这是一种高超的飞行控制艺术,而非科幻般的“人造重力场”技术。

网友意见

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小角度俯冲而已……所以每次无重力也就是那么一会……

当然好处是(相对)便宜而且不需要专业训练,到体育画报这样的非专业机构都可以把Kate Upton妹子(prpr)扔上去穿个比基尼转圈圈……

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