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放飛想象的翅膀(一)
——《大眾科學(xué)》推出2014年創(chuàng)意發(fā)明
劉 霞 綜合外電//agustinmoreno.com2014-05-06來源:科技日報(bào)
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  S2:不需要跑道的私人電動飛機(jī)

  據(jù)墨西哥《阿茲臺克消息》電視臺官網(wǎng)4月20日報(bào)道,墨西哥一架私人飛機(jī)在離阿韋拉州飛機(jī)場一公里處墜毀,造成8人死亡,其中有一名10歲大的兒童。目前,尚不明確這起墜機(jī)事件的原因。墨西哥國家民防副局長弗朗西斯科稱,當(dāng)時霧氣很大,增加了飛機(jī)著陸的困難。據(jù)悉,私人飛機(jī)出事,有一半事故發(fā)生在起飛或降落時。這也促使發(fā)明家兼企業(yè)主喬本·貝維爾特致力于打造出一架能夠垂直起落而不需要跑道的私人飛機(jī)。

  此前,貝維爾特已經(jīng)因?yàn)樵O(shè)計(jì)出了一款類似飛機(jī)的風(fēng)能渦輪機(jī)而聲名大噪,F(xiàn)在,40歲的貝維爾特組織和調(diào)動他的風(fēng)能團(tuán)隊(duì),開始研制私人電動飛機(jī)“S2”,其能像直升機(jī)那樣垂直起飛,與飛機(jī)一樣依靠空氣動力學(xué)原理飛行。

  盡管目前他們還沒有研制出一款全尺寸的飛機(jī)模型,但貝維爾特和他的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制造出了20個4.5公斤重的模型來演示其工作原理。美國國家航空航天局(NASA)也關(guān)注到了這款飛機(jī),并提供資金,希望該研究團(tuán)隊(duì)研制出一款25千克重的無人飛行器模型。用超級計(jì)算機(jī)對全尺寸的、771千克的S2進(jìn)行的模擬表明,它能夠乘坐2個人;飛行大約320公里(從紐約飛到波士頓);一小時耗電50千瓦,能效為普通飛機(jī)的5倍多。

  貝維爾特表示,在10年前,S2根本不可能研制出來,他認(rèn)為,新型緊湊且高效的發(fā)動機(jī)、電池能量密度的不斷提高、更加智能的控制系統(tǒng)以及更纖細(xì)的傳感器等的出現(xiàn)意味著,他的飛機(jī)很快會成為現(xiàn)實(shí)。他說:“對飛機(jī)設(shè)計(jì)師們來說,這是最好的時代!

  安全和效率:與傳統(tǒng)私人飛機(jī)使用的內(nèi)燃機(jī)相比,10個緊湊型的電動發(fā)動機(jī)的效率提高了3倍,好處是:更多的發(fā)動機(jī)能降低事故的風(fēng)險(xiǎn)。

  靈活性:可縮回的手臂可以改變發(fā)動機(jī)的位置,讓其在垂直起飛、向前飛行和降落之間自由轉(zhuǎn)換。

  控制:計(jì)算機(jī)能將發(fā)動機(jī)的速度調(diào)整為4000次/秒,以便讓效率達(dá)到最優(yōu)、減少噪音并提高對飛行的控制能力。

  主要發(fā)明人:喬本·貝維爾特

  到目前為止的研發(fā)成本:幾百萬美元

  生產(chǎn)商:喬比飛機(jī)制造公司(Joby Aviation)

  市場成熟度:★☆☆☆☆

  發(fā)電鞋墊:邊走路邊為手機(jī)充電

  當(dāng)人們行走或奔跑時,每邁出一步都將產(chǎn)生能量,為了不浪費(fèi)這些能量,美國工程師馬特·斯坦頓和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)工程學(xué)院的學(xué)生哈娜·亞歷山大密切合作,耗時3年,研制出了一種“腳底發(fā)電(SolePower)”系統(tǒng),可以將人體行走或奔跑時產(chǎn)生的動能變成電能。與傳統(tǒng)笨重的充電器和有時起作用、有時卻因?yàn)樘鞖庠蛄T工的太陽能充電器相比,這種設(shè)備無論是便攜性還是經(jīng)濟(jì)性都略勝一籌。

  斯坦頓在接受媒體采訪時稱:“我們最初預(yù)想的使用對象是登山者、背包客以及其他一些需要移動電源的戶外愛好者!爆F(xiàn)在,他們希望“腳底發(fā)電”系統(tǒng)除了為上述人群服務(wù)之外,還能為生活在電力資源匱乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)的居民所用。

  據(jù)悉,這是一種可以放置在任何鞋中的鞋墊,重量不到150克,組成元件和手搖式電筒差不多,包括一個電池組。使用者僅需將鞋墊放入鞋中,充電電線會通過鞋帶孔連接至固定在腳踝或鞋前端的一套電池組。當(dāng)行走3至4公里,其產(chǎn)生的能量足以充滿一部iPhone手機(jī)。

  研究人員表示,他們將于今年秋季在市面上推出這套“腳底發(fā)電”系統(tǒng)。也許有人會問,如果使用者的鞋里進(jìn)水了或者出汗了該怎么辦?設(shè)計(jì)者們早想到了這個問題,他們表示,“腳底發(fā)電”系統(tǒng)具備防水功能。目前,給一款智能手機(jī)充滿電,用戶需要行走24公里。但斯坦頓表示,由他們創(chuàng)立的公司正在設(shè)計(jì)一款行走不到8公里就能給iPhone充滿電的系統(tǒng),而且,其能耐受大約1億次踩踏和清洗。

  主要發(fā)明者:馬特·斯坦頓和哈娜·亞歷山大

  到目前為止的研發(fā)成本:30萬美元

  生產(chǎn)商:Sole Power公司

  市場成熟度:★★★★☆

  注射海綿:15秒內(nèi)為槍傷止血

  在游戲《星際爭霸》里,機(jī)槍兵受傷以后,有醫(yī)療兵可在瞬間為其止血,不過,在現(xiàn)實(shí)中處理槍傷等各種致命傷口可沒那么簡單。當(dāng)子彈或榴霰彈射中一名士兵,標(biāo)準(zhǔn)的搶救措施是,將紗布塞進(jìn)傷口5英寸深的地方并使勁壓。如果3分鐘之后,傷口不再流血,需要將紗布拉出,再填入新紗布。這樣不僅止血不夠精確,而且還會給患者造成很大的疼痛。

  這么繁瑣低效的程序當(dāng)然有很大的改善空間。軍醫(yī)們估計(jì),在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭最猛烈和頻繁的那幾年,犧牲的士兵中,有90%是因?yàn)槭а^多,而如果采用更好的急救和護(hù)理措施,這些傷員完全可以活下來。

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