个人飞行梦想的来信

“一旦我们安装好新的四冲程发动机，我就要把汽油倒在那个发动机上然后点燃它。”

埃尔伍德·诺里斯 (Elwood Norris) 是一位发明家、推广者和狂热爱好者，他梦想着打造一架个人飞行器，他开玩笑说，驱动这个他称之为宝贝的机器的意大利二冲程发动机性能不稳定。目前，他的宝贝还飞不起来。2002 年左右，实验航空因化油器故障而停飞。这台机器的官方名称是 AirScooter，停在弗吉尼亚州纽波特纽斯附近一片修剪得乱七八糟的干草地边上，笨拙地停在红色的大橡胶浮筒上。诺里斯的飞机是一架敞篷双旋翼超轻型直升机，今天，它计划进行首次演示飞行，为本杂志精心策划。这个小故障令人尴尬，但诺里斯并不担心。他保证，AirScooter 一定会飞起来。事实上，在演示结束之前它就展示了它的潜力——它是迄今为止最接近坚固、适合大众市场的飞行器，适合普通业余爱好者使用。

在 Kitty Hawk 号坠毁一百年后，怎么还会有人谈论个人飞行的梦想呢？奥托·李林塔尔、莱特兄弟、格伦·柯蒂斯、查尔斯·林德伯格、阿梅莉亚·埃尔哈特、威廉·李尔和其他航空先驱不是都打消了这个梦想吗？答案是 AirScooter 及其同类产品，这类飞行器的历史可以追溯到几十年前，代表着莱特产品的一种郊区续集，其中航空科学被带回家、驯化、制造，正如克莱斯勒描述其小型货车时所说的那样，“可存放在车库中”。这个想法在二战后的乐观时代获得了发展势头，并且仍然具有吸引力，因为它承诺，就像汽车曾经承诺的那样，为普通男女提供个人力量和冒险。由于汽车现在经常在往返郊区的道路上拥堵不堪，一台可以在汽车上方飞行的机器意味着摆脱二维柏油路的束缚。这是一个宏伟的愿景，但极具吸引力。

飞机从未真正实现过这一点。但直升机的发展似乎做到了。正如埃德温·蒂尔在近 70 年前（第一架单旋翼西科斯基直升机飞行的四年前）在本杂志上推测的那样，“办公楼顶部可以建有蜂巢式机舱，容纳工作人员的直升机，每架直升机早上降落在机舱中，晚上垂直升空；空中穿梭线可以将人口中心与机场和郊区连接起来。这些都不是异想天开的愿景……就在我写下这些文字时，一封来自英国的电报讲述了巨大的进展。”

因此，要真正实现这一梦想，个人飞行器就不能依赖飞机跑道或湖泊（即使是最小的超轻型飞机也是如此），而必须垂直起飞和降落。它必须像 SUV 一样易于操作，而传统直升机则不然。而且它必须足够便宜，以便中产阶级车主（标准的美国梦想家）购买和维护，比塞斯纳或小型贝尔直升机便宜得多。

当然，自制直升机和旋翼机（无动力顶置旋翼的机器）已经存在，它们构成了机械爱好者驾驶的机器的一个挑剔的子集；大众旋翼机协会在美国 30 个州和其他五个国家设有分会。但这些设备要么太难飞行，要么维护起来太耗时，不适合大规模生产和广泛接受。

诺里斯正是从这里切入的。在开发了一系列发明（包括线性跟踪留声机、声波图的前身以及首批手机耳机原型之一）之后，这位小型飞机飞行员转向了个人飞行器，因为他说：“我遇到的每个人似乎都梦想着飞离地面，摆脱地心引力。”诺里斯声称，位于内华达州亨德森的 AirScooter 公司将在 2003 年初推出首批量产机器，价格可能在 25,000 至 50,000 美元之间，介于装备精良的福特探险者和林肯领航员的价格之间。而且，他承诺，你可以在一小时内学会驾驶它。

你能用这些钱买到什么？肯定没有真皮座椅或豪华内饰。诺里斯的原型 AirScooter 有一个织物网状吊带座椅，就像你在草坪椅上看到的那种，车把看起来像是从山地自行车上拆下来的，因为它们确实是从山地自行车上拆下来的。它有一个垂直安装的发动机，顶部有两组细长的同轴直升机叶片——一个在另一个之上，位于两个同心驱动轴上——以相反的方向旋转。还有浮筒，由一家生产白水筏的公司专门制造。

如果说 AirScooter 似乎被精简到只剩下最基本的部件，那是有原因的。它的创造者希望它的重量不超过 254 磅，这样它就可以作为超轻型飞机避开联邦航空管理局的大多数规定。对诺里斯和他的团队来说，最重要的是，这个称号意味着你不需要飞行员执照就可以驾驶 AirScooter（尽管其他超轻型飞机规则对速度、高度等都有限制）。这台机器的制造精益求精：很少有零件​​超过一磅半。几乎没有任何仪表。旋翼叶片只有 14 英尺长。AirScooter 的重量只有惊人的 247 磅，比许多摩托车都要轻——不包括它的两个 30 磅重的浮筒，这要归功于联邦航空管理局的安全规则。那么，想象一下，这不是一辆会飞的福特探险者，而是一辆空中全地形车。

要左转或右转，你可以将把手转向一侧；要前进或后退，你可以将把手组件向外推或向自己拉。这些本能的动作可以调整偏航桨叶或转子的位置（见第 52 页的图表）。要上升或下降，你可以用右手转动把手油门 - 就像在摩托车上加速一样。油门只是增加头顶上叶片的转速，使飞行器在空中飞得更高。就是这样。俯仰、偏航和滚转，一切都井然有序。没有脚踏板或花哨的刻度盘。传统直升机驾驶舱中的五个独立的手脚控制装置都没有。

然而，对于 AirScooter 的潜力而言，关键的部件尚未得到展示：新引擎。目前，大多数私人飞机的主要问题在于，为了减轻重量，它们都采用二冲程引擎，这种引擎噪音大、不稳定、污染严重，而且容易失灵。诺里斯正在制造的 65 马力四冲程引擎重量只有 80 磅，但他说，它安静、可靠、维护成本低、更清洁，最重要的是更安全。它由铝镁合金制成，内部陶瓷涂层可防止高温熔化。此外，它由来自单独油箱的加压分配管持续润滑，因此它不仅在 AirScooter 水平时运行平稳，而且在扭转、转弯和其他机动过程中也能平稳运行。诺里斯知道，四冲程是实现 AirScooter 承诺的关键。尽管这大大增加了成本（到目前为止，他已在 AirScooter 项目中投入了数百万美元），但他还是成立了第二家公司 AeroTwin Motor Corp.，专门开发四冲程发动机。（截至本文发稿时，测试仍迫在眉睫。诺里斯承诺将大展身手。）

即使没有新引擎，坐在这台机器里感觉也很好。在纽波特纽斯，我被承诺有机会试飞它，但出于安全考虑，必须系好安全带。我喜欢航空，但我不是飞行员，所以学会操作垂直起飞飞行器的想法非常有吸引力，而且所花的时间比弄清楚如何设置一台新电脑的时间还短。当然，所有这些都意味着我是 AirScooter 的目标客户。不过现在，我只是坐着。机组人员无法让这台脾气暴躁的二冲程发动机配合。

“个人飞行一直是我的梦想，”资深发明家克雷格·维特说。“现在是时候了。”来自加利福尼亚州卡梅尔的维特以开创性的摩托车设计而闻名，例如著名的 Triumph Hurricane，但在过去几年中，他一直威胁要举办一场比赛，以制造可行的个人飞行机器。维特认为他需要 10 万美元的奖金来吸引人才，但尚未找到愿意提供这笔奖金的赞助商，但这个想法并非空谈：在 20 世纪 80 年代，维特赞助了一场燃油经济性竞赛，展示了一系列原型车，这些原型车在实际高速公路条件下可以达到每加仑近 500 英里的油耗。新比赛的拟议规则列出了维特版本的梦想：制造一种可以“低而慢地飞行……这样即使坠毁也不会太疼……这是一场奖励从地面到 10 英尺高空的空域掌握者”的比赛。在我们所谓的个人空域中，飞行器会飞越或绕过障碍物，只有在恶劣天气下才会在道路上飞行。在阳光下，它们会在开阔的田野上空飞行。

如果维特尔启动他的竞赛，少数发明家可能会成为竞争者，他们中的大多数人利用了轻质复合材料和计算机辅助设计方面的最新进展。除了诺里斯，前海军战斗机飞行员迈克尔·莫希尔也位居前列。莫希尔大胆设想的 SoloTrek XFV（Exo-Skeletor 飞行器的缩写）已在其位于加利福尼亚州桑尼维尔的 Millennium Jet 公司总部进行了数十次短距离系留飞行。（本杂志去年 10 月报道了 SoloTrek。）如果说 AirScooter 就像一辆超轻型空中 ATV，那么莫希尔的机器——据称续航里程为 150 英里，最高时速为 80 英里/小时——就像一辆绑带式、飞行的高性能超级摩托车。

莫希尔说，他对个人飞行的痴迷始于看到 1965 年詹姆斯邦德电影《霹雳弹》中出现的美国陆军资助的火箭背包。该装置是一个由火箭燃料驱动的背包，真实存在且威力强大，但非常不实用——燃料在 20 秒内就会耗尽。

如今的 SoloTrek 拥有 120 马力的发动机；两个管道式涡轮风扇位于飞行员的两侧，以相反的方向旋转。飞行员双手各有一个操纵杆，与计算机化的稳定系统通信：一个操纵杆控制速度，另一个操纵杆控制方向。由于 SoloTrek 结构紧凑，没有外露的叶片，因此用户可在狭窄的空间内着陆。但由于内置转子并排放置，而不是一个叠一个，因此该机器的稳定性可能不如 AirScooter：如果 SoloTrek 的两个风扇上的襟翼不同步，机器可能会失去平衡。

SoloTrek 重 500 磅，不符合美国联邦航空局的超轻型飞机标准，因此您需要有飞行员执照才能驾驶它。如果您有能力购买它，那就是：复杂的航空电子设备可能会使其价格远远超过 10 万美元。目前，莫希尔设想士兵而不是平民可以骑上他的装备。尽管五角大楼有数百万美元的资金，但资金一直是一个长期问题，但莫希尔说他“150% 的时间”都投入到他的发明中。

与特立独行的发明家保罗·莫勒相比，莫希尔的奉献精神黯然失色。莫勒的 M400 飞车（本杂志在 2000 年 3 月报道过）有四个水平安装的涵道风扇，每个风扇由两个汪克尔式转子发动机驱动，总共可产生 720 马力。莫勒希望他的飞车能像直升机一样起飞，像汽车一样飞行，并使用基于卫星的全球定位系统进行自动驾驶：显然，他正在努力实现个人飞行机器的全面实现。他打算制造出一种在电影《第五元素》中描绘的飞行器，在电影中，城市飞行器类似于老式圆边雪佛兰 Caprices，在看不见的空中公路上飞驰。问题是，尽管莫勒声称他的飞车去年在几秒钟内就完成了一次跳跃，但除了他位于加利福尼亚州戴维斯的公司之外，还没有人见证过这一壮举。这个项目耗费了他近 40 年的精力，耗费了他和投资者至少 2 亿美元的财富。但他并没有失去信心。“我们经历过黑暗的日子，”他说。“但我心里知道，这项技术即将到来。”

直升机可能是个人飞行理念的起源，但它也粉碎了人们的希望。1943 年，伊戈尔·西科斯基 (Igor Sikorsky) 将其完善后，人们发现它比飞机难飞得多。西科斯基、贝尔和休斯等商用直升机巨头采用的主流设计采用所谓的单主扭矩系统。单顶置旋翼飞机的自然趋势是机身与旋翼相反方向旋转。增加小型后旋翼是为了抵消这种影响，保持直升机稳定。但该系统固有的不稳定性意味着，即使是经验丰富的飞行员也难以驾驶传统直升机：控制需要不断修正、灵巧的手脚协调和高度集中注意力。此外，直升机是一种复杂的装置，叶片必须在飞行员操纵时改变螺距（正如 AirScooter 试飞员杰克·诺兰 (Jack Nolan) 所说，“叶片驾驶直升机”）。当然，复杂的装置价格昂贵。

解决方案是双旋翼系统，即两个相等的旋翼以相反的方向旋转，以抵消陀螺扭矩并产生零净扭矩。这样就不需要尾桨了；因此，控制可以大大简化。旋翼本身也可以简化，因为它们的螺距可以固定。有了这种设计（诺里斯和其他人采用的），飞行员可以简单地增加叶片的转速来飞得更高，或者转移飞机的重量来改变旋翼的姿态并操纵飞机。

以这款小型 Gen H-4 为例，它是日本鲜为人知的发明家 Gen Yanagisawa 的创意，重量仅为 155 磅，采用四台 10 马力 125cc 发动机，作为一套自制套件售价约为 29,900 美元。据报道，它以 55 英里/小时的速度行驶 30 分钟，油箱容量为 2.5 加仑。为什么这款机器不能胜过 Norris 的 AirScooter 概念？因为与 Gen H-4 相比，AirScooter 看起来非常坚固。图片悬挂在两个旋转的转子上，转子连接到一个看起来像小型发电机的东西上，类似于一把细长腿的办公椅。从远处看，操作员看起来就像是凭直觉飞行。

诺里斯说，这还不够好。“AirScooter 将成为第一个将所有部件组装成可操作飞行器的产品，任何人都可以购买，而且几乎无需维护，任何人都可以轻松操作，”他声称。“哎呀，”他说，“甚至坐在轮椅上的人也可以驾驶它。”

双反向旋转叶片概念的另一个分支是飞行平台。这种设计起源于 20 世纪 40 年代中期，工程师查尔斯·齐默曼 (Charles Zimmerman) 提出，如果操作员站在叶片上方，通过身体运动控制机器，就可以克服顶置旋翼的不稳定性；他将此称为“飞鞋”概念。航空先驱斯坦利·希勒 (Stanley Hiller) 制造了一种飞行平台，并于 1955 年试飞。如今，以色列公司 Aero-Design & Development 制造的蜂鸟就是一个典型的例子。这台机器直径略大于 7 英尺，形似巨型金枪鱼罐头；它包含两组反向旋转的螺旋桨叶片，由四台微型 22 马力发动机驱动。操作员站在顶部齐腰高的笼子里。据报道，蜂鸟可以飞行约 30 分钟。AD&D 表示，希望很快以约 30,000 美元的价格出售这台机器的套件。它的重量为 320 磅，超出了 FAA 的超轻量限制，但自制套件不受这些规则的限制。与此同时，弗吉尼亚州威廉斯堡的 Performance Aviation Manufacturing Group 已经开始接受订单，订购一款价值 50,500 美元的类似飞行平台设计套件，称为个人升降车。公司官员表示，牧场主可以用它来追踪牛群（个人牧场机器，飞行马），移民官员也可以用它来巡逻边境。

事情就是这样。这个想法的迭代永无止境。以色列工程师、前波音公司员工拉菲·约埃利 (Rafi Yoeli) 在特拉维夫的客厅里放着一台重达 1,200 磅的原型机，名为 CityHawk。这架双座飞机由双燃气发动机和一对 6 英尺宽的内部风扇驱动（一个在另一个前面，机器看起来有点像一只巨大的凉鞋），它依靠一个由 300 个襟翼组成的计算机控制系统来翻译飞行员的指令（或者说，如果 CityHawk 真的起飞的话）。

现在停下来想一想：想象一下私人领空，里面挤满了 CityHawks、AirScooters、SoloTreks 和 Skycars。这有多大可能？在郊区附近不太可能。联邦航空管理局发言人 Paul Takemoto 指出，第 103 部分（管理超轻型飞机的法规）的细则要求飞行员飞得足够低，以便他们始终能够看到地面，更重要的是，禁止飞越拥挤区域、受控空域，甚至飞越可能聚集大量人群的开放区域。此外，如果个人飞行器的商业销售真的开始起飞，联邦航空管理局无疑会立即提供额外的监督。“如果我们觉得有必要，我们肯定会毫不犹豫地重新审视这些法规，”Takemoto 说道，毫无疑问，这话相当轻描淡写。

即便是克雷格·维特（Craig Vetter）也承认，存在两个关键的安全问题。维特曾设想，大量“低空慢速”飞行器将打破柏油路交通堵塞。首先，螺旋桨旋转的问题就像“摆动的刀片”。维特说，设计师必须将这些飞行器设计成“让孩子在起飞前可以随意触摸它们而不会受伤”。其次，维特称之为“死亡区”的问题。许多飞行器在 12 至 350 英尺的高度飞行，如果坠落，飞行员将面临死亡，而传统降落伞无法使用。维特说，需要新的逃生装置。

第一个成功上市的个人飞行器不太可能是飞行汽车，在探险队缓慢驶入城市时飞驰而过。它更可能是空中全地形车，在空旷的乡村田野上疾驰：一个有趣、可靠的玩具，价格不比一艘像样的船贵，为那些尝试过最新水上摩托艇并想体验真正飞行的男士或女士带来飞行的刺激。

在弗吉尼亚州的干草场，AirScooter 的首席工程师之一 Art Phelps 为故障的二冲程发动机加装了临时的双化油器系统。与此同时，AirScooter 的试飞员 Nolan（一位前赛车手）身着黑色连体衣，在现场进行检查。他检查了所谓的“摇摆挡块”，这种挡块可防止转子在运动时摇晃，直到它们在角动量的作用下保持稳定。他测试了转子的皮带传动装置。他找到了转速表的一根松动的电线，并与 Phelps 和一把方便的小折刀一起将其压回原位。

准备就绪后，诺兰跳上吊带座椅，用右手腕转动摩托车式油门，等发动机终于启动后，他优雅地垂直起飞。他像蜂鸟一样在空旷的田野上盘旋，在半空中停下、盘旋、随意旋转，然后舒适地在离地面约 10 英尺的高度飞行几圈，然后优雅地降落在一小块水泥柏油路上。空中滑板车的潜力和吸引力在这次精湛的低空飞行中显而易见。这东西飞得很好，虽然噪音很大，这​​也是直升机的另一个问题，但看起来非常容易使用。诺兰试飞后，一名团队成员带到现场的小型南北战争复制品进行了一轮礼炮射击，还有一些欢呼声和热烈的击掌声。

在接下来的几个小时里，诺兰进行了多次短距离试飞。然后，他想绕场飞行一圈，让摄影师从下方拍摄 AirScooter。但在启动时，发动机内部的一根销钉断裂，这意味着又一次重大延误；团队需要再次打开发动机进行维修。正如菲尔普斯所说，在开发阶段，几乎不可能控制“unk-unks”（未知的未知因素）。等他们再次修好发动机时，已经快到夜幕降临了。“那些 unk-unks，”菲尔普斯说，“真的会咬你。”

第二天，暴风雨前线降临，带来雷暴、冰雹和近乎狂风的强风。我一直希望进行的系留飞行没有实现。我很失望，但说实话，等待新的四冲程发动机并不令人不快。不过，看到诺兰驾驶 AirScooter 飞上天空，用如此简单的控制装置精确地驾驶直升机，还是很开心的。在弗吉尼亚州的这片干草田里，梦想成真了。有人猜测，有一天，很多这样的宝贝都会飞起来。

塞思·舒尔曼的新书《解锁天空：格伦·哈蒙德·柯蒂斯与飞机发明竞赛》将于九月出版。