《蝙蝠俠之黑暗騎士崛起》

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《蝙蝠俠》作為超級英雄系列電影，是以高科技為賣點的，每一部都有新鮮的蝙蝠車或者蝙蝠武器來為蝙蝠俠的懲奸除惡助力。在2012年上映的這部電影中，人們已不再滿足于蝙蝠俠僅僅擁有高科技的武器了，編劇給蝙蝠俠創(chuàng)造了一個叫影武者的神秘武學(xué)聯(lián)盟，以及一個叫忍者大師的神秘師父，同時大反派變成了被影武者聯(lián)盟驅(qū)逐的學(xué)員、致力于毀滅高譚市的暴徒——班恩。但事實上，科技的力量依舊主導(dǎo)著整部電影的情節(jié)發(fā)展：反派讓新能源失去控制，變成核武器威懾所有人，而瘸腿的蝙蝠俠依賴機械外關(guān)節(jié)重新正常行走，再靠著全新的武器——蝙蝠戰(zhàn)機奠定勝局。本期我們就來分析一下蝙蝠戰(zhàn)機。

RealStory

垂直起降的戰(zhàn)機

電影中的蝙蝠戰(zhàn)機被命名為“TheBat”，是一種采用超常規(guī)設(shè)計、用腹部風(fēng)扇提供升力、前部噴氣裝置提供推動力的飛行器。它采用串列式雙座駕駛室布局，駕駛艙前部有一挺機關(guān)槍。而在飛機兩側(cè)的噴氣發(fā)動機艙上，還分別裝有火箭發(fā)射器和電磁脈沖加農(nóng)炮，可謂是火力強大。蝙蝠戰(zhàn)機還靠機艙肚子上的兩個螺旋槳，輕松地在空戰(zhàn)中垂直起降、懸停，以各種姿勢飛行，速度驚人。最后，即使班恩獲得了大量的蝙蝠車，蝙蝠俠依然靠蝙蝠戰(zhàn)機打敗了他。

現(xiàn)實中，除了直升機外，世界上第一架能垂直起降的戰(zhàn)斗機是英國鷂式戰(zhàn)斗機，它在機身中部設(shè)置了4個發(fā)動機噴管，還能轉(zhuǎn)動，因此可以擁有與眾不同的飛行姿態(tài)。不過，它同時犧牲了氣動性能，而且由于噴管轉(zhuǎn)彎結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，增加了額外負(fù)載，因此犧牲了一部分正常飛行效率。

美國的F-35B也能短距離起飛、垂直降落，采用了推力矢量技術(shù)和借助主發(fā)動機動力轉(zhuǎn)動的升力風(fēng)扇。風(fēng)扇可以被看作是一個豎直放置的發(fā)動機，當(dāng)飛機懸停時，它直接給飛機提供一個升力，同時不會增大飛機周向的尺寸，所以不影響飛機進行超音速飛行的能力。它的主要缺點是增加了額外質(zhì)量：升力風(fēng)扇系統(tǒng)總重約1800千克。

蝙蝠戰(zhàn)機是否克服了這些缺點，成為能垂直起降的完美戰(zhàn)機呢？

FalseTale

中看不中用的風(fēng)扇

事實上，蝙蝠戰(zhàn)機的結(jié)構(gòu)有很嚴(yán)重的問題：兩個螺旋槳可能根本沒用。螺旋槳的功能是將空氣由一側(cè)攪動到另一側(cè)，從而形成壓力差，獲得動力。無論是直升機還是普通的螺旋槳飛機，螺旋槳的尺寸都遠(yuǎn)大于它所在方向的機身大小，以保證氣流的順暢通過。而蝙蝠戰(zhàn)機的螺旋槳遠(yuǎn)小于戰(zhàn)機尺寸，而且緊貼戰(zhàn)機的腹部，相當(dāng)于螺旋槳的一側(cè)被堵住了，氣流根本無法順暢地通過。

從作用力和反作用力的角度來看，螺旋槳攪動空氣，相當(dāng)于把空氣抓著往后扔，然后獲得反作用力。蝙蝠戰(zhàn)機的螺旋槳緊貼著機腹，前面沒有空氣可以抓，空氣是從后面吸上來的，那么在把空氣往后扔以獲得動力之前，它要先從后面吸空氣，同時獲得另一個反作用力，這樣就抵消了向后扔空氣的效果，于是形成了自己跟自己較勁的狀況，根本無法從中獲得足夠的動力。

其實在空氣中飛行與在沙地里爬行相似，你得把前面的沙子往后扒才能前進。蝙蝠戰(zhàn)機違背了這個簡單的道理，自然談不上垂直起降和空中懸停了。

蹊蹺的發(fā)動機

雖然懸停和垂直起降無法實現(xiàn)，但是“TheBat”還有一對前置噴氣發(fā)動機，至少還能飛起來吧？讓我們繼續(xù)分析。

蝙蝠戰(zhàn)機的噴氣發(fā)動機外形是一個巨大的方塊，在方塊前端埋設(shè)了一個風(fēng)扇。這應(yīng)該是一個渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。它在傳統(tǒng)渦輪噴氣發(fā)動機前面加裝了一個風(fēng)扇，一方面增加了進氣的效率，另一方面又將一部分噴氣動力轉(zhuǎn)化為效率很高的風(fēng)扇動力，于是能在保持較高的飛行速度（超過2倍音速）的同時，極大提高發(fā)動機的效率。它是渦輪發(fā)動機家族中目前應(yīng)用最為廣泛的一種，在絕大多數(shù)軍用飛機和民用客機上都能見到。

然而在蝙蝠戰(zhàn)機上，這樣優(yōu)秀的發(fā)動機被浪費了：進氣道設(shè)計毫無美感，根本不可能提升速度。當(dāng)速度接近0.8倍音速的時候，進氣道附近那些巨大的迎風(fēng)面就會產(chǎn)生極強的氣動阻力，相當(dāng)于拖著降落傘往前飛，不僅不能繼續(xù)提升速度，還會導(dǎo)致整個飛行器發(fā)生劇烈的震動，就好像是頂著一堆碎石子往前沖一樣，有可能損壞飛行器。

另外，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的核心依然是渦輪噴氣發(fā)動機，為了保證有足夠氣流進入，在發(fā)動機前端都會有一個頭錐進行導(dǎo)流，而蝙蝠戰(zhàn)機的發(fā)動機頭錐居然非常小！如果蝙蝠戰(zhàn)機發(fā)動機大小正常，那么如此小的頭錐就難以保證進氣流暢，結(jié)果導(dǎo)致效率低下；如果頭錐與渦輪的比例正常，那么它的渦輪噴氣發(fā)動機多半與玩具飛機的差不多大——只有巴掌大小，這樣的蝙蝠戰(zhàn)機怎么可能飛得起來？