物理研究人员称蝙蝠侠需要更大的斗篷

2012/9/7 20:04:23 作者:nvwu 来源:女物娱乐网
《蝙蝠侠前传3:黑暗骑士崛起》正在热映,影迷们又能看到他那招牌动作,就是借助斗篷飞行一段距离后“潇洒地”落地。根据相关的物理知识,对蝙蝠侠飞行过程中的升力和阻力进行解答后,就能计算出预计的滑翔轨迹了。

  《蝙蝠侠前传3:黑暗骑士崛起》正在热映,影迷们又能看到他那招牌动作,就是借助斗篷飞行一段距离后“潇洒地”落地。可是,你是否想过这一举动很可能要了他的命?近日,果壳网撰文称,英国莱斯特大学物理系的本科生们在经过计算后发现,蝙蝠侠的高科技装备存在设计上的问题,这可能导致他摔死。 □记者刘爽

  [参数]

  蝙蝠侠韦恩身高1.88米

  体重95kg

  [对比]

  飞翼和蝙蝠侠(顶部)构成一个等腰三角形,这个等腰三角形的高大约是蝙蝠侠身高的一半可估算出滑翔时蝙蝠侠的飞翼的面积约为2.20m2——这个面积只是普通悬挂式滑翔翼的一半

  [落地]

  蝙蝠侠从150m的大楼顶端开始滑翔,他大约能滑行到350m远的地方,滑翔后的蝙蝠侠速度先是很快地上升到110km/h这一最大值,然后稳定在80km/h左右,他落地时的速度基本在80km/h左右(这个速度接近于一个人从八楼跳下来的落地速度,地面冲击力则相当于被一辆时速80公里的汽车撞击)

  [结论]

  蝙蝠侠能摔死!

  蝙蝠侠如何避免摔死?他需要一个翼展更大的斗篷

  版本升级 差点摔下高楼,才加入了斗篷

  据了解,在《蝙蝠侠:侠影之谜》的最初版本中,蝙蝠衣是没有配备斗篷的,但蝙蝠侠在一次夜探警局后被发现追击,差点从高楼上摔下来后,才有了这个蝙蝠形状斗篷的诞生。

  斗篷是由一种记忆布料制成,这种特殊布料通电后,分子重新组合能够硬化,且能硬到足以成功模仿机翼,可用于业余的全翼式滑翔机。斗篷变成滑翔翼后,只要有骨架,它就能够被制成不同的版本,可以从长短和形状上来满足不同情境下的作战需要。

  一般来说,短版的适合打斗等动作戏;滑翔机版的用于瞬间展开蝙蝠的翅膀,准备飞行;长版的则更适合高空滑翔。而此套风衣是在参考瑞士运动员里默·朗的飞行衣的基础上,混搭蝙蝠的体貌特征设计而成的,其原理将更加符合空气动力学,以应对蝙蝠侠高空滑翔的需要。

  滑翔原理 依靠空气阻力推动其前行

  细心的观众发现,其实电影中蝙蝠侠在空中滑翔的场景与现实中穿着滑翔衣从大桥、建筑物、悬崖跳下进行低空跳伞有着异曲同工之处。唯一不同的就是,蝙蝠侠没有装配降落伞。

  那么,蝙蝠侠滑翔的原理是什么呢?记者采访了去年毕业的物理学博士后徐飞,他表示,其原理主要是依靠飞翼的空气阻力创造一个水平推力推动其前行。

  “要想知道蝙蝠侠最后会不会摔死,最直接的数据就是看他最后的落地速度可达到多少或落地时所受的冲击力是多大。如果速度太快、冲击力过大,则很可能摔死。 ”徐飞解释说,为此,首先要了解蝙蝠侠在空中的受力情况;其次,计算出不同时间所处不同位置的速度和加速度;最后,将其不断地进行迭代,就可以近似地得到完整的滑翔轨迹。

  简单来说,蝙蝠侠在空中总共受到三个力的作用,一个是垂直向下的重力,一个是斜向上的空气阻力,还有一个是垂直于空气阻力的升力。由于蝙蝠侠飞行时身体与前进方向有角度,所以他受到的空气阻力是一个斜向上的力。为了简化计算,果壳网的文章中假设这个角度始终相同。由于角度相同,因此升力系数和阻力系数就保持常数。

  根据相关的物理知识,对蝙蝠侠飞行过程中的升力和阻力进行解答后,就能计算出预计的滑翔轨迹了。

  落地速度 相当于从八楼跳下

  电影中曾有交代,蝙蝠侠韦恩的身高是1.88米、质量是m=95kg。又知,飞翼和蝙蝠侠(顶部)构成一个等腰三角形,这个等腰三角形的高大约是蝙蝠侠身高的一半。据此可以估算出滑翔时蝙蝠侠的飞翼的面积约为2.20m2——这个面积只是普通悬挂式滑翔翼的一半。

  果壳网作者介绍,分析数据可以看出,即便是在用了较大的升力系数CL的情况下,蝙蝠侠依然降落的非常快。假设蝙蝠侠从一个合理的高度——150m的大楼顶端开始滑翔,他大约能滑行到350m远的地方,这个距离基本够蝙蝠侠发挥了。然而问题在于他落地时的速度——滑翔后的蝙蝠侠速度先是很快地上升到110km/h这一最大值,然后稳定在80km/h左右。也就是说,他准备落地时的速度基本在80km/h左右。“这个速度接近于一个人从八楼跳下来的落地速度。 ”徐飞说,此时蝙蝠侠面临的地面冲击力则相当于被一辆时速80公里的汽车撞击的冲击力。

  解决方法 蝙蝠侠需要一个更大的斗篷

  按照上述方法确实能得出“蝙蝠侠能摔死”的结论,不过,英国莱斯特大学物理系的研究人员说他们在计算时并没有考虑蝙蝠侠滑行角度的变化,这些变化或许能帮助这位超级英雄幸免于难。此外,滑翔翼也未必有足够的硬度在飞行时保持固定形状。

  徐飞也表示,这个计算机模型没有考虑角度的变化,结论是会有点偏差的。“因为在空中飞行的飞翼只要角度稍微变化一点,它的受力情况就会变化,进而影响速度和加速度。当然,如果角度变化很大的话,很可能造成失速,直接坠到地面。 ”

  那么,蝙蝠侠如何避免摔死呢?研究人员给出的建议是,他需要一个翼展更大的斗篷,如果他想保持自己俯冲的标志性动作,可以借助“钢铁侠”的喷气式装置让他在空中保持一段时间。不过,研究人员认为最为安全的方法是,蝙蝠侠在展开斗篷的同时打开降落伞,当然,这个建议势必会让蝙蝠侠的潇洒和气势大打折扣。

  有人说,蝙蝠侠也可以使用加里·康纳利的方法,康纳利最近成为只使用滑翔衣从直升机上滑翔到地面的第一人,他的方法是使用了大量的纸板箱来实现安全着陆。如果这样的话,蝙蝠侠在攻击和爬出一堆纸箱之间就会出现停顿,警员戈登必须创造出一种新的蝙蝠侠信号来更准确地代表蝙蝠侠下降的阴影。影片效果也会大打折扣的。