王保成++陳健

飛行背包（又名“火箭背帶”“單人飛行器”）是一種將小型推進裝置捆扎或背負在操作人員背部，通過使用控制臺操作類似飛機或火箭發(fā)動機工作原理的發(fā)動機，使單個操作人員可以快速和安全地進行短距離飛行并安全著陸的飛行器。自20世紀問世以來，飛行背包就以其極富科幻色彩的飛行方式引起眾多飛行愛好者和科技人員的興趣，經過幾十年發(fā)展，全球范圍內從事飛行背包研發(fā)的公司與個人已經發(fā)展出了多種實用型號，并不斷以炫酷姿態(tài)出現在世人面前，進一步刺激人們追求飛行的愿望。盡管當前飛行背包仍面臨滯空時間短、飛行成本高、操作復雜等問題，但其發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆?h3>飛行背包的分類

世界各類飛行背包所采用的技術方案、性能參數、市場定位等具有較大差異，參照飛行器分類標準可按照以下方式進行分類。按照發(fā)動機工作原理可以分為飛機發(fā)動機型和火箭發(fā)動機型，前者包括渦噴型和渦扇型，典型代表為馬丁系列，具有飛行時間長、成本低、安全性好等特點，而火箭發(fā)動機型的典型代表是Jet PI公司的H202系列，飛行時間普遍偏短，飛行距離和高度十分受限，但裝備質量輕、機動靈活，能快速穿戴，實現“想飛就飛”;按照起降方式可以分為垂直起降型、投放型、滑跑型，典型代表分別為雷電航空系統(tǒng)公司的TP-R2G2系列、伊夫·羅西的噴氣翼包、弗瑞特茲·優(yōu)格的“天空閃光”;按照研發(fā)目的可以分為面向市場型和個人娛樂型，由公司研發(fā)的各類飛行背包基本都是面向市場研發(fā)，定位在對用戶進行培訓后即可操作使用，目前個別已經投放市場，而伊夫·羅西和特洛伊·哈特門的飛行背包都是具有飛機駕駛經驗的飛行愛好者的個人研發(fā)，對人員要求較高，基本處于僅供個人使用狀態(tài)。另外，飛行背包按照所需燃料還可以分為汽油型、煤油型、火箭推進劑型，按照飛行空域還可分為超低空型、低空型、中高空型等。當前，飛行背包正在迎來一個技術不斷提升、型號不斷完善、市場不斷擴大的大好機遇期。

飛行背包的起源

20世紀60年代，美國軍方同貝爾航空系統(tǒng)公司進行談判，希望后者研發(fā)一款能讓士兵飛躍河流、雷區(qū)、障礙物的小型火箭提升裝置。按照合同，貝爾航空系統(tǒng)公司生產出了使用90%過氧化氫作為燃料，能產生127千牛推力的火箭發(fā)動機。1961年4月20日，哈羅德·格拉哈姆成為第一位在世人面前操作飛行背包進行自由飛行的飛行員，此次飛行時間13秒，飛行速度3～5米/秒，飛行距離約35米。盡管當時貝爾航空系統(tǒng)公司已經投入了約38萬美元，但飛行試驗結果不盡如人意，只有20秒左右的滯空時間，完全無法達到預期，這一概念逐漸被軍方放棄。但是，這一具有前瞻性的飛行器卻受到了眾多飛行愛好者的關注，飛行背包甚至出現在007系列電影和1984年洛杉磯奧運會開幕式上。

隨著科技的不斷進步，各國科學家們在完善飛行背包上已經進行了許多嘗試，并且取得了各種成果。雖然這一概念仍具有一定風險，但經過不懈努力，單人飛行夢想已經出現在現實世界中。

世界知名飛行背包

馬丁飛行背包 排在2010《時代》雜志50項頂級發(fā)明之列的馬丁飛行背包是由馬丁飛機公司制造的世界上第一款實用型飛行背包。其發(fā)明人新西蘭人格倫·馬丁于1981年開始關注飛行背包的概念并著手進行研發(fā)工作，1998年建立馬丁飛機公司。2008年，馬丁飛行背包在美國一次航展上小試身手，國際社會反響令人吃驚。馬丁認為它堪比戰(zhàn)斗機，或將徹底改變航空業(yè)。

馬丁飛行背包采用雙導管風扇提升升力設計，使用摩托發(fā)動機通過汽車風扇皮帶驅動兩個風扇在酒桶形裝置內水平旋轉。發(fā)動機、燃料箱和飛行員處于升力風扇中間及下方，以降低重力中心，避免在飛行中上下顛倒。主要使用高強度輕質碳纖維制作背包主要構件，在原材料中還添加了少量纖維B（一種復合纖維組織，使被添加物更加牢固），使飛行背包全部重量達到了200千克。飛行背包使用一臺容量2升、200馬力的V4雙沖程汽油發(fā)動機，能承載120千克質量，飛行時間約30分鐘，最大速度74千米/小時，最高飛行高度可達1000米。該背包可進行垂直起降，適合在其他飛行器無法到達的狹小空間內使用，使用電傳操縱技術和彈射式降落傘系統(tǒng)，這使其成為最安全的飛行背包之一。

Jet PI公司H202系列 H202系列飛行背包由美國人特洛伊·溫迪格林在其家鄉(xiāng)丹佛創(chuàng)立的飛行背包國際公司制造。其發(fā)動機使用低燃性過氧化氫和過氧化氮相互作用產生推力，燃料箱容量為16.2升，可承載一名體重81.6千克的飛行員，最大速度112.6千米/小時，飛行距離可達402米，飛行高度36.5米，飛行時間23秒。

作為H202改進型的H202-Z飛行背包是目前世界上最輕最小的飛行背包，整機約為56千克，整體質量較馬丁飛行背包輕許多，比其原型具有更大的推力、更遠的飛行距離和更長的滯空時間。

H202-Z型仍能攜帶81.6千克的飛行員，最大飛行速度可達到124千米/小時。其發(fā)動機能產生近136千牛推力，全部飛行時間33秒，燃料箱容積20升，飛行距離可達762米。

2015年7月，該飛行背包在百度新聞和極客公園發(fā)起舉辦的新飛行時代論壇上由飛行經驗豐富的尼克·麥康柏駕駛實現了在華首飛，引起了眾多參觀者的極大興趣。

TAM公司的“火箭背帶”系列 名為“火箭背帶”的系列飛行背包由墨西哥航天科技公司（TAM）生產，該公司是世界上第一家，也是惟一一家使用先進技術和航空材料生產全套定制型飛行背包的公司，其使用特殊蒸餾機生產自己的火箭級過氧化氫燃料。

TAM公司的“火箭背帶”系列飛行背包可使用3個不同的火箭發(fā)動機和框架尺寸以適應不同飛行員體重，針對不同的平衡性、穩(wěn)定性、操控性等飛行要求，可選擇長、中、短共3種不同大小的燃料箱，同時還有5種控制閥和流速，5種不同的噴管配置，為飛行員定制的碳纖維緊身衣。TAM公司研發(fā)的抬頭顯示型電子控制計時器，還提供5次在定制飛行背包上的飛行訓練，以及全天24小時全球技術保障。

雷電航空系統(tǒng)公司TP-R2G2系列 雷電航空系統(tǒng)公司在2004～2006年生產的TP-R2G2型飛行背包是TP-R1G2型的后續(xù)產品。TP-R2G2型生產了兩個型號：TP-R2G2M（單元推進劑型）和TP-R2G2D（雙燃料型）。

TP-R2G2M是該公司的旗艦產品，在承載72.5千克的標準飛行員時飛行滯空時間可達45秒。按照飛行時燃料載荷、飛行員體重以及負載和加速度的變化，其實際滯空時間也會不同。TP-R2G2D在承載72.5千克標準飛行員和一個9千克負載的情況下，最大滯空時間為75秒。

兩種型號最大起飛重量都是154千克。TP-R2G2使用高質過氧化氫，雙推型還能使用噴氣推進劑JP4、JP5或JP10。雙推型速度達到120千米/小時，飛行距離1112米。

伊夫·羅西噴氣翼包 瑞士人伊夫·羅西曾擔任過瑞士空軍飛行員，退役后在瑞士國際航空公司工作，同時他也是大名鼎鼎的噴氣翼包的設計師。其設計的噴氣翼包集成了類似飛機機翼的翼面，翼展約為2.4米，并裝有4臺航模用P200“噴氣貓”小型噴氣發(fā)動機，燃料為煤油。

該飛行背包最初設計只安裝2臺渦輪噴氣發(fā)動機，后來安裝了4臺。由于碳纖維翼面結構限制了垂直起飛能力，所以該型背包需要從直升機、飛機或熱氣球上投放。推進系統(tǒng)提供的充足推力能使背包平均速度達到200千米/小時，最高速度可達304千米/小時。伊夫和他的搭檔一同駕駛該飛行背包飛行過很多地方，如阿爾卑斯山、富士山、科羅拉多大峽谷等。

噴氣翼包飛躍富士山

特洛伊·哈特門個人滑翔傘飛行背包 特洛伊·哈特門是一名前美軍飛行員，其個人手工打造了一款由2臺小型渦噴發(fā)動機提供動力的飛行背包，該背包的顯著特點就是需要同滑翔傘結合使用，由2臺最初計劃用在無人機上的小型大功率噴氣發(fā)動機提供動力，發(fā)動機捆綁在其背部，通過手中的線控器控制加力，從地面起飛時需要足夠大的風才能展開滑翔傘進行加力起飛，所以該飛行背包更像是帶有背負式動力的滑翔傘。

哈特門從2008年開始研究噴氣翼，后來發(fā)展成單人飛行背包。作為飛行背包設計測試的一部分，哈特門在2012年8月成功使其噴氣背包以“速度翼”飛行。

動力間產品公司飛行背包 動力間產品公司的飛行背包在1981年7月問世，該公司由俗稱“火箭人”的肯尼·吉布森擁有并運營，其飛行背包性能通過公司在全世界范圍內進行的展示中多次得到驗證。動力間產品公司已經在40多個國家里進行了700多次飛行展示。該公司的飛行背包不銷售，但可以租。

該飛行背包使用非易燃性推進劑以實現362千牛推力。飛行背包可飛行150～200米距離，高度可達20～25米。

弗瑞特茲·優(yōu)格的飛行背包“天空閃光”飛行背包由德國人弗瑞特茲·優(yōu)格和他一幫德國伙伴靠微薄的網站廣告和捐款資助完成。該飛行背包有可變形的機翼、噴氣發(fā)動機、起落架、機翼內置油箱，與其說是飛行背包，倒不如說是世界上最小的一款“單人懸掛式飛機”。該背包使用現代飛機才有的機翼形變技術，只是變化范圍很小。其硬質翼翼展約3.4米，使用安裝在“翼體”內的兩臺微型柴油渦噴發(fā)動機提供動力。該背包內置計算機和電子設備，計算機通過綁扎在飛行員手臂上的8英寸圖形接口進行控制。

該背包從地面起飛時使用4個附著在飛行員胸部和腹部的25.4厘米越野輪滑行起飛，具有在草地上的起飛的能力，全重25千克，最大起飛重量161千克。兩臺強有力的B300F發(fā)動機能為起飛提供充足動力。

在2013年6月進行的飛行測試中，“天空閃光”以1.5米高度飛行了35米。全段測試中，由80千克的配重替代飛行員。

雖然仍處于測試階段，“天空閃光”飛行背包設計要最終實現巡航速度126千米/小時，距離100千米，最大飛行高度3600米，飛行時間1小時。優(yōu)格對該背包如何實現安全著陸仍閃爍其詞，據推測應該是采用降落傘方式著陸。

發(fā)展前景

盡管現有各種飛行背包無法像科幻大片一樣隨時隨地想飛就飛，更不能像經典的《紅色警戒》游戲里飛行兵一樣投入戰(zhàn)斗，但這項神奇的發(fā)明仍具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

一個發(fā)展方向就是飛行背包最初發(fā)展的各項“正規(guī)”用途，例如偵察、勘察、救援等。走在前列的就是馬丁飛行背包，飛行速度快、滯空時間長的特點使其可以進入一些從地面難以到達的區(qū)域，一些軍方、民防機構就對其產生了濃厚的興趣。2015年11月，迪拜為其消防部門以15萬美元的單價采購20個馬丁飛行背包，成為世界上第一個批量使用飛行背包的用戶，主要用于高層樓宇災情勘察與救援。馬丁飛行背包1分鐘內就能飛到1000米高度，超過迪拜最高建筑828米的哈利法塔，其滯空時間可達30分鐘，為飛行員提供了充足時間查看火情，并向地面人員匯報。同時，馬丁飛行背包還可以進行無人或遙控飛行，一名飛行員可以引領另一個飛行背包到受困人員的位置進行救援，一同飛離火場。由于馬丁飛行背包體積仍偏大，不便于運輸，實際使用效能仍有待實踐檢驗。

另一個發(fā)展方向就是近幾年發(fā)展迅速的休閑娛樂業(yè)。將燃料量和滯空時間這一矛盾解決較好的就是娛樂用水上飛行背包，其采用“就地取材”方式，使用柔軟的輸水管與背包相連，通過反向噴水提供動力，能長時間在距水面9米左右飛行，現在已經成為風靡世界的高端水上休閑運動。其他火箭發(fā)動機的飛行背包雖然已經實現短距離飛行，但依舊是土豪飛行愛好者才玩得起的玩具，單次飛行成本較高仍是制約其市場化的瓶頸。

目前，對飛行背包如何有效進行監(jiān)管在絕大部分國家仍處于空白，也沒有相關的規(guī)章制度可借鑒。隨著飛行背包逐步進入市場，航空管理部門應當及時出臺相關規(guī)定。新西蘭在這方面起步較早，很早就為馬丁飛行背包頒發(fā)了執(zhí)照，但手續(xù)比較復雜，且要求駕駛人員必須拿到飛行駕照方可升空。

飛行背包在國內的研發(fā)和市場開發(fā)仍處于一片空白，僅有Jet PI公司的H202-Z在華進行過展示，其他型號未見公開飛行。2015年，國內某網站將馬丁飛行背包定價到150萬元，交貨地點在深圳。目前，在國內航空管制仍未完全放開的情況下，該類產品由誰管理、如何管理等問題仍待深入探討。

責任編輯：彭振忠