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走近古印度飞行器维曼拿系列(十四)(科普.原创)

已有 1050 次阅读 2021-1-9 11:21 |系统分类:科普集锦

--Shakuna维曼拿飞行器模型设计与制作

夏思禹 杨哲 沈海军

一、Shakuna维曼拿

       1875年在印度一座坍塌的古庙宇中发现的古梵语手稿《VaimanikaShastra》,被认为是一部关于古印度航空航天技术的手稿,其作者是印度圣贤玛赫西。这部手稿记述了古印度飞行器维曼拿的建造、材料、飞行环境、飞行员的服装,甚至是防雷击、视觉隐身、隔热、攻击性武器等在现代都属于先进技术的内容。具体来说包括但不限于Shakunavimana、Rukmavimana、Sundaravimana、Tripuravimana等,这些vimana各有不同,特色鲜明,充满着自然与科技的结合之美。手稿里的内容有些与现代飞行器设计有惊人的重合,有很多则是以人类目前的技术所做不到的,这就为我们将来的飞行器设计方向提供了新的思考与灵感。

       正如玛赫西手稿中所写到的,“飞行员必须有能力控制维曼拿,他必须知道维曼拿的结构,知道它的起飞和上升到天空的手段,知道如何驾驶它,如何在必要时停止它,如何操纵使它在天空中完成动作而不会崩溃……”,熟悉掌握维曼拿模型的制作方法可以对今后我们设计,制造飞行器打下基础。经过小组讨论,我们一致决定选择制作同时具有鱼类与飞鸟两种仿生特性外形的Shakuna维曼拿。

Shakuna维曼拿概念模型

二、Shakuna维曼拿设计方案

2.1模型各部分尺寸设计

1) 底部机身



2) (上中下)三层机舱

3) 机翼和尾翼



4)顶部桅杆和螺旋桨



2.2 三维模型

      三视图


    渲染图

 

三、Shakuna维曼拿制作过程

1)材料与工具

    宽5mm厚0.75mm竹条;宽5mm厚1.5mm竹条;宽9mm厚1.5mm竹条

 

      716马达0.8mm轴配4.9cm螺旋桨,502胶水

 

手锯与3D打印桅杆

 

2)骨架制作流程

       顶层机舱与蒙皮铺设

 

 中层机舱与蒙皮铺设

底层机舱与蒙皮铺设

无标题32.png

3)机翼与机身甲板

 

4)机身平面与机翼蒙皮铺设

 

     为了增加机身底部的承载能力,使结构更为稳定,做了如下设计:

       加固设计①——3D打印胶接技术实现功能:增加机身底部竹条与顶部平面粘结性能,提升承载能力。

      加固设计②——机翼横梁连接实现功能:增加机翼与机身的粘接性能,同时提高机翼抗弯矩的能力。

     加固设计③——密封胶条实现功能:将机翼横梁与机身连接,提升机翼承受纵向载荷的能力

    5)机身底部蒙皮铺设

    6)3D打印底座

四、Shakuna维曼拿模型整体效果

五、心得体会

       夏思禹:经过对玛赫西手稿《VaimanikaShastra》等历史文献的学习,我们小组在沈海军老师和学长学姐的指导下,加入了自己一定程度的创想,对Shakuna维曼拿进行了建模设计,然后利用竹条和胶水等多种材料与制作方法,实现了对Shakuna维曼拿的竹条灯笼模型的还原制作。通过对维曼拿的设计与制作,我们一方面系统学习了飞行器的结构和飞行原理,增加了自身的动手实践能力,另一方面也不禁感叹古人的智慧,因为这其中很多设计理念放在当今也是十分先进与充满创造力的,而维曼拿本身也充满了历史、自然与科技的结合之美。《航空宇航前沿进展》这门课虽然着眼点在前沿,但正所谓以史为鉴可以知兴替,未来的发展说不定就潜藏在这些古人的创意之中,汲取他们的经验与智慧,能更好地为我们将来的发展奠定基础,也能激发我们的创新创想,开拓思维,更好更快地向前迈步。

      杨哲:经过一学期的学习,航空宇航科研进展课程走到了尾声,这一学期我学到很多新鲜的知识,最主要是锻炼了自己的动手能力。其实刚开始我知道我们这门课程期末大作业内容我还是有点惊奇,因为我理解的研究生期末大作业形式上无非就是写报告,交ppt。在内容上无非就是实验,模拟及文献调研。而沈老师布置的大作业确实让我们实打实做一架维曼拿,整个形式也是有点像手工课。但在完成工作的过程,我感受到了团队协作的重要性,感受到任何小事都要用心完成,感受到将自己的专业知识运用于实践是一项多么快乐的事情,我相信这份体验将在将来给我带来很大的帮助!



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