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走进古印度维曼拿飞行器系列（15）（原创.科普）

已有 4993 次阅读 2021-3-16 13:12 |系统分类:科普集锦

--“ TripuraVimana”分析与制作

朱刚建曹安东林逸沈海军

一．简介

1875年在印度一座坍塌的古庙宇中发现的古梵语手稿《 Vaimanika Shastra》，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。在古印度的其他古籍中也有维曼拿的内容。这些书籍中对于维曼拿的技术没有进行详细的解释，如今我们无法对一些技术进行复现。 2015年，印度全国科学大会上，印度航空专家甚至提出了“数千年前印度就发明了飞机”这一观点；印度总理莫迪甚至也公开呼吁世界航空专家一起来研究古印度维曼拿，他们此举的重要证据就是这本古梵文手稿《 Vaimanika Shastra》。印方的做法是为了吸引国际社会的注意力，因为仅凭一本没有理论推导的手稿，提出古印度发明了飞机，这在逻辑上是不成立的。在古印度有关飞行器的描述中，没有见到复合材料的身影，而要实现维曼拿的众多类似科幻的功能，没有复合材料的支持是十分困难的。笔者认为这是古印度人缺乏量化分析复合材料力学的能力所造成的。以纤维增强树脂基复合材料为例，纤维与树脂的种类，铺层角度的设计，纤维的含量，固化工艺等都是需要考虑的问题。值得一提的是，若考古人员发现了古印度人员对复合材料的设计手册，这对于目前复合材料的发展将提供巨大的帮助，比如复合材料失效准则以及材料失效后性能的退化，目前都没有统一的结论。同样地，书中也没有纳米材料的使用。

玛赫西手稿中写到，“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 ……”，此外还有关于飞行员餐食的说明，目前考古人员还没有发现飞行员的飞行记录，倘若飞行记录被发现，这将是支持维曼拿确实存在的重要一依据。此份手稿号称是玛赫西所写，手稿中的第一章介绍了维曼拿名字的由来；第二章讲解了维曼拿飞行器的材料的组成，其中有很多复杂的工艺；第三章介绍了维曼拿飞行器各种各样的镜子，这些镜子有的可以规避风险，有的可以对敌方维曼拿进行攻击。第四章介绍了维曼拿的能源动力，维曼拿能够从太阳和其他外部获得能量。第五章介绍了维曼拿飞行器的机械结构。第六章介绍了不同种类的维曼拿飞行器。此书对于维曼拿的介绍设计许多方面但并不十分详尽，比如在提到某种金属的工艺方法时，书中常写为“经过复杂的工艺”，是否存在其他古籍，具体描述这些“复杂的工艺”？

笔者推测玛赫西手稿不是玛赫西一人完成的，而是集合了许多人的思想，最后由一人汇总而成的科普书籍。正如中国的古籍《周易》，《周易》是传统经典之一，相传系周文王姬昌所作，内容包括《经》和《传》两个部分。《经》主要是六十四卦和三百八十四爻，卦和爻各有说明（卦辞、爻辞），作为占卜之用。《周易》没有提出阴阳与太极等概念，讲阴阳与太极的是被道家与阴阳家所影响的《易传》。《传》包含解释卦辞和爻辞的七种文辞共十篇，统称《十翼》，相传为孔子所撰。《周易》是中国传统思想文化中自然哲学与人文实践的理论根源，是古代汉民族思想、智慧的结晶，被誉为 “大道之源 ”。内容极其丰富，对中国几千年来的政治、经济、文化等各个领域都产生了极其深刻的影响。实际上周易并非姬昌一人完成，而是许多人思想智慧的结晶，它在一段时期被用于占卜，如今周易每一卦都具有警示的作用，对我们学做人、学做事有很大的帮助。

对于高度成熟飞行器出现的背后，必将包含许多被遗弃的方案，以及大量的实验数据，目前没有被发现。总之 ,玛赫西手稿中的方案已经是最成熟的方案，倘若古代确有高度文明存在，也应该有一些该文明从不成熟向成熟发展的痕迹，因此考古人员还需要做大量的工作。如果印方愿意对维曼拿进行深入探索，应该呼吁全世界的考古学家联合研究，允许他们对一些场所进行挖掘，发掘更多有用的信息。

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图1 TRIPURAVIMANA 图2 维曼拿飞机横截面示意图

二． Tripura介绍

TripuraVimana由三个外壳，也称为 aavaranas或者层。每个 aavaranas被称为一个 “Pura”。因为这个维曼拿由三个 aavaranas组成，故而被称为 “Tripura”维曼拿。它由太阳能产生的动力驱动。其外观示意图如下图 1所示。通过改变内部结构，维曼拿可以自然地在陆地、海洋和天空中旅行，被称为 Tripura维曼拿。它有三个部分。第一部分可以在陆地上旅行。第二部分可以在水下和水上旅行。第三部分在天空中旅行。通过 keelakas把这三部分结合起来，这个维曼拿飞机就可以在空中飞行了。

三．防御系统

为了抵御强气流、暴风雨和高温，三台机器应该安装在炮塔的后部、两侧和两侧。这三台机器分别是三面气动保护装置、强太阳辐射调节装置和暴风雨保护装置。这些装置的详细结构如下：

1）全向气动力削减装置

这种装置必须由瓦鲁纳金属制成。经过复杂的配方和制作，最终得到的瓦鲁纳金属的特性与钻石非常相似。为此，应为维曼拿制作一个盖子，附有必要的配件，以便展开和折叠，并与从维曼拿内部引出的电线连接。电荷将渗透到所有的地方，就像帕提卡上的摩尼人一样。三条蛇脸的基拉卡应该被固定。它们在狂风吹来的时候，会吸进狂风，把狂风吹到高处，这样，对维曼拿的风力就会受到抑制，从而避免危险。

玛赫西只提到装置的材料为瓦鲁纳金属，并未介绍详细的制作方法。全向气动力削减装置即为三条蛇脸的基拉卡，书中并未提到它如何把狂风吹到高处。当维曼拿以跨音速的速度飞行时，倘若三条蛇脸的基拉卡把狂风吸入，此时对维曼拿周围的流场有多大影响也需要研究。“最终得到的瓦鲁纳金属的特性与钻石非常相似”可能是指金属的硬度很大。全向气动力削减装置估计是飞行器减阻的装置。

2）暴风雨防御装置

防雨风暴应该是由克朗查金属制成的，这种金属有摧毁暴风雨的能力。使用由这种金属制成的合金材料制做 3英尺宽、与维曼拿一样高的管子，并把它们固定在四周。在维曼拿 avarana前面，也应使用 keelakas或铰链固定 3英尺高的管道。管子经过一定的表面处理，使其坚硬如钻石。在管道上，每隔 12英寸，都要添加防水涂层。然后，两端带有适当配件的管道应固定在维曼拿的 8侧。从发电机引出的电线应穿过玻璃管并与管道连接。当水流通过它们进入潘查萨摩尼时，其中的集中力与电力混合，将强烈地对抗暴雨的力量，扰乱气流，从而稀释减弱暴雨，使其失效。因此，瓦尔肖帕哈拉卡·扬特拉应该固定在维曼拿上。

此装置由管道组成，“坚硬如钻石”，可见钻石是硬度高的象征。此装置能不能用于抵抗冰雹也需要研究。此外， Tripura能潜入水中，那么就应该有承受高压和暴雨的能力。“在管道上，每隔 12英寸，都要添加防水涂层”，那么维曼拿的其他位置是如何防水的？这些问题需要考古与历史专业人士的研究。

3）太阳辐射调节装置

这种装置由 aathapaashana loha制成。这种金属有调节太阳辐射强度的能力。经过一系列复杂的配方与工艺，最终得到轻质的、橙色的、耐热的、不易破碎的合金。第一批帕提卡应该是用 kuttinee yantra的金属制成的， 2英尺见方，或圆形， 3英尺厚。 3根 1英尺宽、 5英尺高的管子应该固定，三个三角形的玻璃碗应该放在管子下面。其中每一种都应灌满一杯苏玛达拉瓦卡或白相思汁。在每个容器中，应使用酸清洗并放置 121级耐热晶体。然后用金属制成一个 10英尺宽的伞形，固定在 3根管子上，旋转的 keelakas固定在伞盖下半英尺。

在这上面，应该固定 3个 3英尺宽、形状像蒸煮锅的卡拉萨。在他们的中心应该固定在圆形的 chaalapattikas。在这三个 185号的冷扩散晶体上，应该是固定的。三个黑色云母轮应该固定在上面。他们应该覆盖着钱德里卡工具或白色丝棉。应在其上放置一个装有酸根的容器，其中浸有耐热晶体。在前部，应固定装有 bhraamanee dandakeelakas的齿状云母轮。为了旋转基拉卡三轮基拉卡应该固定。雨伞的运动会使热浪受到干扰而旋转。然后，吸热的云母轮吸收热量，这些热量通过根酸将变冷并熄灭。机组人员和乘客将从免受强温度场的影响。此部分没有提到吸收热量的原理。

四．动力说

该种飞行器与现代的飞艇较为相似，我们可以认为它的升起原理和飞艇类似，本质上是利用一种轻于大气的气体，比如氦气，将自身升起。

该种飞行器体内分为上下两个部分，下面部分设计有大量气囊，充满氦气，为飞行器提供上升的动力。上面部分为空气层，由上面设计的喷口向内鼓入空气，以降落，或者排出空气，以上升。

螺旋桨和尾翼的动力来源于太阳能，太阳能电池阵和储能系统组成的循环能源系统，是该飞艇的关键技术。而太阳能电池设想为半柔性太阳能电池，通过将刚性电池柔性化处理，使其具有较高的光电转换效率，通常在１８％以上。半柔性电池板经过合理的单片组合、方阵布局和结构设计，能够适应平流层飞艇外形的曲率，减少飞行过程中的碎片率，满足其强度和稳定供能要求。

电能储存设备：该飞行器采用的是高比能的新型再生燃料电池（ＲＦＣ）是在普通氢氧燃料电池基础上发展起来的电化学装置，是将水电解技术和氢氧燃料电池技术相结合的一种新型发电装置。ＲＦＣ理论比能极高，能源管理系统：该飞行器在白天阳光充足且满足全系统供电功率的条件下，将富余的能量转化至储能电池中，以便夜间为系统供电。在阳光不足时，储能电池还需为系统补充电能，这就要求能源系统供电模式能进行不同状态的切换，并具备可控性与高可靠性。开发出集成了能源控制策略、故障诊断及自主重构机制的高效能源管理系统，是降低全系统能耗、提高储存能源利用率、提高供能可靠性的关键。

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图3 飞行器的构成

五．结构介绍

该种飞行器主要有主体（气囊）（1），客舱（ 2），驾驶室（ 3），空气喷口（ 4），尾翼（ 5），降落轮（ 6），螺旋桨（ 7）构成，如下图3所示。下面介绍重要组件—客舱：客舱位于主体上部，驾驶室后，内置座位，供乘客乘坐，呈现对称结构，以保持舱体稳定，同时具有开阔的视野条件，在旅途中为乘客提供良好的观赏功能。

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图 4客舱组件

六．飞行空间与控制方式

该飞行器主要飞行空间为平流层，平流层是指海拔高度为 10—50ｋｍ的大气空间，处于对流层与中间层之间，气流相对平稳，垂直对流小，且平流层太阳辐射强烈、空气稀薄。

该飞行器具备持续动力推进，能抵御平流层风阻，实现可控飞行；另外，该飞行器能完成定点飞行和长时间迎风驻留等飞行任务。

该种飞行器在飞行时主要通过尾翼的动作来控制偏航姿态，其俯仰和滚转姿态采用自稳定设计。下面主要介绍的是飞行器的偏航控制。

对于常规飞艇而言，尾翼安定面是保持飞行气动稳定性的主要办法。而该飞艇飞行速度较低，通常不超过 30m/s，同时由于大气密度低，飞艇的尾翼安定面的效率降低，流线形旋成体自身气动发散力矩较大，很难通过尾翼保持飞艇的气动稳定性。即如果要保持稳定性，需要极大的尾翼面积，这对系统重量、前飞推力和囊体强度都提出了极高要求。

考虑到系统重量，适当降低对尾翼尺寸和对气动稳定性的过高要求是比较现实的，所以这里的小尾翼很符合要求。

七．飞行过程

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