這項越戰中被美軍否決的技術，正在被重新撿起來_風聞
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飛行揹包的原型最早出現在越南戰爭期間，曾被認為是實施突襲的秘密武器。但最終被美軍否決了，因為飛行中的士兵簡直就是活靶子。近期的跡象表明，這種能讓人類飛行的獨特工具，或許會在軍事領域煥發出
撰文 | 崔凱（中國空氣動力學會科學傳播和普及工作委員會主任）
飛行揹包，作為一種能讓人類飛行的獨特工具，或許即將出現在特種作戰的場景中。
2024年11月13日，法國陸軍在國家步兵日活動中，測試了“飛行士兵”這一概念：全副武裝的特種兵，操縱飛行揹包快速掠過半空，執行目標任務。法國陸軍認為，將飛行揹包融入步兵行動中，可以在戰場上提供無與倫比的機動性和靈活性，從而增強作戰能力。該技術將能夠在山區或城市環境等具有挑戰性的地形上快速部署，輕鬆繞過自然和人造障礙。
法國陸軍在測試中所使用的飛行揹包，由一家名為重力工業（Gravity Industries）的英國初創公司所研製。早在2019年，英國特種部隊曾經使用該公司的飛行揹包，在海上進行快速登船的測試。
要知道，在海上環境中，登上一艘移動中的船隻通常面臨巨大挑戰。在測試中，一名特種兵從快艇上起飛，飛越海面，並在幾秒鐘內降落在目標船隻的甲板上，展示了該裝備能夠顯著縮短滲透時間並減少暴露於威脅的能力。相關視頻流出後，曾在社交媒體上引發圍觀。
就在法軍測試飛行揹包的前幾天，Gravity公司創始人理查德・布朗寧曾向媒體透露，該公司即將在未來18個月內，與兩個國家的武裝部隊簽署價值“數千萬美元”的飛行揹包採購協議。據關注創業新聞的媒體Sifted報道，這兩個國家一個是荷蘭，另一個是東南亞國家。
按照布朗寧的説法，目前世界上能夠不繫安全繩、自由駕駛飛行揹包的人，大約只有50名左右。其操控存在較高的學習門檻。如今種種跡象顯示，飛行揹包這一科幻小説和影視大片中的酷炫裝備，可能很快會在戰場上出現，而掌握飛行揹包技術的特種兵，也將迅速擴充其使用者隊伍。
把人“綁在”火箭發動機上
儘管看上去像一個簡單的揹包，但飛行揹包實際上是一種能夠垂直起飛和降落的複雜飛行器。具體而言，這是一種將小型推進裝置通過捆紮、揹負等穿戴方式附着於操作人員身體的相應部位，通過使用控制枱對發動機進行操作,使單個操作人員實現快速短距離飛行並安全着陸的飛行器。就功能而言，這種飛行器與常見的直升機或者無人機等垂直起降設備十分接近，特殊之處主要在於其具有小型化和可穿戴的特點。
飛行揹包其實並不算什麼新東西，而是早在上世紀60年代就已經出現。在越南戰爭期間，當地叢林地形的特點是灌木茂盛、河網縱橫，加之越南遊擊隊大面積地鋪設地雷並設置了大量機關陷阱，使得本就對地形不大適應的美國軍隊行進更加困難。針對這一問題，美軍希望能夠尋求一種可以短暫在空中飛行的單兵裝備，使士兵在需要的時候可以利用飛行的方式越過障礙。針對這一需求，美國著名的直升機廠商貝爾公司發明了一種飛行揹包，並試飛成功。
貝爾飛行揹包裏共裝有三種物質，分別是過氧化氫推進劑、高壓氮氣和表面覆蓋着硝酸釤的銀催化劑，核心組件是一台單組元火箭發動機，揹包的兩側是兩條外包隔熱材料的彎管以供氣流通過。當使用者需要揹包工作時，便打開閥門，存儲的高壓氮氣得到釋放，將過氧化氫推進劑推入催化劑室中併發生化學反應，在瞬間就可以生成大量高壓高温蒸汽。蒸汽從揹包頂端流過兩側的彎管，再從末端的兩個噴嘴向下噴出，至少可以產生135公斤的推力，這樣的力量足以將使用者送上天空，做一次短暫的火箭飛行。
試飛成功後，貝爾公司樂觀地相信這種飛行揹包不僅可以成為偵察部隊的理想工具，還可以幫助取得戰鬥的勝利。按照他們的設想，在作戰前可以派偵察兵使用飛行揹包飛在部隊前面進行敵情偵察，發現敵方部隊的情報後則可以立即回報給指揮官。在作戰中，身負飛行揹包的特種部隊士兵則可以利用空間高度越過敵方的防守部隊，從背後對其進行攻擊，達到突襲的效果。
不過，雖然想法很美好，但現實卻很骨感。在隨後的應用評估中，美國軍方認為這種裝備相當不切實際，因為使用飛行揹包的士兵都在離地10到50米的高度飛行，這樣的高度完全在敵人的武器射程範圍內，再加上空中沒有任何遮蔽掩體，飛行中的士兵簡直就是越南部隊的活靶子，所以軍方很快就否決了對這一裝備的採購。
不過，這種揹包也沒有完全被人們遺忘。1984年，第23屆世界夏季奧運會在美國加州的洛杉磯市隆重舉辦。在盛大的開幕式上，一位名叫尼爾森·泰勒（Nelson Tyler）的人身着宇航服，揹着一個揹包樣的裝置從天而降，似乎剛剛從月球返回。雖然這次飛行的時間只有短短15秒，卻瞬間引爆了全場的熱烈掌聲，在場觀眾無不驚歎科技的神奇。泰勒所使用的，正是這種型號的揹包。
為戰爭而研發，但卻在象徵和平的奧運會上大放異彩，這無疑為這種揹包賦予了一種特殊意義。
動力系統的變革
在火箭飛行揹包被軍方拒絕後，貝爾公司也曾想將這種裝置用於其他用途，比如作為單人快速交通工具等，但很快就發現即便刨除成本的因素，這個想法實現起來也不大容易。
最主要的原因就在於這種揹包所採用的動力是火箭發動機。具體而言，首先是火箭發動機的效率比較低，採用這種貝爾噴氣揹包，攜帶23升的燃料也只能維持30秒的飛行時間；其次是火箭發動機的噴流方向不能變，攜帶這種飛行揹包飛行，人就像一個大號的“竄天猴”，相當於進行一次遠距離的跳遠，可控性極差；還有就是發動機噴出的氣流温度可達700攝氏度以上，這要求使用者必須做好防護，否則極有可能被燙傷。
針對這些問題，新一代飛行揹包的變革主要體現在動力系統上，目前分別有幾條技術途徑。
由新西蘭人格倫·馬丁（Glenn Martin）發明的馬丁飛行揹包採用了雙導管風扇產生升力的方案。該揹包所使用的動力裝置為一部2升容量、輸出功率可達200馬力的4缸雙衝程摩托車用發動機。發動機通過汽車風扇皮帶牽引兩個風扇水平旋轉，利用扇葉旋轉所產生的升力實現垂直起降和空中飛行，這一點和直升飛機非常類似。為了進一步提高效率，在風扇外部還設計了兩個外形如啤酒桶一樣的涵道。在空間佈置上，發動機、燃料箱和飛行員處於升力風扇中間及下方，這樣可以降低重力中心，避免在飛行中上下顛倒，使飛行更加穩定。
格倫·馬丁於1981年就開始關注飛行揹包的概念，並着手進行研發工作。17年後，他在新西蘭建立了馬丁飛行器公司。據介紹，馬丁飛行揹包的燃料箱一次性可加註5加侖（約19升）汽油，可支撐約30分鐘的飛行時間，最大飛行速度可達74千米/小時，最大可攜帶載荷質量為120千克，基本上能夠滿足單人飛行以及攜帶一定裝備的需求。馬丁飛行揹包在2008年美國一次航展上小試身手，取得了不小的反響，後來還被美國《時代》雜誌評為2010年世界50項頂級發明之一。
由美國Jetpack公司研發的飛行揹包則採用了另外一種動力系統，即飛機所使用的小型渦輪噴氣發動機，但並非直接使用，而是進行了一些特殊改裝以適應垂直飛行。Jetpack飛行揹包一般使用多台發動機（如JB-11型為6台），這樣做的好處是多台發動機並聯起來可以實現更大的推力，同時通過改變每台發動機輸出的推力大小，可以實現總推力大小和方向的改變。如此一來，不但可以改善飛行過程中的自身平衡能力，還可以實現加速或轉彎等機動動作。不過，採用這種方案需要引入一台複雜的發動機控制計算機和更加精細化的控制軟件，這導致系統的複雜性和成本均相應增加。
Jetpack公司的創辦者大衞·梅曼是澳大利亞人，他原本是一名職業投資人，主要從事管理諮詢以及資源行業的併購工作。不過同時，他也是一名狂熱的飛行愛好者，先後考取了澳大利亞、歐洲和美國等多個國家和地區的固定翼飛機和直升機駕駛執照。2007年，大衞·梅曼和尼爾森·泰勒（即1984年洛杉磯奧運會開幕式出場的飛行員，也是貝爾火箭揹包的主要研發者之一）結識，開始合作研發新一代飛行揹包。
2015年11月3日，大衞·梅曼親自駕駛其研發的JB-9型“便攜式渦輪動力垂直起降噴氣揹包”，成功實現了環繞美國著名的自由女神像飛行，實現了科技與藝術的完美融合。
2016年，大衞·梅曼正式在洛杉磯註冊成立Jetpack航空公司。目前該公司的主打產品型號為JB-11，它可以使用JP-8航空煤油、普通煤油或柴油等作為燃料，最多可攜帶38升，保障至少10分鐘的持續飛行時間。其最大飛行速度可超過190千米/小時，最大可攜帶188千克的載荷，最大飛行高度可超過4000米。
除上述兩種方案外，開頭提到被多國軍方測試的Gravity公司的產品極具競爭力。其研發的JetSuit飛行揹包，動力裝置採用5台微型燃氣渦輪發動機（也可拓展為7台），總功率可以超過1000馬力。
與其他飛行揹包相比，JetSuit最大的特點是除了身後的揹包上安裝了一台發動機以外，每隻手臂上也各有2台發動機。這樣的佈局可以將三組噴射動力裝置巧妙地佈置在自身重心的四周，一方面可以保證較好的穩定性，另一方面還可以通過手臂擺動改變發動機的噴射方向，調節飛行方向和姿態。相比之下，這種“人體控制”的方式不但更加靈敏，而且可以省去複雜的飛控系統，降低飛行揹包的複雜性，在一定程度上降低成本。不過，對於飛行者來説，操縱這種揹包的難度非常大，非常容易“人仰包翻”。
JetSuit飛行揹包的發明者是英國人理查德・布朗寧，他曾在英國皇家海軍陸戰隊服役六年，之後在英國石油公司擔任石油交易員。他於2017年創立Gravity Industries公司，目前該團隊核心成員由來自五個不同國家的30多名精英組成，其中既包括工程師和科學家，也包括飛行員。目前JetSuit飛行揹包可使用航空煤油、柴油、甚至生物燃料作為推進劑，最大可產生175千克的推力，最大飛行速度不低於80千米/小時。令人驚奇的是，整套飛行揹包的重量只有27千克，是現有飛行揹包中質量最輕的一種。
2024年2月28日，該公司仿照一級方程式汽車比賽的模式，主辦了世界首屆JetSuit競賽，為所有參賽選手提供了JetSuit飛行揹包。比賽過程中，選手們身穿鋼鐵俠式飛行揹包在水面賽道飛馳，繞過浮標衝向終點，還使用第一視角（FPV）無人機進行跟蹤拍攝，極大地提高了比賽的可觀賞性。
有待優化和完善之處
雖然飛行揹包經歷了幾十年的發展，動力系統等核心技術已日臻成熟，但在實際使用、飛行安全和社會管理等幾個層面，仍存在一系列有待優化和完善之處。
在實際使用層面，主要是三個方面的提升需求。
首先是續航里程仍需提升。目前飛行揹包多采用燃油動力，受穿戴體積限制，燃油攜帶量有限，這導致飛行揹包續航時間普遍較短，最好情況下也僅能維持幾十分鐘的飛行，因此“續航焦慮”問題十分突出。
其次是飛行控制水平還需提升。目前的飛行大多帶有演示性質，對於這種演示，一方面所選擇的飛行員素質高、經驗足，另一方面所選擇的飛行時間和地點也經過精心籌劃，所以一般來説問題不大。但如果到實際中，由於飛行揹包體積小、重量輕，受氣流、風速等環境因素干擾大，容易出現飛行姿態失控等問題，這將對飛行控制系統的精準度和魯棒性提出更高的要求。
第三是負載能力還需要提升。雖然現有飛行揹包的負載能力一般都超過100千克，但由於揹包自身以及燃料的重量仍比較大，因此實際上只能承載單人及少量裝備，這對於實際應用而言也是一個不小的限制。
在飛行安全方面，重點是應對三個方面的風險。
第一是故障風險。飛行揹包結構複雜，包含多個機械部件和電子系統，在飛行中如果出現發動機故障、控制系統失靈、燃料泄漏等任何問題，都可能使飛行揹包失去動力或失控，導致嚴重後果，甚至造成人員傷亡。
第二是飛行風險。飛行揹包飛行高度低、速度快，飛行環境複雜多變，易與建築物、樹木、電線等障礙物發生碰撞。同時，低空飛行也增加了與鳥類等生物相撞的風險。
第三是氣流乾擾風險。目前飛行揹包的動力系統以噴氣式發動機為主，其尾部噴出的高温高壓氣體如果作用於周圍的廣告牌等物體，也有可能發生危險。此外，如果考慮多個飛行揹包客同時在空中飛行，相互之間的氣流乾擾也增加了發生危險的可能。
在社會管理方面，主要是兩個方面的完善。
一方面是公眾的認知需要完善。作為一種新生事物，公眾對飛行揹包的瞭解極為有限，這可能會導致對其安全性產生擔憂和質疑，甚至引發恐慌。這種負面的公眾認知會給飛行揹包的推廣和應用帶來不小的阻力，必須認真對待。
另一方面是相關管理法規的完善。目前全球多數地區的航空法規主要針對傳統航空器制定，對飛行揹包這類新型個人飛行裝備的管理規範還不完善，甚至處於空白，對於飛行揹包的飛行資質、飛行區域、飛行高度、飛行時間等也都缺乏相應的規定。
飛行揹包的未來
儘管飛行揹包最近的應用場景會聚焦于軍事用途，但必須看到其在民用領域的使用空間，也同樣充滿想象。
隨着全球各國對於低空經濟的重視程度不斷提升，俗稱“飛行汽車”的電動垂直起降飛行器（electric Vertical Take-off and Landing，eVTOL）的發展勢頭十分迅猛，目前全球已有數百家公司從事相關技術研發，並已多次進行成功試飛。與“飛行汽車”相比，飛行揹包更像是“飛行摩托車”，這種飛行器雖然載荷較小，但比eVTOL更加靈活便捷，而且停放佔地面積和起飛場地要求也都更低，具有自己獨特的優勢，因此也依然有望發展為一種靈活的單人飛行工具。不過，先決條件是前述幾個層面的問題可以有效改善或解決。
除了作為交通工具使用外，飛行揹包還有許多其他的應用場景。例如，當電力系統巡檢時，特別是在一些偏遠地區，電力工人可使用飛行揹包直接飛抵塔架進行檢查和維護，大幅提升效率。在高層火災救援現場，消防人員可以利用飛行揹包在幾分鐘內直接飛到事故地點近距離查看火情、定點滅火或者實施救援等。2016年，曾有消息宣稱阿聯酋政府準備為迪拜消防部門採購20個馬丁飛行揹包，但是否真正落實則未見後續報道。此外，在大型文藝演出或是主題公園表演中，穿戴飛行揹包的演員在空中完成各種高難度的舞蹈和雜技表演，也可以為觀眾帶來全新的觀賞體驗。
儘管用途可以多種多樣，但飛行揹包的實際推廣仍充滿了不確定性，除了前面所提到的一系列問題外，高昂的售價更會令人望而卻步。馬丁飛行揹包在2015年曾在國內公開發售，每套標售價格高達人民幣160萬元！而Jetpack航空公司的JB-11型飛行揹包在2019年的售價就高達34萬美元，這還只是基礎款，如果需要添加配置還需支付額外的費用。英國重力工業公司的Jetsuit飛行揹包的公開售價更是高達44萬美元！
除飛行揹包自身的價格外，其使用一般都需要經過專業培訓，培訓費用也是一筆不小的支出。按照Jetpack航空公司公佈的價格，僅僅兩天的培訓課程收費就需要4950美元。由此可以推測，高昂的價格定位使得飛行揹包在未來一段時期內或許僅能成為高端富豪的極限運動裝備。
近期在“大力發展低空經濟”政策的牽引下，國內已有一批初創公司開始涉足這一行業，不過總體看來仍處於起步階段，所發佈的信息也主要以動畫或者模型的形式展示，尚沒有看到真正的實物。儘管前途未卜，但在低空經濟的政策紅利下，在“中國速度”和“中國效率”的雙重加持下，或許飛行揹包能在國內闖出一條屬於自己的道路。
參考文獻
[1] https://jetpackaviation.com/
[2] https://newatlas.com/tag/martin-jetpack/
[3] 王保成，陳健，世界飛行揹包現狀與未來發展趨勢，軍事文摘，2016（5）
[4] https://pacificairshowaus.com/2024-performers/gravity-industries-jet-suits
[5] https://gravity.co/
[6] https://www.hunantoday.cn/news/xhn/202407/20306582.html
[7] https://sifted.eu/articles/gravity-defence-tech-jetpacks-military
[8] https://armyrecognition.com/news/army-news/army-news-2024/french-army-follows-british-royal-marines-in-testing-jetpack-and-flying-soldier-concept
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