你能在 45 秒内做什么？你能在两架以 140 英里/小时垂直俯冲的飞机之间跳伞，重新获得控制，并避免最后的硬停吗？
这就是飞机交换的前提，这是红牛空军航空队最新的，可能是最疯狂的世界首创壮举，而 45 秒确实是飞行员必须完成的时间。这听起来是不可能的，因此 Digital Trends 与负责修改将用于这项工作的飞机的工程师Paulo Iscold 博士讨论如何将其变为现实。
减速而不是加速
“这是一个相当艰巨的挑战，”伊斯科德博士说，听起来像是一种严重的轻描淡写，然后继续笑着说。 “当卢克 [艾金斯，提出飞机交换概念的红牛空军飞行员] 将问题摆在我面前时，我想，'我们到底在做什么？'”
Iscold 正是您在此类项目中想要的那种人。他不仅拥有机械工程博士学位，而且自 2001 年以来就设计和制造了飞机。在我们的谈话中，他明显的专业知识以及他对飞机交换和航空业的热情都表现得淋漓尽致。然而，这与他之前所做的有很大不同。
“我的背景是赛车和打破记录，但事实恰恰相反，它是关于我们如何减慢飞机的速度。从空气动力学的角度来看，这是一个挑战。当你看到大局时，这是两个人在飞行中交换飞机，这非常可怕。但我们看不到那张大图，我们看到的是让我们到达那里的小部分。这就是这个项目的意义所在，这就是你如何让这件疯狂的事情变得不疯狂。”
在所有这些小部件中，有两个主要的工程挑战很突出：特殊减速器的开发和安装，以及定制的自动驾驶系统。我们在谈话中探讨的正是这些方面。
制作减速板
“当我们第一次交谈时，我认为减速板会比我们现有的要小得多，并且认为它会像滑翔机一样在机翼上，”伊斯科德解释说，然后微笑着补充道，“这可能就是我说让我们做的原因它，因为我以为它会很简单，后来我发现它不是！”
正在使用的飞机是两架塞斯纳 182，减速板对于飞机进行可控的俯冲至关重要，不仅要保持 140 英里/小时的目标速度，还要保持稳定。尽管航空中普遍使用速度和空气制动器，从降落在航空母舰上的飞机到SpaceX 火箭降落时的侧面，但它在这里是未知的领域。
“它至少比我认为需要的大五倍，”他解释道。 “我原以为它会在机翼上方 4 英尺 x 12 英寸，现在它是 6 英尺 x 5 英尺，位于机腹。它连接在起落架和机身前方的另一个硬点上，并使用液压执行器工作。”
虽然它是一个被添加到飞机上的大型附加部件，但它已被巧妙地集成到机身中。 “这是对飞机的一次非常干净的改装，起落架正常工作，我们不需要切割或钻孔。它只需用一个安装点固定在上面，30 分钟内就可以拆除整个部分，飞机就会恢复到标准状态。”
F1技术
在飞机底部安装一个巨大的扁平结构带来了一些额外的挑战。 Iscold 通过在速度制动器上增加孔来解决抖振问题，让空气通过它并分解威胁稳定性的涡流，但一个意想不到的问题需要更多的工作。他解释说，减速板实际上是由四块组成的，在第一次试飞的时候，无论用多少个部分，飞机都不能通过70度俯冲，必须是90度。
“即使有更多的试飞和模拟，也需要一段时间才能弄清楚发生了什么，”伊斯科德说。该团队最终做出了一项重要的发现。 “减速板的后面有一个低压区域，它使气流转向。飞机的尾部在那个气流中，这迫使飞机向上倾斜。两个人在打架。”
解决方案很简单（如果你是一名机械工程师）：“我们在机身和减速板之间创造了一个间隙，所以空气流过它，空气喷射保护机尾免受空气流动的影响由刹车产生。”
Iscold 将此与减阻系统 (DRS)在现代一级方程式赛车上的工作方式进行了比较，后者的一部分后翼升起以减少阻力。在 F1 赛车上，它提高了最高速度，但在 Plane Swap 飞机上，这意味着可以安全可靠地实现 90 度的俯冲。
火箭的自动驾驶仪
减速板只是使飞机交换成为挑战的一部分。因为每架飞机都会有一段时间无人看管，所以需要自动驾驶来接管。通常，飞机上的自动驾驶仪关心的是保持飞机水平，但对于飞机交换，它必须做相反的事情并保持垂直俯冲。 Iscold 解释说，普通的自动驾驶仪并不适合，因为在 90 度俯冲中，所有通常的参考点都变得毫无意义。解决方案？ “我们使用了火箭使用的相同系统，因为它们在 90 度角运行。”
一旦选择了系统，就必须制定计划成功所需的严格公差和极高的精度，从所涉及对象的速度和大小差异开始。 “跳伞运动员是垂直下降的，可以向前和横向移动一点，但不多。大约每小时10英里。它们也会受到风的影响，并会随风移动。然而，在一架以 140 英里/小时的速度直线下降的飞机上，如果您将角度仅改变 4 度，那么水平方向上已经达到了 10 英里/小时。当风击中跳伞运动员时，表面高度很小，但当风击中飞机的机翼时，它就像帆一样。这一切都意味着自动驾驶仪需要始终保持在 3 度的俯仰角范围内，以使飞
机的轨迹足够稳定以供跳伞者使用。”
在这一点上，记住有两架飞机和两名跳伞者必须应对这一切也很重要。 “我们有一个编队飞行，两架飞机需要一起飞行，所以你可能认为自然的解决方案是将两架飞机同步在一起，”伊斯科德告诉我们。 “我们不这样做。他们是独立的。我们调整它们以使其行为相同，当我们进行潜水时，自动驾驶仪正在努力保持俯仰和航向正确。为了阻止它们相互碰撞，它们在不同的路径上俯冲了几度，但你不会用肉眼看到它。”
意外的并发症
因为平面交换是一项开创性的尝试，平面设计没有蓝图或一套既定的指导方针可以遵循，这意味着总是有意想不到的问题需要解决。在我们与 Iscold 博士交谈的那天，团队一直在与一架表现不同的飞机作战。这是一个惊喜，因为两架飞机基本相同。
“蓝色飞机像飞镖一样直接俯冲到地面。这是完美的。银色飞机是一场噩梦，永远无法正确追踪，”伊斯科德透露，并补充说两架飞机完全一样，除了尾部有一点不同。
“我们试图改变一些东西来复制蓝色飞机，但它没有帮助，”他继续道。 “团队改变了减速板的尺寸，我们注意到如果我们把它做得更小一点，飞机就会变得更稳定。不幸的是，这确实使飞机飞得更快，对跳伞者来说变得更加困难。”
通过进一步检查，伊斯科尔德发现了问题所在。 “我们知道一架飞机的重心略有不同，当你垂直时，减速板就像降落伞，你希望重心在降落伞后面，如果它在上面，它就不稳定。所以我们正在玩这个，它会有所作为。当我这么说的时候很明显，但由于这个项目如此庞大和复杂，我们忘记了它。”
银色飞机是第一个建造的，然后蓝色飞机被开发为相同的。像重心这样的问题很难查明，尤其是在飞行测试在逻辑上很复杂时，因为总是需要足够大的机场，以及跳伞运动员和测试设备，并且担心如果出现问题，这可能意味着失去一架飞机。解决问题需要时间，Iscold 说这需要一个稳定的、循序渐进的方法来解决所有问题。
45秒成功
现在任务的复杂性已经很清楚了，让我们回到跳伞运动员从一架飞机跳到另一架飞机并夺回控制权的 45 秒时间框架。
“在最初的潜水到恢复之间，我们有 45 秒，”伊斯科德博士告诉我们，但实际上，当你分解它时，这个时间会变得更短。 “跳伞运动员需要在下飞机之前操作所有按钮和把手，那时他们将失去大约 5 秒钟，他们需要 10 秒钟来恢复，”他继续说道。 “所以，他们有 30 秒的时间进行过渡。”
因此，在两架快速下降的飞机之间跳伞实际上只需 30 秒。然而，虽然这听起来太短了，但 Iscold 博士并不担心。 “现在 [that] 我们已经进行了一些试飞，我会说这是充足的时间。以至于如果他们错过了第一次，他们就有足够的时间进行第二次尝试。”
巧妙的工程设计和突破飞机极限的热情突然间让 45 秒似乎足够了，至少对于完成这一激动人心的壮举的两名勇敢的跳伞运动员来说是这样。
4 月 24 日星期日举行 Red Bull 飞机交换时，您将能够看到 Iscold 博士和他的团队辛勤工作的成果。它在美国东部时间晚上 7 点或下午 4 点在美国的Hulu上独家直播PT.，并同时在全球范围内的Red Bull TV上播出。