一种隐形飞机的构想
冒牌淡水鱼2013/03/07极客DIY IP:广东
一种“隐形”飞机设想(肉眼不可见)
    大家一定有过这样的经验,夏天吹电风扇,扇叶转快了就看不见了,这是因为一种叫做视觉暂留的效应。
视觉暂留:人眼在观察景物时,光信号传入大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,这种残留的视觉称“后像”,视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。通常人眼的视觉暂留时间为为0.05~0.2S。
    也就是说,人所看到的并不是某一瞬间的影像,而是之前一小段时间的影像的某种交叠和融合。假设将我们的眼光聚焦到视野中的某一点,从t=0开始,一个沿其速度方向长度为l的物体以速度v周期性地迅速掠过该点(取周期T为该观察者的视觉暂留时间0.1s),当l/v远小于0.1s时,例如,l/v=0.01s,结果会怎样?我们会看到该物体似乎从来都没有消失,但又没有清晰地出现,如薄雾一般若隐若现,虚无缥缈。实际上,此时该点的影像类似于一个平均值,即物体和背景的色彩、亮度等的一个融合,而物体和背景谁更明显,则主要取决于各自在周期中的时长。此例中,物体在一个周期中出现的时长为0.01s,而背景为0.09s,则我们主要看到的是背景。当然,这还与两者的色彩、亮度对比等因素有关。
以下是我拿手机照的我的小风扇

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2.jpg

可以看出叶片很柔软,旋转的时候,在离心力作用下叶片会伸展到工作状态

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旋转的时候叶片和背景融为一体,但背景影像占有绝对的统治地位

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当把顶灯关掉,而将台灯灯光打在扇叶上时,虽然无法看清叶片的形状,但在叶片转过的区域呈现出淡绿色,这是因为背景漆黑,假设背景亮度为0.1,扇叶亮度为10,扇叶转过区域的物像和背景影像的停留时间为1:4,则区域的平均亮度为(0.1*4+10*1)/(1+4)=2.08,2.08/0.1=20.8,也就是说该区域内扇叶和背景的影像虽然混合了,但其平均亮度依然为背景亮度的20.8倍,因此很容易把该区域和背景区分开。

5.jpg

换作背景明亮,扇叶较暗的情况,设背景亮度为10,扇叶亮度为0.1,此时旋转区域的平均亮度为(10*4+0.1*1)/(4+1)=8.02,10/8.02约为1.25,难怪叶片根本就看不到!

折腾了半天我的小风扇,终于可以说到主题了!Invisible Aircraft !

假如把叶片想象成一架飞机,或者说把一架直升飞机想象成只有螺旋桨也能飞,那么这自然就是一架“隐形”飞机,从“隐形”的角度上来看会遇到两个问题:
  
1. 叶片中间的转子不会消失(圆滚滚的那一坨)
2. 当背景较暗时,如果有灯光照在飞机上会比较容易被发现

    先解决第一个问题,假如我们的视野在旋转轴线上,通俗点说从上往下看,当机身设计成如下图所示时,机身沿着回转轴线旋转会使视野内的每一个点都会交替出现机身—背景,而不会出现前述的风扇转子那样的“死点”

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从侧面来看的话,要保证没有“死点”则需要机身同一圆周上的点沿轴向上下波动
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类似于一个去了芯的扇叶
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考虑在图示位置加上喷气引擎以提供动力

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用途:由于机身任意一点处都处于高速回转运动,所以必须不能载人,适合做侦察机,可配备高速摄影设备,以便镜头在随机身高速旋转时也能拍到清晰地图像。
第二个问题我是这样一个思路:给机身图上吸光性最好的材料!那么即使你在黑暗中用光照射到飞机,它也不至于将光线全权发射回来,从而跟背景更好的融为一体。
    
    关于飞行器如何实现各种动作(比如前进)等动力学问题,以及无线电遥控,空气动力学,续航等更为专业和复杂问题,小淡就莫能探讨了,还请各位大神给出高见,我就抛砖引玉,到此为止啦!
    总而言之,我的中心思想就是:“隐形”飞机是可以造出来的!
+1  科创币    hsldlee    2013/03/08 为辛苦制图加分
+80  科创币    玄明    2013/03/24 很好的思路,希望能继续发挥下去。
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