湖北小伙在木工棚“手搓”绿魔滑板飞越峡谷，脚踩10套旋翼怎么站稳？

看到湖北巴东小伙宋兴宇（网名“神奇阿宇”）踩着滑板飞过峡谷的新闻，很多人第一反应都是《蜘蛛侠》里的“绿魔”飞出银幕了。按《湖北日报》和《极目新闻》的报道，他从小就迷《蜘蛛侠》，这次本来就是想亲手复刻一块“绿魔滑板”。从原理上来看，他最终飞起来的这块2.0版滑板其实就是一台大号电动多旋翼飞行器，靠脚下旋翼向下加速空气的反作用力把人和滑板托起来，人直接可以站在板子上飞。

图注：《蜘蛛侠3》的New Goblin滑板画面。

如果只问“怎么把一个成年人托起来”，这反而是整件事里最容易解决的一步。报道里提到，这块滑板装了10套单套推力30公斤以上的无刷动力。现在国内农业植保和重载无人机的供应链很成熟，这种把大功率无刷电机、电调和螺旋桨打包成套的动力系统，在市面上能直接买到现成配件。比如好盈的 XRotor X11 Plus 植保动力系统，官方规格书上标的单轴最大拉力就有37公斤（54V、海平面），推荐单轴起飞重量是15到18公斤。

图注：好盈X11 Plus官方产品图。

之所以最大能拉37公斤，推荐起飞重量却只给一半左右，是因为多旋翼不能按满推力悬停去设计，必须留出推力余量来应付阵风、升降和调整姿态。

报道里说滑板装了10套30公斤以上的动力，算的是账面参数，不能直接当成实机飞起来以后的推力余量。而且这么一路折腾下来花销也不小，光前面1.0版采购5台小型涡喷、测试爆燃烧毁油路电路，再到2.0版攒齐这10套大功率无刷动力、高倍率电池和机架，两代试错投进去的钱，差不多都够买辆家用代步小车了。

把人托离地面不难，难的是离地之后怎么站稳和怎么控制。《极目新闻》提到，宋兴宇第一次去田野试飞，就“因控油不当失速，仰角过大摔坏了杆件，手脚扭伤、膝盖破皮”。

人踩在螺旋桨上面，怎么保持不翻？

很多人第一次看这种滑板，会觉得它“头重脚轻”：螺旋桨全在脚底，人直挺挺站在上面，重心高出一大截，看着随时要翻。

图注：飞行板与骑手的斜视画面。

其实只要人和板子只要对正了，重心高也并不会把人掀翻。这跟在地上立杆子不一样，悬在半空的滑板底下没有固定支点，电机和螺旋桨是跟板子连在一起的。

先把人和滑板当成一个整体（刚体）看，板子往哪边歪，底下的推力方向就跟着往哪边歪；只要合推力的作用线穿过总重心，推力对总重心就不产生翻转力矩。

但《极目新闻》在采访里提到，“身体稍微倾斜，滑板就会持续失控”。如果真要是飞起来的时候，有两件事一直在破坏平衡：

一是它在空中没有任何天然的回正能力，如果板子歪了一点，重力还是竖直向下，合推力却指向斜上方，板子立刻开始往歪的那一侧加速滑出去，带出来的旋转角速度也不会自己停下；

二是站在上面的人不是焊死的铁块，在半空中一紧张，脚踝和膝盖难免会动，只要身体重心相对于脚下的板子偏开一点，底下合推力的作用线不再穿过总重心，那股上百公斤的向上托力就会对总重心产生额外的翻转力矩。

光靠人的脚踝反应去硬扛这种翻滚是不现实的。多旋翼通用的办法，是用传感器持续测量机身姿态和角速度，一旦发现往哪边歪，立刻重新分配各路电机的推力：低下去那侧的电机加油，翘起来那侧收油，靠机身四周动力的推力差和力臂制造反向力矩，把板子扶平（开源飞控 PX4 的控制结构与推力分配文档里对此有标准实现）。

怎么往前飞，为什么非得“站着”飞？

滑板后面没有专门往前推的螺旋桨。想往前飞，就得让滑板往前倾，把原本竖直向上的合推力歪过来一点，分出一个水平向前的分量带着人走；想拐弯或横移，同样靠改变板子的倾角。但板子一歪，竖直方向托住人不往下掉的分力也就跟着变小了。

忽略空气阻力等其他竖直方向的力，在总推力 不变的理想情况下，板子倾斜角度 时，竖直方向的分力只剩 。比如倾角大到 ，竖直托力就掉到了原来的 ；要想维持竖直平衡不掉高度，总推力就得增加到水平悬停时的 倍（多补约 的推力）。

图注：总推力不变时，倾斜30°的竖直分量约剩86.6%。

在常见无人机上，这部分随倾角增加的推力既可以由飞控自动补偿（如开源飞控 ArduPilot 的 Stabilize 模式会根据机身倾角自动加大油门输出），也可以由飞手自己推油门补上。

宋兴宇这块滑板内部的控制律和转向映射没有公开，不过《极目新闻》的采访提到了一个特别的操纵设计：他把油门做在了手指的指环上。人双脚踩在悬空的板子上，加速和迎风时既要稳住身体，手上又要捏着指环管油门；他在首飞摔坏杆件、扭伤手脚之后，又在场地里练了十多天才掌握怎么操控它。

看到他在板子上练得这么辛苦，可能有人会纳闷，要是给板子装个座垫和车把，像骑摩托那样坐着扶稳，双手和腿都有地方借力，操纵起来岂不是省劲得多？话是没错，但宋兴宇做这块板子本来就是为了复刻《蜘蛛侠》里的“绿魔滑板”，自然得直挺挺踩在上面、把油门藏进手指环里才对味；真要焊上车把和座包，漫威大反派当场就变成“空中电瓶车”了。

为什么从涡喷改成了电动，小尺寸悬停又付出了什么代价？

宋兴宇最早试的其实是涡喷发动机方案。按《湖北日报》和央广网的报道，他做的1.0版本装了5台小型涡喷发动机（央广网写的是1台80公斤加4台40公斤推力），结果首次合体测试就爆燃起火，把油路和电路全烧了。报道给出的排查原因是发动机排得太近、喷口离地又低，高温废气撞地反弹后被重新吸进了进气道。这种现象在喷气垂直起降领域叫“热燃气回吸”（Hot Gas Ingestion），早年 NASA 研究 YAV-8B“鹞”式飞机垂直着陆时，就专门对付过这种热尾气回吸导致进气温度升高、推力下降的问题。

图注：报道配图中的初代地面测试。

当然，涡喷路线本身是走得通的。法国发明家 Franky Zapata 的 Flyboard Air 用的就是小型燃气涡轮加航空煤油，2016年经吉尼斯世界纪录现场认证飞了2252米；2019年8月4日，他又踩着这块涡轮板飞越了约35公里宽的英吉利海峡，全程约22分钟（含中途降落到船上补油一次）。航空煤油的能量密度高，只要解决了隔热、供油、防回吸和涡轮控制，航程和留空时间都很可观。

图注：Flyboard Air官方棚拍结构特写。

图注：Flyboard Air官方原片的连续飞行画面。

飞行滑板跟其他单人飞行器还有一个挺大的区别，它既不像单人动力伞那样头顶有伞翼兜风（哪怕发动机停机，只要伞翼和气象条件正常还能滑翔落地），也不像瑞士 Jetman 的背负式喷气飞翼那样，从高空投放后能在高速前飞中靠固定机翼分担升力。滑板没有任何机翼或伞翼帮忙，全靠脚底往下硬喷气流来顶住体重。

但是在个人作坊里把5台涡喷塞到脚底下，尾气回吸和燃油起火的风险实在太高。宋兴宇后来放弃涡喷、改成10套无刷电动动力，直接靠电池和旋翼往下压空气，省掉了复杂的燃油管路和高温尾气，两个月就把能载人飞行的2.0版本做出来了。顺带一提，像前几天特斯拉新 Roadster 演示那样靠车载高压气瓶（COPV）喷冷气，受限于车载储气量，也更适合短促跃起和空中调姿，不适合拿来做这种长时间悬停。

图注：Tesla展示的COPV部位。

换成电池和旋翼之后，滑板紧凑的尺寸又会带来另一个问题，悬停非常的费电。

按 NASA 整理的简单动量理论，旋翼靠往下推空气产生升力，推力大小等于“每秒推动的空气质量”乘以“给空气增加的速度”，但消耗的功率却跟空气速度的平方相关。同样的重量，旋翼扫过的面积越大，每秒兜住的空气越多，就不必把空气吹得那么快，也就越省电（所以直升机要装那么长的旋翼）。

这有点像科普作家兰道尔·门罗在《What If?》里算过的“机关枪喷气背包”脑洞：拿机枪朝地下开火，靠子弹喷出去的后坐力也能把人顶上天；但是单颗子弹太轻，子弹打得飞快，想多飞一会儿就得多背子弹，可子弹背多了从一开始就重得飞不起来了。飞行滑板也是同一本物理账，受尺寸限制，旋翼能扫过的总面积小，每秒抓到的空气少，只能把空气往下吹得会更快，耗电也就自然跟着一起猛涨。

图注：ArcaBoard底部可见多排涵道开孔。

在固定总推力 和空气密度 的理想悬停模型下，维持悬停所需的诱导功率是：

式子里的 是有效桨盘面积。同样的总重，如果把有效桨盘面积缩小到原来的 ，光理想状态下的悬停诱导功率就会翻倍；真飞起来的时候，还要算上桨叶阻力、电机电调发热以及各旋翼紧挨着的气流干扰。而且也没法靠一味加电池来撑续航：分子里是 ，多背电池会让总重 增加，所需功率涨得比重量还快，续航时间并不会跟电池重量成正比。

10月6日宋兴宇在巴人河景区从接待中心旁的空地飞到峡谷平台，景区工作人员向《极目新闻》介绍，这一趟飞了两分多钟、300余米。这两分多钟只是那趟航线的用时，不能直接拿来代表最大续航。再看国外另一个同类电动悬浮板 ArcaBoard（2015年版）的例子：那块板子装了36个电动涵道风扇，厂商标称装机最大功率高达272马力（约203千瓦，相当于一台高功率家用SUV的峰值输出），最长飞行时间也只有6分钟。

图注：ArcaBoard厂商公开的飞行画面。

报道里还提到，宋兴宇用两台手机和蓝牙耳机搭了一套监测系统：一台装在滑板内部采集姿态和硬件运行参数，另一台戴在手腕上，飞行时通过蓝牙耳机语音提醒“重心偏左”“向右屈膝”，每次飞完还会生成训练报告；前面1.0版涡喷起火后，他也是把测试数据传给智能体去分析故障原因、改成了电动方案（两台手机的具体分工见央广网报道，该文文末注有“商业信息”，文中手机与智能体为阶跃星辰产品）。

图注：前景腕部手机与后方机内手机。

当然，耳机里播放一句口令，再等我们人听见反应过来去弯膝盖，速度上肯定代替不了飞控底层的快速姿态反馈控制；要是底下的飞控自己稳不住，语音喊得再快也没用。语音提示其实更像一个在旁边盯动作的教练：人刚站上滑板时全身绷着，往往身体已经偏到一边了还发觉不了，耳机里及时喊一声让你调整站姿，飞完再把记录的数据拿出来对一对，主要是帮着试飞的人纠正动作和排查问题。

老一辈航空迷看到这种新闻，很容易想起早年《航空知识》或地方晚报上隔三差五出现的“民间造飞机”报道，看几张图片就怦然心动，买材料开造、屡战屡败、最后圆梦蓝天，媒体写稿的叙事套路几十年都没怎么变过。

但是今天民间极客手里的零件条件已经大不相同了，得益于国内农业植保和重载无人机产业链的普及，几十公斤级的大功率无刷动力、高倍率锂电池、电调和飞控传感器都能直接买到现成配件，不再需要从零去凑一套动力和控制系统。

当然，真要正经载人出门，还是要走适航取证、有座舱有冗余的 eVTOL（正规民用航空器在取证前做研发或验证试飞，按规章也需要向局方申请特许飞行证）；哪怕《湖北日报》提到协助拍摄方称他每次试飞前会向相关部门报备，这种脚踩10套裸露旋翼、贴着地面和水面低空飞行的极客大玩具，周围没有护网，真要是出点故障连开伞救场的高度都很难留出来，看着还是让人替他捏把汗。

一个14岁辍学的小伙子，在父亲废弃的乡村木工棚里从涡喷爆燃一路试错改到电动，摔伤之后又在田野里练上十多天，真把小时候在电影里看过的“绿魔滑板”造了出来、自己踩着它飞过峡谷，这才是整件事最让人佩服的地方。