實現《哆啦 A 夢》中的竹蜻蜓需要多快轉速，對人的頭需要多大的吸力？

12-09

首先，竹蜻蜓的原理和直升機的原理不同，它並不是靠快速旋轉向下推動空氣而將人提升的。在使用竹蜻蜓從地面起飛的時候，我們沒看到地面揚起大量灰塵。事實上，在所有的情節中，我們都沒有看到竹蜻蜓對周圍環境有任何影響，竹蜻蜓的運行是非常平靜的。從這就可以推斷出竹蜻蜓的原理絕對和直升機的原理不相同。

那麼竹蜻蜓的原理是什麼呢？我只能暢想一下，並結合漫畫以及動畫中的情節作為依據。

竹蜻蜓很有可能使用的是反引力技術。

反引力技術並不新奇。我記得有一集，哆啦A夢拿出了一個小型宇宙飛船，這個飛船離開地球進入太空的過程就是反引力驅動的。於是可以猜測，2112年的人類已經熟練掌握了如何使用反引力（暫且不說反引力這種東西是否真的可能存在）。

既然可以用反引力驅動一艘太空船進入太空，那利用反引力將一個人托舉到空中自然是輕而易舉的事情。所以，竹蜻蜓實際上就是一個反引力引擎，就是創建一個反引力的場，使這個場中的物體浮在空中。

這樣一來，就不存在竹蜻蜓對人體的產生多大的吸附力的問題了。竹蜻蜓是自己靠反引力飛行的，同時產生一個反引力的場，將靠近竹蜻蜓的物體包圍起來，從而使物體能夠浮在空中。我們看到的竹蜻蜓吸附在頭上的現象，其實只是假象而已。

既然竹蜻蜓的原理是反引力場，那麼為什麼竹蜻蜓要做成螺旋槳的樣子？

我認為有下面幾個原因：
1. 仿古
2. 電量指示

在22世紀的社會，我們並沒有看到有多少人使用竹蜻蜓，基本上都是哆啦A夢一伙人在用。其他人使用的都是很個性化的飛行器，類似賽格威的飛行車，飛行滑板等。據此，我們可以猜測野比世修是個復古愛好者，他就喜歡竹蜻蜓這種看上去像古代直升機的東西，所以哆啦A夢自然也就使用竹蜻蜓了。

竹蜻蜓的螺旋槳作用之一是為了裝飾，另一個作用是為了指示電量。竹蜻蜓一般都戴在背上或者頭上，而且體積小巧，沒有多餘的地方安裝顯示屏來方便地顯示電量。於是設計人員就設計了這樣一個方法，當電量不足的時候竹蜻蜓會發出提示音，並減慢螺旋槳的轉速，同時降低輸出功率，於是螺旋槳就成為了電量指示的標誌之一，不僅直觀，而且仿古風味十足，真是太迎合世修這種復古愛好者的口味了。

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延伸說一下，如何控制竹蜻蜓。

竹蜻蜓可能是直接使用意識控制的。竹蜻蜓正確的使用方法是戴在頭上或者背上，在頭上靠近大腦，可以很容易地偵測到腦活動電位。戴在背上的時候，也可以偵測到脊椎神經的活動。在一些場景中，我們看到如果直接用手抓住竹蜻蜓，或者不慎將竹蜻蜓貼到了屁股上，這種情況下人是無法控制飛行方向的。通過這些細節就可以看出，竹蜻蜓應該是由意識直接控制的。這也說明了為什麼野比大雄以及其他很多人在第一次使用竹蜻蜓的時候還不習慣怎麼使用，而適應了一段時間之後就能夠非常熟練地飛行了。

另一個細節是，世修習慣把竹蜻蜓戴在背上，而大雄一夥21世紀的人都把竹蜻蜓戴在頭上，可能是因為竹蜻蜓在頭上能夠檢測到更多的腦活動信號，從而更方便控制。如果戴在背上，脊椎的神經信號太少，不容易控制竹蜻蜓。世修這種22世紀來的老手，估計對意識控制機械這方面更熟練，所以才能夠把竹蜻蜓戴在背上。

圖說明：利用一個大約5cm^2的吸盤吸住頭部正上方，無論用什麼方式產生相當於體重的升力，結果大概就是這樣——竹蜻蜓和頭皮一起飛走了。
圖出自《空想科學讀本I》

看到這個問題立馬就想到柳田理科雄的《空想科學教程》了，書中專門就哆啦a夢裡的竹蜻蜓進行了「科學」的分析，本以為肯定會有人貼上來呢，好吧這個活我來干好了。
下面是節選的一部分內容，有興趣的請自行谷歌，這是無比歡樂的一本書。

第十章

飛! 飛! 飛上天!

自從美國的Superman飛上天以來某種標準就成立了:

"不會飛的英雄，遜哪!"

可是要怎樣才能飛呢?

第一用氣球飛!

老早在"Ultra Q"劇集中怪獸八倫嘎就是靠浮力飛行的。而特攝"秘密戰隊苦練者"中也有用氣球的載具"巴里氣球"。不過這方法的弱點是"慢!"，而且受制於天候。

圖示:在颳風天搭乘"巴里氣球"出擊的秘密戰隊苦練者一去不復返.....

第二個方法，是像人造衛星一樣，以秒速7.9公里的速度運轉，即可獲得脫離地球引力的離心力而飛在天上，但這一來只能不停的繞著地球飛轉。

剩下的方法，就是用"反作用力"等方法了。

用火箭向下噴射，或用螺旋槳(旋翼)將空氣向下吹，利用反作用力飛空，這是常用的設定。

用螺旋槳飛行的例子首推小叮噹的竹蜻蜓但是.....

(注:除此之外特攝"蘿蔔孔"與卡通"蘿蔔湯"的主角也是用螺旋槳飛行的機械人)

第一個問題:

沒有尾翼的輔助自己身不會反方向作逆迴轉嗎?

一個70公斤重的人若用直徑2公尺重量2公斤的螺旋槳來轉的話，此人會以螺旋槳轉速的0.77倍速度反向迴轉。不過，小叮噹的竹蜻蜓很小，直徑約20公分吧(目測)，重量約200公克(假定)。這樣要帶動一個80公斤左右肩寬約60公分的軀體，那身體的逆迴轉不過是螺旋槳轉速的萬分之一罷了。所以沒啥關系，這個問題算是解決了。

(譯註:小叮噹的設定體重是一百二十幾公斤的樣子，不過我們柳田理科雄所長似乎沒收集到這個設定值還是等原作者托個夢告訴他好了....)

但另一個問題來了:這麼小的螺旋槳吹的風豈不是都吹在小叮噹自己頭上嗎?何況小叮噹的頭又是特大(大約直徑60公分吧?)?

圖示:不到頭的直徑三分之一大小的螺旋槳吹出的氣流圖

這一來就事倍功半了能有效到達地面的推力不到10% 也就是說要抬起體重80公斤的人要有800公斤的推力....直徑20公分的螺旋槳要得到800公斤的推力要吹出秒速高達4600公尺的風才行!(音速 1.3倍!)被這種風吹到頭頂會把整個腦袋瓜吹爛掉!整個人都會被扯碎!

圖示:用竹蜻蜓飛的結果只剩下竹蜻蜓帶著一塊小叮噹的"頭皮"(遺物?)在飛
(連線板有一堆人在討論小叮噹的"結局" 應該叫他們來看看這個).....

下一個方法就是以火箭引擎的推力來飛

這個不希奇從"原子小金剛"開始就有了以下我們就以孔巴特拉V為代表來討論這個方法(因為有許多機械人的飛行方式都是如此就是在兩腳足底裝噴射火箭)

第一個問題是燃料

一公斤的液態氫液態氧的混合燃料一秒內燃燒可得推力450公斤孔巴特拉V的體重是550噸(我們姑且不論這過輕的體重是如何來的詳見第一章) 要推動它上天一開始的第一秒鐘要消耗燃料1.2噸(因為接下來損失了燃料的重量機體也會越來越輕) 這樣計算若是孔巴特拉V全身的60%體重都是燃料的話(太誇張了只有40%的重量是機體結構?) 也只能飛空398秒

算了能空戰6分38秒也很不錯了盡量打陸戰吧

另一個問題是安定性只靠兩腳的火箭把全身推上空中是很不安定的如同用手指頂住一隻鉛筆尾端把它頂上天空它就會不停翻轉很難筆直飛上去的

初期的阿波羅火箭是用四個噴射口來保持平衡實驗中有一個噴射口出力稍弱一飛上去就開始迴轉撞上地面爆炸曾有這種例子

為了安定姿勢第一個方法是在機械人全身上下各部位安裝許多調整姿勢的小噴射口("Z Gundam"起的MS都是這種方式但是這種引擎的出力協調非常難以控制而且... .

圖示:全身裝滿噴射口的孔巴特拉V很難看......

還有一個維持姿勢的方法就是在體內裝"陀螺儀" 利用這個迴轉的安定性維持姿勢不過這一來機械人的姿勢一飛上天就再也不能改變了，而且也不能變換方向更無法進行空中格鬥!

剩下一個方法是利用"揚力"，這也就是我們一般飛機的原理。根據白努利定律，飛機以時速1000公里的速度飛行時，一平方公尺的翼面積可得700公斤的揚力。但是，機械人中，只有兜十藏父子設計的鐵金剛、大魔神有"機翼"這種東東啊?

(至於蓋特機械人用"披風"那種東東......只有GUNBUSTER會去效法這種設定)

圖示:機翼的橫斷面圖在流體力學上獲得揚力的原理

以及"巨大機械人的橫斷面圖" 在流體力學上"不太可能"獲得揚力的原理......

若機械人的橫斷面真的能獲得"揚力"倒還好辦以它們的體表與重量來算，孔巴特拉V只要音速0.81倍的速度就可以得到足以飛行的揚力，原子小金剛則只要音速0.44倍即可(當然一部份的原因是因為它們的體重設定都過輕了....詳見第一章)，但是真正要命的是體重3萬5千噸的超人力霸王!

超人力霸王的體型，就算它的橫斷面可以獲得揚力，換算過來，也只有320平方公尺的翼面積，就算用音速5倍飛行(根據設定這是初代超人的最快速度)也才獲得揚力8400噸，不到體重的四分之一!

想要叫超人力霸王飛?可以要獲得四倍多的揚力!

既然速度設定是五倍音速不能再快了那隻剩一條路:加大翼面積! 把身體壓扁成原來的四倍大即可!

圖示:飛吧!超人力霸王"肉餅"!(還是應該叫"力霸王比目魚"?)

超人力霸王:"他X的!要我變成這種樣子來飛我寧可死!!!!...."

不過即使變成這樣在速度沒達到音速五倍時還飛不起來呢!

加油吧! 比目魚...不超人!

不但如此有關"飛行"這件事還有許多致命的難題我們下回再談!
tp的註解

嗯其實他有提到古老的無責任設定--反重力喔就是人造衛星那個嘛....
"反重力"就是去除了地球重力的束縛但是有些漫畫家的說法並不是說"沒了重力
就像太空梭里的人一樣飄浮著" 因為我們在地球上是隨著地球高速自轉的(越靠近赤
道轉速越快) 一旦失去重力這離心力會把我們拋上天而不是浮在空中而已
關鍵是這種飛法是沒方向性可言的ㄅ不論是浮在空中或是順著地球自轉切線方向
飛出去都不算好用的"飛行"方法吧?
就算力霸王以此力量浮空也要有方法"推進"

再來"重力"是什麼? "空想科學讀本"強調的是"我們已知的科學" 對於"重力"
要如何以人工製造甚至於反重力都有某些質疑(後面就有一堂是講"人工重力裝置"
的可以看一下) 我想柳田理科雄要是聽到"反重力" 一定會說:
"那只有一種可能!在頭頂上方有一個能發出與地球重力相等的力量的天體存在!
而且重力與距離的平方成反比所以這個`天體一定要非常巨大的質量才能從那麼遠
發出能與地球(就在你腳下)相抗衡的重力來互相抵消!"
那可能要把太陽或木星搬到人造衛星軌道這個距離才辦得到懂物理的麻煩算一下給我看吧

（PS：想到這個問題就回憶起了高中時代在教室拿彩屏MP3看《空想科學教程》看得很想笑但是又不能笑出聲，憋的痛苦無比的那段日子O(∩_∩)O~）

給 @greensea的答案補充一個證據。

竹蜻蜓是可以戴在帽子上用的。

出自《小學三年級生》 1990年08月號：《不倒翁的摔倒帽》

根據漫畫，竹蜻蜓的葉片旋轉就是個裝飾作用，沒有實際意義。竹蜻蜓在設定中是隨便粘在人體的任何部位就能使人體整個飛行，也就是說它是通過粘附然後透過某種未來科技將升力作用於整個人體的。所以轉速與升力無關，也許不同廠家型號有所區別。

竹蜻蜓不科學這一條在某本哆啦A夢的科學系列讀物上寫過，具體名字我不記得了。
大百科上有竹蜻蜓的結構圖，第一個回答確實說中了兩點，一是竹蜻蜓的遠離是反重力，二是控制竹蜻蜓的方式是腦電波。

謝邀。
叮噹貓那就是個小故事，別太認真了。
我把這個模型抽象為直升機來說應該比較利於理解，直升機都是有平衡問題的，其中很大的一個問題的就是平衡空氣對旋翼（就是叮噹貓那竹蜻蜓）的反扭矩問題，不然會在空氣中不停打轉（這其實和牛頓第三定律差不多，就好像你坐在盆里不可能把自己連盆抬起來），這就是為什麼直升機都有尾槳，即使沒有尾槳也會通過其他方式來平衡，比如設計成共軸反轉布局、縱列式、橫列式等等，無尾槳直升機也是通過在尾梁噴出發動機尾氣來平衡的。
所以要真設計個這東西出來的話在人的屁股上還得加個尾槳。
然後講旋翼轉速，氣動力和翼型、攻角都是相關的（請允許我用「相關」這個詞，而不是列出些枯燥的公式），直升機旋翼的轉速大小選取取決於翼尖的速度，為了不讓漿尖超音速產生激波，直徑越大，轉速就會相應減小，但翼尖處的速度相差不多。
給你個大概轉速，米-26直升機的主旋翼的轉速有132轉/分，「海豚」/直九直升機的主旋翼轉速達到350轉/分，所以氣動力問題還得視具體翼型、攻角而定。
當然，童話里都是騙人的，小故事不科學不能隨意相信。
http://zhidao.baidu.com/question/183639012.html__bd_tkn__=75be5f213d2a862a1e23a33deca469a1ca0289d08078338d51fed8133ea5c69d362ad36bb4bcda3b39bb3949f6bbe47087ac3af56e60b1f4e7eb60157954fe349e6ea9f95c0f03de0125277da340cb083970ed767e59b8fcd04e4479015b405ccc1508364db5aadbee7e88accbdc8d03c3312bfe48a1

不要抱太大的期望哦，騷年，否則新八基就是你的榜樣--請注意他脖子扭曲的角度。（from 《銀魂》 164）
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認真回答的話，先不論轉速和吸力。你能想像有東西吊著你的頭（或者頭髮）把你拔離地面的感受嗎？
像我這種整整77KG的胖子可是完全不敢嘗試的……

不好意思，得票最高的@greensea的答案是錯的
證據如下：
注意紅框處的對話
出自吉林美術出版社《超長篇機器貓哆啦A夢·大雄的宇宙開拓史》2003年第1版第47頁
我能說我看到「反引力」3個字就直接想起了這段對話么。。。

關於竹蜻蜓的實際可行性的問題，我同意@Maxwell的答案。

我記得哪一集說過竹蜻蜓是反重力裝置的

主要是哆啦a夢是個窮鬼，買不起更好的東西，就搞了竹蜻蜓

在《大雄的恐龍》一集裡面，竹蜻蜓沒能量的時候，轉不動，而且漿片變軟，估計是用轉速來指示能量的

竹蜻蜓顯然不是靠旋轉提供動力，因為飛起來的人可以看做不受外力矩，如果竹蜻蜓旋轉速度很高，根據角動量守恆，人會反方向旋轉…所以竹蜻蜓的旋轉應該是低速，起裝飾作用…轉多快毫無影響

用的是反重力裝置那個螺旋只是用來創造反重力空間竹蜻蜓是腦電波控制的

其實道具大百科裡有寫過，竹蜻蜓是用一個反引力場把人包起來。

竹蜻蜓是藉助了異時空力量，現實理論怎可解釋，吼吼

竹蜻蜓是反重力吧…

假如竹蜻蜓通過和直升飛機一樣的原理帶著人飛起來，那麼根據牛頓第三定理，人在天上會受到一個與竹蜻蜓所受扭矩方向相反的扭矩，以和竹蜻蜓轉向相反的方向旋轉。因此，竹蜻蜓並不是靠旋轉產生的升力帶人飛的，根據官方設定竹蜻蜓應該是某種未來的反重力裝置，旋轉只是為了好看

(ps:為什麼直升飛機不會朝與頂部螺旋槳轉向相反的方向轉？因為它的尾巴上還有個螺旋槳抵消頂部螺旋槳產生的那個扭矩，但是人沒有)

那玩意不可能和直升機一個原理，最簡單的論證就是：根據角動量守恆，使用者會向反方向轉動，非暈死不可——反正我沒看見劇中人在屁股上裝一個平衡螺旋槳

我記得曾經看過一本關於哆啦A夢的解密訪談，好像是當時媒體拜訪藤本弘老師時出的。其中有幾個關鍵道具的解答。竹蜻蜓的工作原理是通過葉片旋轉，在使用者身邊製造一個球形的低重力空間，從而實現飛行的，所以並不是傳統的直升機葉片那麼簡單。年代久遠，我記得的只有這樣，求輕拍。

首先，你需要一個鋼筋加固的脖子，才能保證竹蜻蜓時不會先擰掉你的腦袋，帶著它撇下你的身體輕盈飛去…

你要注意哦，竹蜻蜓和直升機不一樣，它的旋翼直徑非常小，比腦袋還小，而且離腦袋很近，這樣它吹出來的風絕大部分都將直接吹到頭頂，從頭頂再分散到四周的氣流才能提供升力，這其中的損耗極大。
本來旋翼就那麼小，加上下面還有那麼大損耗，所以將需要極大的轉速，產生極大的氣流，而這些氣流就直接對著人頭頂近距離的吹，所以搞不好，人還沒飛起來呢，先成禿頂了。。。

首先糾正一下題主，不是＂叮噹貓＂是＂機器貓＂或者叫＂多啦A夢＂更好。光聽名＂多啦A夢＂這名字就知道很未來和夢幻了，所以我也很夢幻的瞎掰一個：要想實現漫畫里的情況，恐怕得依賴物理學的重大突破吧，反正現實中是怎樣也不可能實現的。
PS.今年距多啦A夢誕生還有100年，不如我們帶著美好的願望憧憬一下百年後能實現吧。