多啦A夢中的竹蜻蜓確實是否可行?

竹蜻蜓簡介
在多啦A夢眾多的道具中，感覺上竹蜻蜓已經算是最合情合理的一個。這個垂直向上迷你螺旋槳設計就看似是迷你簡化版本的直昇機。竹蜻蜓從多啦A夢漫畫第一回登場，更是在故事中首個出現的道具，而竹蜻蜓同時也是整部作品中使用次數最多的道具。

反作用力
不過從實際上的可行性而言，竹蜻蜓就有兩大問題。首先根據牛頓第三運動定律「作用力等如反作用力」，螺旋槳旋轉所產生的反作用力會使身體往反方自轉。而直昇機為了防止這個問題，通常都會在尾部設置另一個小型輔助螺旋槳來制衡這個反作用力，或是大型的運輸直昇機更會用上前後兩個向上的大型螺旋槳，一來增加動力，二來可防止機身反向旋轉。然而多啦A夢的竹蜻蜓卻只有一個直向上的螺旋槳，造成自轉是無可避免的結果。

自轉轉數
不過若然好像多啦A夢的竹蜻蜓那麼細小又會是另一個故事。根據柳田理科雄的《空想科學讀本》中的計算，多啦A夢身高約 129.3 cm，體重約129.3 kg，假設牠頭部直徑為60公分、肩寬40公分，而竹蜻蜓本體重200g、螺旋槳總長度為20cm，以此來計算身體的轉數只會有螺旋槳轉數的6千分之1。即是說假如螺旋槳每分鐘轉速為6千轉，多啦A夢的身體每分鐘也只會轉1圈，所以自轉的幅度也不是那麼誇張，但實際上的情況當然要按實際的輸出功率而定。不過要解決這個自轉問題還是有更簡單的方法，參考玩具遙控直升機的做法，加一個螺旋槳就能抵消反方向轉轉的反作用力，就好像畫面中這個多啦A夢直昇機玩具一樣。

輸出動力
而這個這麼小的迷你螺旋槳又會引伸到另一個嚴重的問題，輸出動力不足。因爲以這樣的結構比例，螺旋槳吹出的風幾乎都會被自己的身體來擋住了，就算撇除多啦A夢的卡通身型比例，以大雄、靜香或胖虎等的小學生身型也不會差很遠，更莫說是成年人。以一般直昇機為例，直昇機的上昇動力都是由主螺旋槳而來，因為螺旋槳都比機身大得多，加上機身的流線型設計，機身所造成的風阻亦相當有限，輸出的動力大多用於向上昇。可是竹蜻蜓的螺旋槳長度比身體還小，螺旋槳輸出的風力幾乎都被身體擋住了，只會導致把身體往下壓的效果，所以竹蜻蜓只能靠少量從身體旁邊漏出去的風來讓身體浮起。

必需要的動力
姑且假設這還佔整體輸出10%，要離地飛上天，螺旋槳的推進力至少要體重的10倍。再引《空想科學讀本》中的計算，以多啦A夢體重約130kg計算，推進力就需要1.3噸，再考慮空氣密度、螺旋槳迴轉面積與風速等因素，若是想以直徑 20cm 的螺旋槳輸出 1.3噸的推動力，就必須要能製造出時速2088公里風力才行。事實上空中巴士 A380 最高時速為1185公里，巡航時速就更只有903公里，所以粗略估計竹蜻蜓的推進力就比將你紮在A380上所承受的風大兩倍以上。我們向後退幾步，就算柳田理科雄的計算有幾倍甚至十倍的誤差，這都是人類身體不能承受的推動力，要靠竹蜻蜓來飛行，簡直就是自殺行爲。如果運氣好的話，在身體超越負荷解體前，竹蜻蜓就會先跟頭皮一同飛走。

未來科技
最後我們再退一萬步，多啦A夢是從未來來的嘛，我們假設多啦A夢來自的2112年的科技已經可以能夠解決一切的技術問題，假設竹蜻蜓不會造成反方向自轉和能夠避免人體結構超出負荷的出力，那不如就直接假設這是一個反重力裝置，螺旋槳只是裝飾。然而還是會出現一個很大的問題，因為裝置配戴在頭頂，即是就全個身體的重量都是由頸部支撐。無論頸部如何鍛鍊出肌肉，都絕對不能支撐全身的重量。而且竹蜻蜓會帶你響上向下，向左向右在天空任意飛翔，這簡直是一個天空吊頸刑台，所以這反重力裝置還是配戴在背上會比較安全。