【Minecraft】鞘翅航空理论简介

编者:雨奈(游戏id: Rainnye)
本文仅适用于Minecraft Java Edition
自从1.11.1添加了烟花火箭的新功能之后,鞘翅在生存中也有了很强大的用途,但是火箭真的那么好用吗?
1.13添加了三叉戟,在雨中使用具有激流(Riptide)附魔的三叉戟并配合鞘翅可以达到极快的速度(约300m/s),因此在雨天飞行时请优先使用激流三叉戟。具体的飞行技巧也没有必要讨论,使劲加速就行了,可能还没准备好就飞到了,然后珍珠降落。
以下讨论的都是一般情况下使用鞘翅和烟花火箭的方法,不包括三叉戟。
总结&摘要
本文结论可以由以下内容概括,太长不看者请看这里:
较远距离时的飞行技巧(起终点高度差可忽略):
先以爬升视角起飞,用火箭飞到{终点高度+高度系数×水平距离},再以滑翔视角滑翔。

火箭用量以1级火箭为准,3级火箭可以直接除以3来估算。
(上表中的每千米火箭用量换算到3级火箭约为:1个,2.4个)
其他要点:
l 火箭并不是加速,而是无视惯性地直接重置速度或锁定速度,约为33m/s。
II 真正最快的飞行方式是俯冲,水平瞬时速度大于60m/s;使用火箭平飞不是最快的飞行方式。

下文将用实验和统计的方法简单分析鞘翅与烟花火箭的原理以及相应的飞行策略。
鞘翅和火箭的功能
装备鞘翅,在下落过程中按下跳跃键就可以进入滑翔状态,在自由状态下,经过一段时间的变速运动最终会达到稳定的运动状态,这种状态与飞行时的视觉俯角有关。编者使用Java Edition 1.13.2 的minihud mod显示移动速度和俯角的功能进行了一些实验。
图中speed为合速度的大小 v;pitch为视觉俯角 θ(取正数时向下,负数向上);
speed x, y, z是各方向的速度分量,speed y的相反数即为下降速度,由此可以计算水平方向的速度(大小)

下文公式中角标默认:t表示水平分量(travel),d表示以向下为正的竖直分量(descend)。
为了便于描述,还有以下临时定义:


鞘翅 Elytra
实验数据中所有角都采用角 度 制,所有结果来自最 终 稳 定 状 态。
实验结果如下表所示:

由实验结果可以得到一些简单结论(误差为±5°):
俯角为±90°时速度达到最大值78.4m/s,与玩家自由下落的最大速度相同;
15°(wiki对照:14°)时滑翔时间最长,即下降速度最小;
0°时最终下落角和下降率取得最小值,约为5.654°;
55°(wiki对照:52°)时水平速度取得最大值,约为67.638 m/s ……

烟花火箭
MC wiki提到烟花火箭可以让用鞘翅飞行的玩家速度增加,但这种说法是错误的。
本组实验中的火箭都是用tweakroo的压右键或快速右键功能连续不断地发射的,其测量值可以认为是火箭发射瞬间玩家的速率,在生存模式中不一定是这种情况,可能是待火箭失效、推进停止再发下一个,因此两次发射间的平均速度相比实验值会有偏差,一般来说俯冲时偏大,爬升时偏小。

实验表明:火箭的功能不应被认为是加速,而应是重置速度,这一过程是无视惯性的。相比之下,激流三叉戟(仅限雨天)的功能就真的是(有惯性的)加速。
使用火箭时,无论原先速度是多少,速度大小都会被重置为一个与俯仰角有关的确定值,方向会与视线方向大致相同。速率可能增加也可能减少:玩家用鞘翅竖直向下滑翔的最终速度是78.4 m/s,如果向下使用火箭,速率会立刻减到约34.9 m/s,再重新开始加速;而在向上爬升时则是向上加速。

其他图像
为了直观地比较纯鞘翅和火箭的特点,编者还绘制了一些其他图像,将上述两组实验的同一因变量画入同一张图表中进行对比分析,图表标题的格式为“横轴→纵轴”。
各位可以把它当成初中物理练习题233,尝试描述图像(




综上所述,鞘翅+火箭简单粗暴,指哪飞哪,速度固定;纯鞘翅则需要精致圆滑的控制(

飞行策略
由以上实验结果和结论很容易想到,全速使用火箭飞行很可能不是最快的方式,更不可能是最省火箭的方式,因此我们还需要继续探究飞行方法。
编者在Solar Valley (season 4) 服务器(现已合并入TIS Trinity Union)期间学习了玩家CassandraTRI.提供的“自动驾驶”飞行技巧,第一次改变了我以往的火箭全速飞行的观念。大致方法:用火箭直接飞到高处,再平稳地滑翔,直到降落,后半程基本上不需要操作。这样肯定是比较省火箭的,但速度方面的优劣还不是很容易看出来。这也是我此次研究的动机之一。
**这根本就不是自动驾驶,而是不驾驶 *(

以下内容主要讨论远距离飞行,起终点的高度差可能可以忽略。

策略1:快速飞行

图中缓降率是下降率的倒数,下降单位高度飞行的水平距离。
理想的飞行应该水平速度和缓降率都取到最大值,但这显然不可能;虽然55°附近水平速度最大,但缓降率也较小,也就意味着飞行一定的水平距离需要升到更大的高度,这个过程也是需要时间的,会影响全程的平均速度(位移÷时间)。因此我们还需要具体计算。


因为涉及到公式,所以直接截图了(





在最大平均水平速度附近,滑翔视角对速度的影响更大;一般来说,当起终点高度可以忽略且水平距离较远时,采取25°~70°仰角起飞、45°俯角滑翔,可以达到最大的平均速度。55°俯角滑翔虽然第二阶段水平速度最大,但第二阶段下降率也较大,需要在第一阶段爬升到更高的距离,效率并不高。
当 k ≈ 0 时,以45°起飞和滑翔是最快的飞行方式,这个结论也非常符合直觉;同时这也是最节省鞘翅耐久的飞行方式。


策略2:节省火箭
最省火箭的方法是不飞。



火箭鞘翅航空的理论最远距离
根据上面两个特例,在 k ≈ 0 的情况下,节省时间(鞘翅耐久)和节省火箭用量似乎是两个相互拮抗的事件,而玩家的背包是有限的,如何才能在生存模式中飞行最远的水平距离?
基本假设:服务端tps=20(正常),鞘翅有Unbreaking III附魔,烟花火箭为lv.3,不考虑任何暂态过程(包括换鞘翅、换物品栏的火箭、变速运动……)。
假设以下基本事实成立:鞘翅耐久可以看作432*4=1728(假设Unbreaking III刚好提供4倍耐久值),即飞行1728s;每个火箭的生效时长为3s;玩家可携带的物品组数为27+9+1+1=38(含胸甲栏和副手栏)。

结合上述内容,这里提供一种尚有争议的(我不保证我分析和计算正确)最远距离飞行方法:携带18个鞘翅(耐久Ⅲ),20组火箭(level 3),从环境高度上限起飞,以-70° 爬升(直到火箭用尽),略小于20°滑翔,最终距离约为1112 km(假设降落到海平面)。这种方式的平均速度约为36.224 m/s(可以认为δ << l(小写L))。


一些细节
如果tps比较低,可能平地起飞很困难,可以尝试连续按跳跃键和使用键;最稳的方式还是在比较长的下落过程中按跳跃键。
实际上用火箭很难精准地控制飞行高度并且不浪费,从爬升转换到滑翔的过程可以在最后一个火箭的作用过程中完成,这是比较平滑的过渡。
降落时如果速度过快,可能难以控制,这时可以用火箭减速并调整飞行方向(重置速度),从而平稳降落(为什么不在高空扔个珍珠);如果控制[不当]而提前到达终点高度,也可以在最终阶段使用火箭平飞补救。
实际的飞行过程中,距离不一定会特别远,这时起终点的高度差就会有影响,因此也应当适当调整飞行视角。
滑翔过程末尾,落地前的剩余动能也是可以利用的。

使用传统观点上的“火箭平飞”策略,速度仅为33m/s左右,火箭用量却能达到30/km;
如果改为【火箭升天,平飞挂机】的策略,速度并未大幅降低,火箭用量则降至3/km;
本文提到的【45°快速飞行】策略,速度可达45m/s以上,火箭用量则不超过10/km。
类似地,各位还可以自行研究【38.6°滑翔】的策略(这个角度是最大安全滑翔视角,下一期有介绍)。
合理地利用鞘翅滑翔的特性,不仅可以大幅度节省火箭用量,还可能显著提高速度。

以上是用实验进行的研究,无论是过程还是结论都比较浅显。
下一期可能是稍微硬核一些的内容(