汪亞衛(wèi)

當(dāng)人類剛剛邁入21世紀(jì),我們馬上就要迎來飛機(jī)誕生百年的日子。當(dāng)人們回顧20世紀(jì)100年間世界發(fā)生的重大事件時(shí),幾乎所有的人都認(rèn)為,美國人奧維爾·萊特和威爾伯·萊特兄弟,制造的人類第一架有動力可操縱的飛機(jī),于1903年12月17日首次成功載人飛行,是20世紀(jì)人類最輝煌的創(chuàng)舉之一。飛機(jī)的發(fā)明,開辟了人類航空的新紀(jì)元,也改變了人類社會的方方面面。今天,軍用飛機(jī)已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中克敵制勝最重要的武器裝備;民用飛機(jī)已成為現(xiàn)代社會最主要的交通運(yùn)輸工具;各式各樣的飛機(jī)在當(dāng)代社會發(fā)揮著越來越重要的作用。飛機(jī)使得地球變小,飛機(jī)使戰(zhàn)爭改變了模樣,飛機(jī)給世界帶來的巨變,是當(dāng)初萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)時(shí)根本無法想象的。今天人類已一天都離不開飛機(jī)了。

過去

人類自古以來就幻想著飛上藍(lán)天,這種幻想延續(xù)了幾千年之久,中國古代西漢時(shí)期的飛人試驗(yàn)、中世紀(jì)歐洲人的跳塔撲翼飛行和其他先驅(qū)者的飛行探索都失敗了。在西方進(jìn)入工業(yè)革命后的1788年6月,法國人蒙哥爾費(fèi)兄弟利用麻布制成了熱氣球,同年11月21日,法國人羅齊埃和達(dá)爾朗乘坐這種熱氣球成功地完成了人類歷史上的首次飛行。1883年,汽油內(nèi)燃機(jī)的問世,使人們認(rèn)識到飛機(jī)可以采用動力來驅(qū)動,美國科學(xué)家蘭利最先設(shè)計(jì)用內(nèi)燃機(jī)作為飛機(jī)動力,但他設(shè)計(jì)的飛機(jī),因沒有解決飛機(jī)的穩(wěn)定操縱問題而試飛失敗。德國工程師李林達(dá)爾采用弓形翼解決了滑翔機(jī)飛行的穩(wěn)定操縱問題。美國人萊特兄弟則將滑翔機(jī)飛行穩(wěn)定操縱機(jī)構(gòu)與加裝內(nèi)燃機(jī)動力相結(jié)合,成功地制造并試飛了世界上第一架動力飛機(jī)——“飛行者”1號,從而揭開了飛機(jī)發(fā)展史的序幕。

在萊特兄弟制造并試飛動力飛機(jī)時(shí),世界上多數(shù)人還將其視作一種探險(xiǎn)行為,未能認(rèn)識到飛機(jī)的實(shí)用價(jià)值,但當(dāng)1909年,法國人布萊里奧駕駛飛機(jī)飛越英吉利海峽后,人們才發(fā)現(xiàn)了飛機(jī)在軍用和民用方面的實(shí)用價(jià)值。于是西方國家開始相繼建立本國的軍事航空隊(duì),飛機(jī)的研制也從航空愛好者個(gè)人的小工棚中走出來,逐步形成了獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)——航空工業(yè)。1910年,美國進(jìn)行了飛機(jī)從大型軍艦上起飛的試驗(yàn)。1913年,俄國人西科斯基設(shè)計(jì)了裝四臺發(fā)動機(jī)的大型飛機(jī)“伊里亞·穆羅梅茨”號。飛機(jī)的飛行性能在短期內(nèi)迅速得到提高,飛機(jī)本身也從雙翼機(jī)發(fā)展到單翼機(jī),從木布結(jié)構(gòu)發(fā)展到全金屬結(jié)構(gòu),從敞開式座艙發(fā)展到密閉式座艙,從固定式起落架發(fā)展到可收放式起落架。

在第一次世界大戰(zhàn)期間,飛機(jī)被大量用于偵察、轟炸、對地攻擊、運(yùn)輸甚至空戰(zhàn),并發(fā)揮了重要作用。整個(gè)“一戰(zhàn)”期間,各國共生產(chǎn)飛機(jī)約18萬架,生產(chǎn)活塞式航空發(fā)動機(jī)23萬臺?！耙粦?zhàn)”結(jié)束時(shí),飛機(jī)速度達(dá)到220公里/小時(shí),飛行高度達(dá)6000米,航程達(dá)440公里。在飛機(jī)用于軍事的同時(shí),主要用于客運(yùn)和郵運(yùn)的民用飛機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生。1919年6月,德國容克斯飛機(jī)公司首先推出了一種全金屬下單翼民用飛機(jī)——J-13,同年德國建立了國內(nèi)航線。隨后,英國、德國、美國和前蘇聯(lián)也先后研制出民用飛機(jī)并建立了航空運(yùn)輸網(wǎng),其中美國波音公司和道格拉斯公司推出了波音274、DC-3等較先進(jìn)的民用飛機(jī)。

第二次世界大戰(zhàn)中軍用飛機(jī)的作用更加顯著,空軍成了影響戰(zhàn)爭勝負(fù)的重要力量。在“二戰(zhàn)”的許多著名戰(zhàn)役中,軍用飛機(jī)成了克敵制勝的關(guān)鍵,如在攻克柏林的戰(zhàn)役中,前蘇聯(lián)第一天出動175萬架次飛機(jī)執(zhí)行轟炸和空戰(zhàn)任務(wù),柏林上空出現(xiàn)了上千架飛機(jī)投彈和空戰(zhàn)的宏大場景。一些主要參戰(zhàn)國的航空工業(yè)在戰(zhàn)時(shí)迅速膨脹,如美國在1944年共有135萬人從事航空工業(yè)生產(chǎn),當(dāng)年年產(chǎn)飛機(jī)突破10萬架,航空工業(yè)產(chǎn)值居本國工業(yè)產(chǎn)值第一位。航空技術(shù)在“二戰(zhàn)”期間也得到迅速發(fā)展,“二戰(zhàn)”末期活塞式飛機(jī)的最大速度已達(dá)780公里/小時(shí)。英國人惠特爾和德國人奧海因,在20世紀(jì)30年代發(fā)明的噴氣發(fā)動機(jī)技術(shù),在“二戰(zhàn)”期間分別在英國和德國被用于新研制的飛機(jī)上。但真正成功的噴氣式飛機(jī)出現(xiàn)于“二戰(zhàn)”后的美國和前蘇聯(lián),采用了噴氣發(fā)動機(jī)和后掠翼技術(shù)的美國F-86戰(zhàn)斗機(jī)和前蘇聯(lián)米格-15戰(zhàn)斗機(jī),分別于40年代末和50年代初突破了最大速度1000公里/小時(shí)的大關(guān)。

20世紀(jì)50年代是噴氣式飛機(jī)迅速發(fā)展的年代,美國的F-100和前蘇聯(lián)的米格-19成為第一批突破“音障”的超音速戰(zhàn)斗機(jī)。與此同時(shí),噴氣式民用運(yùn)輸機(jī)——英國“彗星”投入使用?？傊剡_(dá)150噸的高亞音速干線飛機(jī)波音707的誕生,把民用飛機(jī)帶入了新的發(fā)展階段。進(jìn)入60年代以后,突破“熱障”的3倍音速以上的美國SR-71和前蘇聯(lián)米格-25、采用變后掠翼的美國F-111戰(zhàn)斗轟炸機(jī)、垂直/短距起降戰(zhàn)斗機(jī)“鷂”等機(jī)種的相繼出現(xiàn),使得飛機(jī)的性能和技術(shù)水平日益提高。在“二戰(zhàn)”結(jié)束后40多年的“冷戰(zhàn)”期間,美國與前蘇聯(lián)圍繞噴氣戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)展開了曠日持久的競爭,并帶動了飛機(jī)技術(shù)的全面發(fā)展。

第一代超音速戰(zhàn)斗機(jī)是50年代投入使用的美國F-100和前蘇聯(lián)的米格-19,其特點(diǎn)是采用后掠機(jī)翼,以近距格斗為主要作戰(zhàn)方式。美國的F-104、F-4和前蘇聯(lián)的米格-21和米格-23是第二代超音速戰(zhàn)斗機(jī),其特點(diǎn)是最大速度達(dá)兩倍音速,具有全天候作戰(zhàn)能力。目前世界各國大量裝備和使用中的是70～80年代推出的以美國的F-15、F-16、前蘇聯(lián)的米格-29和蘇-27,以及法國的“幻影”2000為代表的第三代超音速戰(zhàn)斗機(jī),它們具有高機(jī)動性能,能作全向探測和攻擊,并有電子戰(zhàn)能力。

現(xiàn)在

現(xiàn)代軍用飛機(jī)除了戰(zhàn)斗機(jī)以外,還有攻擊機(jī)、轟炸機(jī)、偵察機(jī)、預(yù)警機(jī)、反潛機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī),軍用運(yùn)輸機(jī)、空中加油機(jī)等。除固定翼飛機(jī)外,直升機(jī)在對地攻擊、偵察、運(yùn)輸、通信聯(lián)絡(luò)、搜索救援、反潛等方面也發(fā)揮著巨大的作用。軍用飛機(jī)已形成一個(gè)龐大的武器裝備體系,成為空軍、陸軍、海軍都不可缺少的主要武器裝備。軍用飛機(jī)以速度快、攻擊力強(qiáng)、作用距離遠(yuǎn)、機(jī)動靈活、多功能等顯著特點(diǎn)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中最重要的武器裝備。在“二戰(zhàn)”結(jié)束后世界上發(fā)生的一系列局部戰(zhàn)爭中,飛機(jī)的作用越來越大。特別是1991年的海灣戰(zhàn)爭和1999年以美國為首的北約對南斯拉夫的入侵,都是以空襲為主要作戰(zhàn)手段,包括F-117A和B-2等最先進(jìn)的美國作戰(zhàn)飛機(jī)既充當(dāng)打頭陣的角色,又貫穿于戰(zhàn)爭進(jìn)行的全過程。預(yù)警機(jī)、武裝直升機(jī)、對地攻擊機(jī)以及無人機(jī)的作用,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中也日益突出。承擔(dān)精確打擊任務(wù)、遠(yuǎn)程運(yùn)輸任務(wù)和戰(zhàn)場偵察任務(wù)的軍用飛機(jī)倍受各國軍方的重視。

民用飛機(jī)在當(dāng)今世界也發(fā)揮著越來越大的作用。民用客機(jī)已取代遠(yuǎn)洋客輪,成為人們洲際旅行的首選交通工具,航空運(yùn)輸也成為發(fā)展速度最快的交通運(yùn)輸方式。美國目前的航空客運(yùn)周轉(zhuǎn)量已是鐵路客運(yùn)量的80倍,空運(yùn)業(yè)的發(fā)達(dá)與否已成為一個(gè)國家現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。目前,全世界各國共有約800家提供定期航班運(yùn)輸?shù)暮娇展?它們擁有約2萬架商用客貨運(yùn)輸飛機(jī),其中噴氣飛機(jī)約占80%,其余20%為渦輪螺旋槳飛機(jī)。在用于國際航線和大城市間干線航運(yùn)的乘坐120～500人的干線客機(jī)方面,美國波音公司的波音737、747、757、767、和777系列,以及歐洲空中客車工業(yè)公司的A300、A310、A320、A330、A340系列飛機(jī)已經(jīng)壟斷了世界空運(yùn)市場。波音和空客兩大公司還在積極開發(fā)100座級和500座以上的新型客機(jī),當(dāng)今干線客機(jī)的技術(shù)日趨成熟,其飛行速度為高亞音速,由于普遍采用了大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、超臨界機(jī)翼、主動控制技術(shù)、復(fù)合材料和數(shù)字化綜合航空電子技術(shù),使飛機(jī)在降低噪聲、減少油耗、減少排氣污染、提高安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性等方面有了長足進(jìn)步。

用于中小城鎮(zhèn)之間并與大城市相連的支線航線飛行的支線客機(jī)市場競爭十分激烈。能研制生產(chǎn)19～100座級支線客機(jī)的既有美國、俄羅斯、加拿大、法國、英國、德國等航空大國,也有巴西、中國、印尼等發(fā)展中國家。當(dāng)今支線客機(jī)有渦扇動力和渦槳動力兩類,其發(fā)展趨勢是渦扇動力支線客機(jī)更為市場所歡迎。支線客機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢是提高巡航速度、降低噪聲、提高舒適性和經(jīng)濟(jì)性。

除了客、貨運(yùn)輸外,飛機(jī)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)、公安、勘探、環(huán)保、氣象、測繪、體育、旅游和公務(wù)飛行等方面也有著廣泛用途,這類飛機(jī)稱為通用航空飛機(jī)。全世界通用航空飛機(jī)的數(shù)量約為定期航班客貨飛機(jī)數(shù)量的10倍,其中包括大量直升機(jī)。能生產(chǎn)通用航空飛機(jī)的國家更多,但大量擁有并廣泛使用通用航空飛機(jī)的主要是一些發(fā)達(dá)國家。通用航空飛機(jī)主要是私人飛機(jī),其動力裝置采用渦扇、渦噴、渦槳和活塞發(fā)動機(jī)的都有,除用于公務(wù)飛行的公務(wù)機(jī)外,通用航空飛機(jī)一般造價(jià)較低,不可能采用很先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備,因此其事故率相對較高。

飛機(jī)的未來會如何呢﹖答案是前景無限。在軍用飛機(jī)方面,以美國的F-22為代表的第四代超音速戰(zhàn)斗機(jī)即將投入使用,其特點(diǎn)是采用具有隱身能力的外形布局,部分機(jī)體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料,裝推力可轉(zhuǎn)向的先進(jìn)渦扇發(fā)動機(jī),帶有可離軸發(fā)射和發(fā)射后不管的空空導(dǎo)彈。與第三代戰(zhàn)斗機(jī)相比,第四代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動能力更強(qiáng),可超音速巡航,有短距起降和隱身能力,并能進(jìn)行遠(yuǎn)距離、多目標(biāo)全向攻擊和精確打擊。美國已經(jīng)選定的洛克希德·馬丁公司研制的JSF屬于低成本、小噸位的第四代戰(zhàn)斗機(jī)范疇。俄羅斯也正在研制與F-22和JSF對抗的第四代戰(zhàn)斗機(jī)。

未來

在新世紀(jì)可能出現(xiàn)一些新型的軍用飛機(jī),如速度達(dá)M5的高超音速飛機(jī),以用于空間運(yùn)輸或奪取戰(zhàn)爭中的制空權(quán)。美國空軍甚至提出在2025年要裝備M12～15的高超音速飛機(jī)。無人戰(zhàn)斗機(jī)也是可能在新世紀(jì)出現(xiàn)的新型軍用飛機(jī),其特點(diǎn)是重量輕、成本低、機(jī)動性好、留空時(shí)間長,美國已經(jīng)開始了對無人戰(zhàn)斗機(jī)的前期研究。還有可能出現(xiàn)的是用于偵察、電子對抗、目標(biāo)指示等的微型飛行器,其翼展可能在20厘米以內(nèi),起飛重量在100克以內(nèi),便于單兵攜帶。現(xiàn)在還有僅相當(dāng)于郵票大小的微型直升機(jī)方案。這類微型飛行器將隨著納米技術(shù)和微機(jī)電的發(fā)展而逐步出現(xiàn)。預(yù)計(jì)在新世紀(jì),傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)、復(fù)合旋翼機(jī)和X翼旋翼機(jī)也將得到發(fā)展。特別是復(fù)合旋翼機(jī),巡航時(shí)呈固定翼狀態(tài),速度可達(dá)500～600公里/小時(shí),而起降和執(zhí)行任務(wù)時(shí)又可呈直升機(jī)狀態(tài),是一種具有實(shí)用價(jià)值的新型軍用飛行器。

民用飛機(jī)的未來發(fā)展一是更快,二是更舒適,也許還會更大。20世紀(jì)60年代,由英、法研制了“協(xié)和”超音速客機(jī),下一代出現(xiàn)的超音速客機(jī)不僅在速度上將達(dá)到“協(xié)和”的兩倍以上,其油耗、經(jīng)濟(jì)性和舒適性都將大大優(yōu)于“協(xié)和”。未來的第二代超音速客機(jī)從洛杉磯飛往東京,將從現(xiàn)在的10小時(shí)減少到4小時(shí),估計(jì)它將在2020年前后投入運(yùn)營。波音公司最近推出的“音速巡航者”客機(jī)方案,速度達(dá)M095,航程超過17000公里,預(yù)計(jì)這種于2006年左右投入使用的新型客機(jī),比現(xiàn)有客機(jī)速度可提高20%左右。使飛機(jī)更舒適是人們共同的愿望,按照航空工程師的設(shè)想,未來的客機(jī)將類似星級賓館,不僅寬敞,而且有眾多休閑服務(wù)。還有的設(shè)計(jì)將未來機(jī)身與機(jī)翼融和形成“飛翼”布局,客艙如同一座大型劇場,十分寬闊。對于客機(jī)是否應(yīng)當(dāng)更大一點(diǎn),航空界意見還不一致,歐洲的空中客車公司已起步搞500～800座的巨型客機(jī)A380,該機(jī)航程可達(dá)14000～16000公里,運(yùn)營成本比波音747顯著減少。支持客機(jī)大型化的理由是現(xiàn)在的機(jī)場太擁擠,而今后航空運(yùn)輸將持繼增長。此外,民用的復(fù)合旋翼機(jī)、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)也正在出現(xiàn)。

新的世紀(jì)將創(chuàng)造新的奇跡。飛機(jī)百年改變了世界,推動了人類文明的發(fā)展。從1903年飛機(jī)發(fā)明到1969年人類實(shí)現(xiàn)登月,人類歷經(jīng)了66年,在不足一個(gè)人生命周期的時(shí)期內(nèi)竟發(fā)生了如此巨大的變化。那么再過66年,再過100年,飛機(jī)技術(shù)會發(fā)展到何等程度?我們相信,人類乘坐空天飛機(jī)直接飛出地球并返回的日子將為期不遠(yuǎn),到那時(shí),人們將坐在飛機(jī)座艙內(nèi)指著遠(yuǎn)處的地球自豪地說:“我是從那兒飛來的?！?/p>

科學(xué)技術(shù)無止境,我們有理由相信,飛機(jī)的未來將會更加激動人心。

責(zé)任編輯:京勉 ■