顏士州
隨著國產(chǎn)大飛機“C919”投入使用,我國的航空業(yè)已經(jīng)進入一個全新的時代。盡管飛機的誕生很晚,技術(shù)發(fā)展卻非??臁D壳翱蜋C的時速已經(jīng)達到1000千米;飛行高度可以達到氣流平穩(wěn)的“平流層”。航天飛機甚至飛出了大氣層,到了宇宙太空。
目前,世界各國對于航空的需求比20世紀更加強烈。飛行技術(shù)的進步也為航空業(yè)的發(fā)展提供了更好的基礎(chǔ)。那么,未來的飛機將是怎樣的呢?
無人飛機和隱形飛機
在現(xiàn)代化的戰(zhàn)爭中,越來越多的軍事任務(wù)將由無人飛機來執(zhí)行。例如,在無人飛機上裝上攝像機,讓地面的操縱手通過電視屏幕看到飛機上的各種儀表,也可以看到飛機周圍的景象。操縱手通過無線電遙控操縱無人飛機,來執(zhí)行某些攻擊或偵察任務(wù),甚至對敵機發(fā)起空戰(zhàn)。當然,從空中向地面?zhèn)魉碗娨暜嬅妫蛘邚牡孛嫦蚩罩袀鬟f無線電信息,都有可能受到敵方的干擾。因此,電子技術(shù)的較量,在未來的無人機作戰(zhàn)中顯得尤為重要。
載人的軍用飛機為了避免被敵方雷達發(fā)現(xiàn),將采用一種“隱形技術(shù)”。現(xiàn)在軍用飛機的飛行速度很快,并且使用遠距離攻擊武器,肉眼是否看得見已經(jīng)關(guān)系不大。隱形,主要是要避免被雷達監(jiān)測到?!半[形飛機”對雷達波來說幾乎是透明的,即對雷達波不會產(chǎn)生反射,因此可以不被敵方察覺而實施攻擊。
為了提高在空戰(zhàn)中的機動性,戰(zhàn)斗機還會使用很多新辦法來使飛機更加靈活,在空中做出許多過去做不到的花樣來。其目的并不是為了在空中表演“花樣滑冰”,而是為了在空戰(zhàn)中更容易進入攻擊位置,或更快地避開敵機攻擊。
“特大型”飛機
民用飛機未來的發(fā)展將主要在兩個方面:一是設(shè)計出更大的、性能更高的飛機;二是設(shè)計出使用更方便的、多樣化的小飛機,來滿足社會生活對航空多樣化的需要。
航空運輸有許多優(yōu)點,因此它的“業(yè)務(wù)”十分繁忙。目前世界上一些航空港幾乎每三四分鐘就有一架飛機起飛或降落。因此,飛機設(shè)計師們也在考慮是否可以設(shè)計出比當前最大的飛機大得多的“特大型”飛機,裝運更多的人和貨物。這樣就可以減少飛機的架次。目前,某些大宗貨物如原料、礦石、原油等,大多通過車載或船運,而空運既節(jié)約時間又節(jié)省能源。將來隨著生產(chǎn)力進一步發(fā)展,交流將更加頻繁,大宗貨物也需要空運。這就需要設(shè)計出“特大型”貨機來。
但是,目前飛機的式樣幾乎做到最大尺寸了,如果要設(shè)計出更大型的飛機,可能需要采用新的式樣。飛機設(shè)計師的圖紙上已出現(xiàn)了多種新穎的設(shè)想,例如具有“雙身”的飛機,以及沒有機身的“飛翼”等。沒有機身的“飛翼”,貨物就裝在巨大的機翼內(nèi)。
“手拉手”飛機
對于未來的飛機的設(shè)想,設(shè)計師將會努力減輕飛機的結(jié)構(gòu)重量。這樣就可以把節(jié)省下的重量用于載客或載貨。在減輕重量方面,主要通過采用新的材料來實現(xiàn)。目前已經(jīng)開發(fā)出一種鋁鋰合金,比現(xiàn)有的飛機結(jié)構(gòu)使用的鋁合金密度要小。此外,用碳素纖維加上樹脂基體形成的復合材料,也可以使飛機部件達到同樣的強度和剛度,并減輕20%~30%的重量。
還有不少研究是針對減少氣流流過機體表面產(chǎn)生的阻力的。這就相當于在橡皮上鉆許多小孔,通過這些小孔吸氣能減少阻力。在橡皮上貼上有許多微小溝槽的塑料片也可以減少阻力。還有人研究出將機翼表面的弧形設(shè)計成特殊的曲面,可以使氣流保持大段的平滑而不發(fā)生紊亂,也能使阻力明顯下降。等這些研究成熟之后,則可能在未來的飛機上采用這些新的技術(shù)成果。
也許有人注意到,滑翔機都有非常狹長的機翼。這樣它被牽引到空中去之后,由于阻力很小,雖然沒有動力也可以在空中滑翔很長時間。而一般帶動力的飛機,由于重量和速度都比滑翔機大得多,再做這樣狹長的機翼,在結(jié)構(gòu)上很難保持足夠的強度和剛度,所以機翼都設(shè)計得比較短而寬。為了達到減小阻力來省油的目的,設(shè)計師們正在考慮如何克服結(jié)構(gòu)上的困難,在未來的飛機上裝上滑翔機翼似的狹長機翼。
未來的飛機還可以由很多架飛機在空中排成“一字形”:一架飛機的左翼接連著另一架飛機的右翼,緊緊掛接在一起,像一排手拉手的小孩一樣。這樣拼接成的機翼就十分狹長,飛行阻力就可以很小。由一群飛機組成這樣的“一字隊形”,在空中不斷飛行,當?shù)竭_某一個航空港上空時,規(guī)定在這個航空港著陸的飛機就與其他飛機“脫鉤”,從“一字隊形”中分解出來單獨著陸。而從這個航空港起飛的飛機,又掛接在這個“手拉手”的機群中繼續(xù)飛行。到了下一站又有要著陸的飛機分離出來,同時又有新來的飛機掛上去。整個機群就這樣不停地繞地球飛行,組成這個機群的飛機不斷更換,有進有出,各自到達自己的著陸站。
新型綜合性航空器
如今,人類對克服地心引力飛上天空已經(jīng)掌握了好幾種不同的方式。比如,氣球和飛艇是利用空氣的浮力;普通飛機是利用機翼產(chǎn)生空氣動力;直升機則是使用旋翼產(chǎn)生升力;火箭則是利用動量守恒的原理;至于衛(wèi)星及宇宙飛船、航天飛機在地球軌道上繞圈而不掉下來,則是利用高速圓周運動中產(chǎn)生的離心力。
將來人類還會創(chuàng)造出新的飛行器。飛機設(shè)計師們利用現(xiàn)有的這幾種方式進行組合,也可能會研制出一些新型的綜合航空器。
例如,綜合空氣浮力中氣球、氣艇的飛行方式以及空氣動力中直升機的飛行方式,創(chuàng)造出一種有巨大載重能力的特大型飛行器,同時具有飛機和直升機的特點。
又比如,目前的航天飛機是用火箭垂直發(fā)射的,著陸時用機翼的升力,綜合了飛機、火箭和衛(wèi)星的飛行方式。將來設(shè)計師可能設(shè)計出水平起飛的航天飛機,使它可以利用許多已有的機場起飛,并且綜合了普通飛機速度快、省油以及直升機方便起落等優(yōu)點。
未來的飛機還會提高自動化的程度,減輕駕駛員的工作負擔,減少由于人為操縱失誤而造成的事故,同時使飛機能克服更不利的氣象條件,提高使用的效率。隨著人類科技的進步,航空業(yè)以后的發(fā)展會完全突破人們的期待,讓你感到不可思議。