书城科普读物新编科技大博览(A卷)——穿越时空的现代交通
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第34章 空中交通篇(8)

未来飞机技术

大型喷气客机

未来的大型喷气客机将能运载800~1000名乘客,可望成为21世纪国际航空业的主力机型。对大型喷气客机的开发研究,美国的水平遥遥领先,欧共体居次。

其技术关键在于开发大功率发动机、轻型机体材料,还需要开发安全运行系统和发生故障时的搜索系统等支援技术。从社会基础设施上说,需建立超大型航空港。

对大型喷气客机的开发研究,仅仅靠一个国家的努力是十分困难的,必须争取建立国际间的合作体系。预计到2010年左右,大型喷气客机可望实用化。它的实用化将对生产大型喷气客机的飞机制造业及与飞机业相关的设备、材料产业、航空港建设的土木建筑业等,起到推动作用。

超超音速客机

它的飞行速度将大大超过音速,达到4~6马赫以上。每架飞机的乘客数可达200~300人。从东京到洛杉矶只需2~3小时。当今世界对这种飞机的开发研究,美国的水平最高,欧共体次之,日本第三。其关键技术是新型发动机的开发,耐热材料的开发,机体材料的轻量化和解决喷气式飞机在超音速时所产生的冲击波问题等。

超超音速客机的实用化还要解决巨额研究经费的筹措,建立国际间的合作以及解决无法利用目前的航空港进行起降等具体困难。

超超音速客机在实用化时将会给飞机制造业、从事航空港建设的土木建筑业带来繁荣,材料,电子通信产业也会因此受益。

超超音速飞机,必将成为21世纪空中交通工具的主力。

小型垂直起降螺旋桨飞机小型垂直起降飞机是拥有滑轮式风扇发动机和螺旋桨式推进器的飞机。它有两种方式:

一种是带有推进器的机翼作水平或垂直旋转的方式。还有一种是装在机翼作水平或垂直旋转的方式。这种飞机最多可搭乘数十名乘客。

因为是垂直起降的方式,它最大的优点是:即使在城市街区的小空地上也能起降。因而这种飞机在土地狭小的地区特别适用。当今世界对其开发研究美国堪称第一,欧洲紧随其后。其实用化的技术关键是设法减小发动机的噪声,开发倾斜机构,实现机体的轻量化。

小型垂直起降螺旋桨飞机的出现,不仅会给飞机制造业、运输业的发展注入活力,还将成为21世纪城市与城市之间联系的空中使者。

21世纪交通工具一览

随着高科技的发展,21世纪将出现什么样的交通工具?科学家纷纷提出了自己的设计和模型。

日本人看好真空隧道列车,在地下挖隧道可以避免弯道,又可以为真空创造条件。日本人计划在隧道中每隔100米安置一个大型真空泵,使隧道达到真空状态,几乎没有空气,这样做的结果,加上磁悬浮列车的高速,时速可以超过音速数倍,可超过飞机。这种列车的车身采用重量轻、强度大的钛纤维制成,窗户采用钢化玻璃以保持气密性,通过粗大的管路使车身与外面的站台相连,并由气密门隔开。操作将全部实现自动化。

美国正在研制行星列车。由麻省理工学院研制的这种地下真空磁悬浮超高速列车,设计最高时速为2.25万千米,横穿美国大陆只需21分,而喷气式飞机还需5小时。工程的费用估计耗资1000亿美元。隧道在地下几十米深处,特殊地段在1000米深处。隧道代价虽大,但一旦建成后,收益颇丰。因为在极低温的超导状态下,电力几乎没有损耗,在列车减速时的剩余电力也可得到还原利用。同时,也不会产生噪声、废气,没有超音速飞机带来的那种冲击波。

专家们认为,水下列车将是21世纪最时髦的交通工具。这种列车将会穿梭在海上人工岛、海底城市、海中公园和海底隧道、海底工业城、海底采矿区之间,可谓风光无限。列车在水中快速行驶将会遇到海水阻力、潜流、湍流以及海水对流等海洋动力学问题,专家们准备将列车车身借助导向轮固定在高架单轨水下铁路路基上,借助潜水艇使用的垂直和水平稳定器,使列车在深水中行驶时能够保持平稳。

此外,水下列车上装设有先进的线性发动机,驱动列车在水中快速行驶。乘坐水中列车,置身于神秘的海底世界,可以透过玻璃领略海中的特有风光,海龟将从你身边闪过,鱼儿将在你头顶上嬉水,海豚将尾随你游荡,珊瑚在你的脚下飘摇,仿佛真的到了海龙王的水晶宫。

最让人吃惊的也许是原子能航空母机。这是一种重量轻、功率大的交通工具,装有一种特殊发动机的多用途超大型飞机,能在19000米高空的平流层以每小时7500千米的速度飞行。机体用高密度钛合金制造,长300米,宽45米,总重量达到200吨,内装4台原子能涡轮喷气发动机,不需补充燃料,就可以绕地球作定期巡回飞行。

原子能航空母机沿着平流层飞行6个小时就能绕地球一周。整个飞行过程是这样的,从地面起飞的飞机飞到航空母机上,乘客进入母机,乘客可在母机上的豪华餐厅或游艺宫里享受愉快的空中旅行生活,到达目的地上空后再转乘小飞机直达目的地。

美国将着手研制超音速的飞机,叫做“新东方快车”,它将以氢作为原料,利用现有的跑道起降,巡航速度最低也有每小时10000千米。飞行高度为3万米至10万米。超音速飞机以最高速度飞行时,绕地球一圈只需2个小时。那时候,地球真是有些大小了。

终生无悔的米高杨@米高杨1905年出生于阿尔明尼亚一个贫苦的农民家庭。20岁那年他应征入伍,1931年转业后被选送到儒科夫斯基空军工程学院学习,5年后毕业。他的毕业设计是一架“飞翼”式的飞机。

1936年毕业后,米高杨被派到一家航空工厂当军代表。苏联当时惟一一个战斗机设计局就设在该厂,设计局的领导人是当时苏联著名的飞机设计师波里卡尔波夫。

由于米高杨对飞机设计的执著,第二年就如愿地被调入该设计局工作,并很快成为波里卡尔波夫最重要的助手,实际上的第二把手。

在设计局里,米高杨认识了另一位天才的设计师古列维奇,由于志同道合,两人结下了深厚的友谊,以后正是他们两人共同撑起了赫赫有名的米高杨设计局,在几十年的合作中,研制了一系列以他们两人名字头一个字母命名的“米格”式飞机。

1937年,波里卡尔波夫设计了一种伊-16战斗机。在西班牙内战中一开始伊-16战斗机表现很好,在对德国的Me.109战斗机的空战中战果显著,但德国人很快对Me.109进行了改进,伊-16损失惨重。

波里卡尔波夫认为伊-16的失败在于机动性不如Me.109,但是米高杨则认为伊-16的高度和速度不够,因此必须设计出在速度和高度能占上风的“高空、高速战斗机”。

“高空、高速”以后也成了米高杨设计局的座右铭。

1939年10月,米高杨与古列维奇设计了一种“高空高速战斗机”并得到了厂方的批准。

而当时波里卡尔波夫正在德国进行考察,当他回国后对这个方案表示了坚决的反对。

由于双方争执不下,厂领导把情况反映到航空工业人民委员会。委员会经过认真考虑后,建议由米高杨和古列维奇单独组建设计室。正好那个时候,苏联政府决定扩建更多的军用飞机设计局,于是,米高杨设计局于1939年12月正式成立,米高杨出任设计局局长兼总设计师,古列维奇为副总设计师。

在航空界,米高杨与古列维奇被公认为最佳搭档,米高杨作为主帅不断提出新思想,而古列维奇则是军师和冲锋陷阵的主将,把米高杨的新思想变为一个个现实。

一开始,由于米高杨设计室在苏联航空界还很少为人所知,所以工作很不顺利。

米高杨和古列维奇交出的第一个成果是米格-1高空战斗机。该机于1940年4月试飞后不久就创下了每小时652公里的全国纪录。

1940年下半年,米高杨和古列维奇在米格-1基础上改进成米格-3。米格-3在7800米高空的飞行速度达到了每小时640公里,不论升限和速度都优于其他设计局的战斗机。

但是,米格-3的“高空、高速”设计思想在当时多少有些超前,由于米格-3的低空低速性能相对较差,因而在卫国战争爆发后,米格-3经常在低空被德国飞机击落,其战绩大大逊于同时代苏联的雅克式和拉式战斗机,最后不得不被迫停产。

在整个卫国战争时期里,虽然米高杨设计局不断地进行新机研制,但几乎都被淘汰。米高杨和古列维奇经常会感到一种英雄无用武之地的压抑感。

但是第二次世界大战后的喷气时代的到来却给他们带来了新的机遇。

在第二次世界大战中,由于苏联的飞机设计工作主要忙于应付战争的需要,忽视了对喷气飞机技术的研究,战争结束后,苏联已发现他们在这方面的工作已明显落后于西方。

于是,苏联政府在1945年2月作出了尽快研制喷气飞机的决定。

因为喷气飞机与米高杨和古列维奇的“高空、高速”思想完全吻合,米高杨设计局迅速投入了研究工作。

但他们当时并不了解后掠翼的技术,所以开始设计的米格-9直机翼战斗机并不成功。

不久他们就看到了德国布斯曼所作的关于后掠翼研制的资料,很快就领悟到其中的奥秘。

1947年,米高杨和古列维奇设计出了世界上第一种后掠翼战斗机米格-15。在同年12月30日的首次飞行中米格-15的飞行速度就达到了每小时1050公里,高度15000米,其性能远超过了同时期研制的雅克-15和拉-15。米高杨和古列维奇的“高空、高速”的梦想终于变成了现实。米格-15在朝鲜战场上的首次亮相就引起了西方航空界的震惊,也使米高杨设计局一举成名。

米高杨和古列维奇也从米格-15起形成了米格战斗机的独特风格,特别是米高杨设计局设计出了苏联第一种超音速战斗机米格-19,它完全摆脱了德国技术影响,飞机最大速度达到了每小时1450公里,飞行高度达1800米。

米格-19的研制成功,不仅标志着苏联已经在喷气技术上赶上了世界领先水平,也使米高杨设计局在苏联国内的其他设计局中脱颖而出,在竞争中逐步走到了名列前茅的位置。

1958年米格-21的研制成功,使米高杨跻身于世界著名飞机设计师的行列。

1967年7月,米格-23变后掠翼战斗机在苏联航空节上首次亮相;1970年,飞行速度可达3倍音速、飞行高度达到30000米高空的米格-25“双三”战斗机开始装备部队,使米高杨和古列维奇对“高速高空”的追求达到了最高峰。

1971年,米高杨因心脏病一病不起,临终前,他对病床周围来看望他的人们说的最后一句话是:“我还想上班去!”

奇才胡果·容克@胡果·容克于1859年2月3日生于莱茵河畔锐特小镇。1878年,他中学毕业后以半工半读的方式在大学学机械工程。1897年成为阿亨技术大学的热力学教授,开始涉足航空研究领域,并与他的同事建立了空气动力研究中心和一个风洞,从试验中他对飞行原理的研究越来越有兴趣,以至于到1912年辞去了阿亨大学的教学工作,回到德骚专心致志于航空的研究,并开始试制全金属的飞机。在设计F.13之前,容克曾经设计和制造了J.1、J.3等多架全金属飞机,虽然最终都没有投产,但每一种飞机在设计和结构方面都不断有所创新,从而为F.13的成功打下了坚实的基础。