如果厭倦了地面交通的擁擠和混亂不堪，不妨做一個(gè)開著私人飛機(jī)上天的美夢。美國研究人員稱，這樣的好事再過二三十年或許就會成為現(xiàn)實(shí)。更重要的是，由于“防摔技術(shù)”的運(yùn)用、超強(qiáng)的飛行控制系統(tǒng)，再加上空中“三維高速路”的開通，未來的飛機(jī)將會更安全、更智能，即使不經(jīng)過專業(yè)的飛行訓(xùn)練，普通人也可以駕著飛機(jī)上天，就像在地上開汽車一樣，新技術(shù)的應(yīng)用將帶來一場飛行革命。
不久前，美國宇航局開始在F-15戰(zhàn)斗機(jī)上測試嶄新的智能飛行控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用機(jī)載中央控制網(wǎng)絡(luò)來應(yīng)對突發(fā)情況。在測試中，當(dāng)飛機(jī)快要墜地時(shí)，中央控制網(wǎng)絡(luò)在1/80秒的時(shí)間內(nèi)就檢測到了人為的飛行故障，并在2秒之內(nèi)作出了應(yīng)急反應(yīng)，30秒后，系統(tǒng)就讓飛機(jī)恢復(fù)了正常狀態(tài)。這一智能中央控制系統(tǒng)是目前正在走出實(shí)驗(yàn)室投入實(shí)踐的新航空技術(shù)之一。這批技術(shù)的任何一項(xiàng)投入使用都可以讓飛行更安全、更有效；如果一起運(yùn)用，勢必引起一場飛行革命。
自從飛機(jī)上天以來，人們一直努力想讓飛機(jī)能夠像福特汽車一樣人人可駕�？墒�，這項(xiàng)技術(shù)一直沒有出現(xiàn)。開飛機(jī)太難，飛機(jī)也太昂貴，一般人根本做不到。就算做得到，大家爭先恐后地上了天，空中飛行管理也是一個(gè)大問題。不過眼下，隨著航空技術(shù)的進(jìn)步，我們離這個(gè)目標(biāo)已經(jīng)越來越近了，一般人開著飛機(jī)上天的夢想也許很快就能實(shí)現(xiàn)。美國宇航局和主要航空公司的工程師們，比如波音和洛克希德·馬丁公司已經(jīng)著手描畫這一美好的未來了。
美國宇航局蘭利研究中心最近的報(bào)告對未來私人飛機(jī)(PAVs)的需求進(jìn)行了展望，報(bào)告稱，這種私人飛機(jī)或許能夠緩解目前地面交通擁擠的難題。當(dāng)然，舍棄高速公路，開著飛機(jī)去上班還是不大現(xiàn)實(shí)，不過周末開著PAVs在附近的風(fēng)景區(qū)旅游一圈還是可行的。
在理想的情況下，普通人可以爬進(jìn)自家的飛機(jī)，從短短的跑道上起飛，以200英里的時(shí)速在周圍飛個(gè)100到500英里。飛機(jī)要么是自動飛行，要么飛行的操作高度自動化，即使訓(xùn)練極少的人也能掌握。而且，由于批量生產(chǎn)，飛機(jī)的價(jià)格會降得很低，花7.5萬到10萬美元就可以買一架。
綜合視景系統(tǒng)讓飛行員視野更寬
在蘭利研究中心的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，裝配有一臺起重機(jī)和一個(gè)六軸運(yùn)動模擬器，工程師正在這里為下一代飛行器座艙的設(shè)計(jì)而忙碌。被稱為綜合視景系統(tǒng)(Synthetic Vision System)的模擬飛行控制板未來將會向飛行員提供完整的飛行狀況，不管是大霧、烏云還是漆黑的夜空都不例外。
綜合視景系統(tǒng)是基于平視顯示器(head-up display)技術(shù)的，這種技術(shù)自上世紀(jì)70年代起就已經(jīng)運(yùn)用到了商業(yè)飛行客機(jī)中，用于向飛行員提供飛行高度和飛行速度。而綜合視景系統(tǒng)的特別之處在于還能夠向飛行員提供關(guān)于附近飛行器的方位信息，并給出電腦模擬的飛機(jī)相對位置圖。距離目的地的時(shí)間和虛擬的飛行路線(三維空中高速路)也會清晰地顯示出來，飛行員像開汽車一樣沿路飛行就行了。今年晚些時(shí)候，蘭利研究中心就會開始較復(fù)雜的綜合智能飛行板技術(shù)，在系統(tǒng)顯示板上將增加實(shí)時(shí)天氣資料并讓飛機(jī)與高級空中交通控制系統(tǒng)連機(jī)。
美國宇航局和FAA計(jì)劃在2025年推出新一代空中交通控制系統(tǒng)，目前局限于固定路線、控制臺——飛機(jī)語音通話系統(tǒng)將會淘汰，新系統(tǒng)可允許飛機(jī)自由飛行，地面飛行控制電腦將與機(jī)載電子設(shè)備自動聯(lián)機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。地面控制系統(tǒng)將會直接把相關(guān)的飛行信息傳給飛行員，而不是具體指揮他如何飛行。
在飛機(jī)上配置綜合視景系統(tǒng)的目的是把最危險(xiǎn)、最困難的飛行操作轉(zhuǎn)給飛機(jī)的電子中樞系統(tǒng)來處理，這也是讓飛機(jī)像汽車一樣容易開邁出的重要步驟。綜合視景技術(shù)應(yīng)用到私人飛機(jī)上之后，私人駕駛員可實(shí)時(shí)了解飛機(jī)的狀況。除了能看到自己飛機(jī)周圍的三維視野之外，還會實(shí)時(shí)了解天氣狀況和虛擬空中高速路。這種技術(shù)在個(gè)人飛行器中的使用將能夠讓飛行員安全地體驗(yàn)飛行的快樂。
“我們的目標(biāo)是盡可能地優(yōu)化對飛行環(huán)境的認(rèn)知，減少飛行員的操作失誤�！本C合智能飛行板技術(shù)主要研究員史蒂夫·楊說，“飛行員犯錯(cuò)是因?yàn)樗麄円彩侨恕Ｈ绻覀兡苷_地設(shè)計(jì)出一個(gè)有效的控制系統(tǒng)，就能夠把錯(cuò)誤率降到最低�！�
超強(qiáng)“防摔”技術(shù)把墜機(jī)遏制在萌芽中
蘭利研究中心的另一組研究人員正致力于探索更超強(qiáng)的飛行控制技術(shù)——防摔技術(shù)(refuse to crash)。該研究小組的“綜合回彈飛行控制”系統(tǒng)不久就會在仿真旅客客機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。像綜合視景技術(shù)一樣，回彈飛行控制系統(tǒng)能夠監(jiān)視飛機(jī)的整體狀況，在發(fā)生緊急情況時(shí)，可以立刻起動防止飛機(jī)摔到地面上。在飛機(jī)驟停或翻滾而飛行員無法控制時(shí)，該系統(tǒng)也會及時(shí)出擊，幫助飛機(jī)回復(fù)常態(tài)。
美國CAFE基金會一直致力于推動私人航空器的發(fā)展，基金會總裁西利說，“裝備了綜合回彈控制系統(tǒng)的飛機(jī)就像一匹馬一樣，如果檢測到某項(xiàng)操作會傷及自身，就會拒絕執(zhí)行。”
綜合健康管理讓飛機(jī)能“自我療傷”
即使人為失誤全都排除了，機(jī)器故障也意味著飛行依然是一件帶有危險(xiǎn)性的事情。如果成百上千萬的人都開著飛機(jī)擠上了藍(lán)天，飛機(jī)的性能就一定要更好。德萊登智能飛行控制系統(tǒng)可以幫助受損或出現(xiàn)功能障礙的飛機(jī)安全抵達(dá)目的地，但是，如果飛機(jī)壓根不出現(xiàn)故障就更好了。
“綜合健康管理”(Integrat-
ed Health Management)技術(shù)或許可以有所幫助。這項(xiàng)技術(shù)可讓機(jī)器自行維持自身的功能穩(wěn)定。多年以來，汽車上就已經(jīng)安裝了各式各樣的傳感器和微處理器，以檢測可能出現(xiàn)的機(jī)械故障。研究人員稱，不久以后，飛機(jī)上同樣也可以采用更加復(fù)雜的故障排查系統(tǒng)，從而讓飛機(jī)能夠自動地維持正常功能和操作。目前，一旦葉片上出現(xiàn)裂痕，就必須對引擎進(jìn)行檢查。但是，如果飛機(jī)自身檢測系統(tǒng)能夠判斷出現(xiàn)的裂痕不會馬上造成危險(xiǎn)，那么飛機(jī)就可以繼續(xù)飛一陣子再進(jìn)行檢修。
“如果出現(xiàn)了什么問題，檢測系統(tǒng)將立即作出反饋，實(shí)時(shí)向飛行員匯報(bào)問題的情況�！泵绹鴩老冗M(jìn)研究項(xiàng)目局(DARPA)預(yù)后計(jì)劃經(jīng)理雷奧說，“今天，飛行員獲得的可能只是一個(gè)報(bào)警燈，明天，先進(jìn)的系統(tǒng)就將會告訴他問題出在哪兒，以及該如何去解決。”
舉例來說，如果私人飛機(jī)出了問題，檢測系統(tǒng)就會通知飛行員在故障引起嚴(yán)重后果之前還有多少時(shí)間，并提供可進(jìn)行維修的附近機(jī)場列表。飛機(jī)甚至還能采取復(fù)雜的步驟先進(jìn)行自我修復(fù)。高度復(fù)雜的自我檢測修復(fù)系統(tǒng)會使用‘自我修復(fù)’材料，比如粘合膠囊。如果出現(xiàn)裂縫，預(yù)置的膠囊就會破碎并釋放出粘合劑進(jìn)行粘合。
“傻瓜”飛機(jī)上陣有汽車駕照即可操作
飛機(jī)能夠自我“療傷”聽起來已經(jīng)很“聰明”了，不過大部分人還是希望它們能夠自動飛行。畢竟，不是每個(gè)人都愿意付出時(shí)間和精力去參加飛行訓(xùn)練。要想讓私人飛機(jī)能夠被大多數(shù)人使用，工程師還需要徹底免去飛機(jī)對飛行員的要求，至少也能夠讓持有汽車駕照的人也可以開飛機(jī)。
其實(shí)，航空技術(shù)很早已經(jīng)催生了無人駕駛飛機(jī)(UAVs)，它們可以自行起飛、飛行以及降落。比如，操作諾斯羅普·格魯曼公司的全球鷹飛機(jī)就像打開瀏覽器一樣容易。該公司無人駕駛部主管雷克說，“根本不需要飛行技術(shù)。只需動下鼠標(biāo)，把光標(biāo)指向你想去的地方，點(diǎn)擊就可以了。飛機(jī)會自動跑到那兒�！彼饺孙w機(jī)也可以借鑒此類控制系統(tǒng)。
美國軍方正在測試一種垂直起降的無人機(jī)“火力偵察兵”，該機(jī)按設(shè)計(jì)可以投送供需品到遙遠(yuǎn)的目的地，降落后再等待特別行動小組卸貨。將來有一天，民用無人機(jī)或許也可以在短距離內(nèi)運(yùn)送貨物或旅客行李。待可靠性能穩(wěn)定之后，無人機(jī)最終也可以用來運(yùn)送旅客。不過很多專家對此持有保留意見，認(rèn)為這不是一朝一夕的事。他們質(zhì)疑說，“有多少人愿意登上一個(gè)駕駛艙空無一人的飛機(jī)呢？”
空中成“變形金鋼”飛機(jī)性能進(jìn)一步優(yōu)化
航空領(lǐng)域的突破性技術(shù)進(jìn)展將改變飛機(jī)的飛行，而不是飛機(jī)的模樣�？墒牵壪冗M(jìn)的材料和制作工藝將催生出嶄新的新一代飛機(jī)，外形跟傳統(tǒng)的飛機(jī)完全不同，而且在飛行中還會自由變形。
去年秋天，蘭利研究中心“下一代飛行器”項(xiàng)目組的工程師們把一只544千克重的機(jī)翼放到了風(fēng)洞中進(jìn)行測試。當(dāng)巨大的葉扇把空氣以聲速的速度吹進(jìn)風(fēng)洞時(shí)，機(jī)翼的形狀奇跡般地發(fā)生了改變。在內(nèi)置控制器的控制之下，機(jī)翼的復(fù)雜鋁網(wǎng)格結(jié)構(gòu)竟然能夠自如地收放——機(jī)翼上的硅樹脂橡膠板進(jìn)行收縮和擴(kuò)展。翼尖也可以向前和向后移動，從而改變了翼展和翼弦(機(jī)翼前緣和后緣之間的距離)。該項(xiàng)目組總裁庫達(dá)瓦說，“目前我們能做的收縮幅度是50%，可是在五年前，沒人覺得這個(gè)可行。不久以后，我們還會讓螺旋槳的形狀也發(fā)生改變。”
機(jī)翼的變形功能很有用，它可以讓飛機(jī)完成多種功能�！跋乱淮w行器”計(jì)劃今年晚些時(shí)候在飛機(jī)仿真模型上測試該技術(shù)。洛克希德·馬丁公司也正在實(shí)踐一種新的開發(fā)理念，試圖讓機(jī)翼的內(nèi)部一側(cè)縮進(jìn)機(jī)身里，只留短短的翼尖在外面。
雖然目前這方面的研究還集中在軍事用途上，不過，機(jī)翼空中變形技術(shù)將給民用航空帶來深刻的變革，對私人飛機(jī)來說也將價(jià)值無量。庫達(dá)瓦說，“飛機(jī)一般都是設(shè)計(jì)在一定的高度和一定的馬赫數(shù)飛行的，采用了機(jī)翼變形技術(shù)之后，飛行條件一旦改變，飛機(jī)就可以持續(xù)改變形狀，以不斷地優(yōu)化飛機(jī)效率�！北热�，當(dāng)飛機(jī)速度低時(shí)，機(jī)翼加長就可以產(chǎn)生足夠的提升力；高速飛行時(shí)，機(jī)翼回縮將把油耗降至最低。
為了完成這個(gè)“空中變形”功能，飛機(jī)的制作材料不但要有鋁合金以及其他先進(jìn)復(fù)合材料，還要使用形狀記憶高分子聚合體和塑料。正如在空中飛行的鳥兒會經(jīng)常改變翅膀的狀態(tài)以適應(yīng)不同的風(fēng)速和高度一樣，未來的飛機(jī)在飛行中同樣也要經(jīng)常改變機(jī)翼的狀態(tài)和控制操縱面，減少或加大引擎排氣等。
當(dāng)然，不是所有這些技術(shù)都會投入實(shí)踐；許多其它目前還未知的技術(shù)也一定會出現(xiàn)并帶給我們更大的驚喜。不過，如果明天就有人向你推銷自動飛行器，還是不要相信為好，因?yàn)檫@些技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用至少還需要20年。一旦新型飛機(jī)一飛沖天，人們必將迎來自懷特兄弟試飛以來最令人激動的時(shí)刻！
CAFE基金會的西利說，“當(dāng)這些設(shè)想和實(shí)用性以及費(fèi)用等問題都解決了之后，私人飛機(jī)將風(fēng)靡一時(shí)。這將帶來一場自然的革命，就像手機(jī)的使用一樣，整個(gè)社會的思維方式也會隨之改變。再過20到30年，我們在空中的運(yùn)動能力必將有一個(gè)飛躍式的增長�！�
新潮機(jī)型展望
雖然說得很好，可是想開這么理想的私人飛機(jī)尚需等待幾十年。既然尚未誕生，那么這種未來的飛機(jī)的形狀就只好猜想了，飛行愛好者或?qū)I(yè)工程師構(gòu)想的前衛(wèi)私人飛機(jī)模型有很多。美國《X戰(zhàn)機(jī)》飛行計(jì)劃游戲開發(fā)商Austin Meyer也邀請了一幫熱心人，對2020年后可能出現(xiàn)的機(jī)型進(jìn)行了大膽的模擬。他們用了3個(gè)星期，推出了多款“力作”：
AADX450TJ
此款低翼噴氣式飛機(jī)采用T型垂直尾翼，其優(yōu)美的弧線正是拜組合結(jié)構(gòu)技術(shù)之功。此款飛機(jī)空氣動力性能好，適合私人旅行或區(qū)內(nèi)空中的士。
FLYING WING
此款飛機(jī)有點(diǎn)像諾斯羅普公司開發(fā)的YB-49噴氣飛翼轟炸機(jī)，不過那不是真正的機(jī)翼，在翼尖處有一個(gè)小的控制板。在電腦模擬中，飛機(jī)操作良好，不過偏航控制不怎么樣。
LONGSOAR
此款飛機(jī)融合了C-82 包裹運(yùn)輸機(jī)的雙桅桿和F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)的傾斜垂直尾翼，不過是向內(nèi)傾斜的。由于其強(qiáng)大的推進(jìn)效率，該款飛機(jī)性能可超過遠(yuǎn)程巡航機(jī)。
X-ION-T
此款飛機(jī)外表上很像上一款Longsoar，不過，設(shè)計(jì)者大大優(yōu)化了其低速飛行能力。飛機(jī)輕便、機(jī)動性強(qiáng)，有塊大大的玻璃篷。前邊沒有推動器擋住視野，對低空觀光旅游特別適用。(來源：信息時(shí)報(bào) 作者：之林）
