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| | 新技术将引起飞行革命 20年后“私家机”满天飞 |
近期研究人员称，新技术的运用势必会给空中飞行带来变革，杰瑞·卡洛尔的私人联合机翼飞机将有望上天。在计算机模拟条件下，该飞机的操作非常精准和快速。
如果厌倦了地面交通的拥挤和混乱不堪，不妨做一个开着私人飞机上天的美梦。美国研究人员称，这样的好事再过二三十年或许就会成为现实。更重要的是，由于“防摔技术”的运用、超强的飞行控制系统，再加上空中“三维高速路”的开通，未来的飞机将会更安全、更智能，即使不经过专业的飞行训练，普通人也可以驾着飞机上天，就像在地上开汽车一样，新技术的应用将带来一场飞行革命。
不久前，美国宇航局开始在F-15战斗机上测试崭新的智能飞行控制系统，该系统采用机载中央控制网络来应对突发情况。在测试中，当飞机快要坠地时，中央控制网络在1/80秒的时间内就检测到了人为的飞行故障，并在2秒之内作出了应急反应，30秒后，系统就让飞机恢复了正常状态。这一智能中央控制系统是目前正在走出实验室投入实践的新航空技术之一。这批技术的任何一项投入使用都可以让飞行更安全、更有效；如果一起运用，势必引起一场飞行革命。
自从飞机上天以来，人们一直努力想让飞机能够像福特汽车一样人人可驾。可是，这项技术一直没有出现。开飞机太难，飞机也太昂贵，一般人根本做不到。就算做得到，大家争先恐后地上了天，空中飞行管理也是一个大问题。不过眼下，随着航空技术的进步，我们离这个目标已经越来越近了，一般人开着飞机上天的梦想也许很快就能实现。美国宇航局和主要航空公司的工程师们，比如波音和洛克希德·马丁公司已经着手描画这一美好的未来了。
美国宇航局兰利研究中心最近的报告对未来私人飞机(PAVs)的需求进行了展望，报告称，这种私人飞机或许能够缓解目前地面交通拥挤的难题。当然，舍弃高速公路，开着飞机去上班还是不大现实，不过周末开着PAVs在附近的风景区旅游一圈还是可行的。
在理想的情况下，普通人可以爬进自家的飞机，从短短的跑道上起飞，以200英里的时速在周围飞个100到500英里。飞机要么是自动飞行，要么飞行的操作高度自动化，即使训练极少的人也能掌握。而且，由于批量生产，飞机的价格会降得很低，花7.5万到10万美元就可以买一架。
综合视景系统让飞行员视野更宽
在兰利研究中心的一个实验室里，装配有一台起重机和一个六轴运动模拟器，工程师正在这里为下一代飞行器座舱的设计而忙碌。被称为综合视景系统(Synthetic Vision System)的模拟飞行控制板未来将会向飞行员提供完整的飞行状况，不管是大雾、乌云还是漆黑的夜空都不例外。
综合视景系统是基于平视显示器(head-up display)技术的，这种技术自上世纪70年代起就已经运用到了商业飞行客机中，用于向飞行员提供飞行高度和飞行速度。而综合视景系统的特别之处在于还能够向飞行员提供关于附近飞行器的方位信息，并给出电脑模拟的飞机相对位置图。距离目的地的时间和虚拟的飞行路线(三维空中高速路)也会清晰地显示出来，飞行员像开汽车一样沿路飞行就行了。今年晚些时候，兰利研究中心就会开始较复杂的综合智能飞行板技术，在系统显示板上将增加实时天气资料并让飞机与高级空中交通控制系统连机。
美国宇航局和FAA计划在2025年推出新一代空中交通控制系统，目前局限于固定路线、控制台——飞机语音通话系统将会淘汰，新系统可允许飞机自由飞行，地面飞行控制电脑将与机载电子设备自动联机，进行数据传输。地面控制系统将会直接把相关的飞行信息传给飞行员，而不是具体指挥他如何飞行。
在飞机上配置综合视景系统的目的是把最危险、最困难的飞行操作转给飞机的电子中枢系统来处理，这也是让飞机像汽车一样容易开迈出的重要步骤。综合视景技术应用到私人飞机上之后，私人驾驶员可实时了解飞机的状况。除了能看到自己飞机周围的三维视野之外，还会实时了解天气状况和虚拟空中高速路。这种技术在个人飞行器中的使用将能够让飞行员安全地体验飞行的快乐。
“我们的目标是尽可能地优化对飞行环境的认知，减少飞行员的操作失误。”综合智能飞行板技术主要研究员史蒂夫·杨说，“飞行员犯错是因为他们也是人。如果我们能正确地设计出一个有效的控制系统，就能够把错误率降到最低。”
超强“防摔”技术把坠机遏制在萌芽中
兰利研究中心的另一组研究人员正致力于探索更超强的飞行控制技术——防摔技术(refuse to crash)。该研究小组的“综合回弹飞行控制”系统不久就会在仿真旅客客机上进行试验。像综合视景技术一样，回弹飞行控制系统能够监视飞机的整体状况，在发生紧急情况时，可以立刻起动防止飞机摔到地面上。在飞机骤停或翻滚而飞行员无法控制时，该系统也会及时出击，帮助飞机回复常态。
美国CAFE基金会一直致力于推动私人航空器的发展，基金会总裁西利说，“装备了综合回弹控制系统的飞机就像一匹马一样，如果检测到某项操作会伤及自身，就会拒绝执行。”
综合健康管理让飞机能“自我疗伤”
即使人为失误全都排除了，机器故障也意味着飞行依然是一件带有危险性的事情。如果成百上千万的人都开着飞机挤上了蓝天，飞机的性能就一定要更好。德莱登智能飞行控制系统可以帮助受损或出现功能障碍的飞机安全抵达目的地，但是，如果飞机压根不出现故障就更好了。
“综合健康管理”(Integrated Health Management)技术或许可以有所帮助。这项技术可让机器自行维持自身的功能稳定。多年以来，汽车上就已经安装了各式各样的传感器和微处理器，以检测可能出现的机械故障。研究人员称，不久以后，飞机上同样也可以采用更加复杂的故障排查系统，从而让飞机能够自动地维持正常功能和操作。目前，一旦叶片上出现裂痕，就必须对引擎进行检查。但是，如果飞机自身检测系统能够判断出现的裂痕不会马上造成危险，那么飞机就可以继续飞一阵子再进行检修。
“如果出现了什么问题，检测系统将立即作出反馈，实时向飞行员汇报问题的情况。”美国国防先进研究项目局(DARPA)预后计划经理雷奥说，“今天，飞行员获得的可能只是一个报警灯，明天，先进的系统就将会告诉他问题出在哪儿，以及该如何去解决。”
举例来说，如果私人飞机出了问题，检测系统就会通知飞行员在故障引起严重后果之前还有多少时间，并提供可进行维修的附近机场列表。飞机甚至还能采取复杂的步骤先进行自我修复。高度复杂的自我检测修复系统会使用‘自我修复’材料，比如粘合胶囊。如果出现裂缝，预置的胶囊就会破碎并释放出粘合剂进行粘合。
“傻瓜”飞机上阵有汽车驾照即可操作
飞机能够自我“疗伤”听起来已经很“聪明”了，不过大部分人还是希望它们能够自动飞行。毕竟，不是每个人都愿意付出时间和精力去参加飞行训练。要想让私人飞机能够被大多数人使用，工程师还需要彻底免去飞机对飞行员的要求，至少也能够让持有汽车驾照的人也可以开飞机。
其实，航空技术很早已经催生了无人驾驶飞机(UAVs)，它们可以自行起飞、飞行以及降落。比如，操作诺斯罗普·格鲁曼公司的全球鹰飞机就像打开浏览器一样容易。该公司无人驾驶部主管雷克说，“根本不需要飞行技术。只需动下鼠标，把光标指向你想去的地方，点击就可以了。飞机会自动跑到那儿。”私人飞机也可以借鉴此类控制系统。
美国军方正在测试一种垂直起降的无人机“火力侦察兵”，该机按设计可以投送供需品到遥远的目的地，降落后再等待特别行动小组卸货。将来有一天，民用无人机或许也可以在短距离内运送货物或旅客行李。待可靠性能稳定之后，无人机最终也可以用来运送旅客。不过很多专家对此持有保留意见，认为这不是一朝一夕的事。他们质疑说，“有多少人愿意登上一个驾驶舱空无一人的飞机呢？”
空中成“变形金钢”飞机性能进一步优化
航空领域的突破性技术进展将改变飞机的飞行，而不是飞机的模样。可是，超级先进的材料和制作工艺将催生出崭新的新一代飞机，外形跟传统的飞机完全不同，而且在飞行中还会自由变形。
去年秋天，兰利研究中心“下一代飞行器”项目组的工程师们把一只544千克重的机翼放到了风洞中进行测试。当巨大的叶扇把空气以声速的速度吹进风洞时，机翼的形状奇迹般地发生了改变。在内置控制器的控制之下，机翼的复杂铝网格结构竟然能够自如地收放——机翼上的硅树脂橡胶板进行收缩和扩展。翼尖也可以向前和向后移动，从而改变了翼展和翼弦(机翼前缘和后缘之间的距离)。该项目组总裁库达瓦说，“目前我们能做的收缩幅度是50%，可是在五年前，没人觉得这个可行。不久以后，我们还会让螺旋桨的形状也发生改变。”
机翼的变形功能很有用，它可以让飞机完成多种功能。“下一代飞行器”计划今年晚些时候在飞机仿真模型上测试该技术。洛克希德·马丁公司也正在实践一种新的开发理念，试图让机翼的内部一侧缩进机身里，只留短短的翼尖在外面。
虽然目前这方面的研究还集中在军事用途上，不过，机翼空中变形技术将给民用航空带来深刻的变革，对私人飞机来说也将价值无量。库达瓦说，“飞机一般都是设计在一定的高度和一定的马赫数飞行的，采用了机翼变形技术之后，飞行条件一旦改变，飞机就可以持续改变形状，以不断地优化飞机效率。”比如，当飞机速度低时，机翼加长就可以产生足够的提升力；高速飞行时，机翼回缩将把油耗降至最低。
为了完成这个“空中变形”功能，飞机的制作材料不但要有铝合金以及其他先进复合材料，还要使用形状记忆高分子聚合体和塑料。正如在空中飞行的鸟儿会经常改变翅膀的状态以适应不同的风速和高度一样，未来的飞机在飞行中同样也要经常改变机翼的状态和控制操纵面，减少或加大引擎排气等。
当然，不是所有这些技术都会投入实践；许多其它目前还未知的技术也一定会出现并带给我们更大的惊喜。不过，如果明天就有人向你推销自动飞行器，还是不要相信为好，因为这些技术投入实际应用至少还需要20年。一旦新型飞机一飞冲天，人们必将迎来自怀特兄弟试飞以来最令人激动的时刻！
CAFE基金会的西利说，“当这些设想和实用性以及费用等问题都解决了之后，私人飞机将风靡一时。这将带来一场自然的革命，就像手机的使用一样，整个社会的思维方式也会随之改变。再过20到30年，我们在空中的运动能力必将有一个飞跃式的增长。”
新潮机型展望
虽然说得很好，可是想开这么理想的私人飞机尚需等待几十年。既然尚未诞生，那么这种未来的飞机的形状就只好猜想了，飞行爱好者或专业工程师构想的前卫私人飞机模型有很多。美国《X战机》飞行计划游戏开发商Austin Meyer也邀请了一帮热心人，对2020年后可能出现的机型进行了大胆的模拟。他们用了3个星期，推出了多款“力作”：
AADX450TJ
此款低翼喷气式飞机采用T型垂直尾翼，其优美的弧线正是拜组合结构技术之功。此款飞机空气动力性能好，适合私人旅行或区内空中的士。
FLYING WING
此款飞机有点像诺斯罗普公司开发的YB-49喷气飞翼轰炸机，不过那不是真正的机翼，在翼尖处有一个小的控制板。在电脑模拟中，飞机操作良好，不过偏航控制不怎么样。
LONGSOAR
此款飞机融合了C-82 包裹运输机的双桅杆和F-22猛禽战斗机的倾斜垂直尾翼，不过是向内倾斜的。由于其强大的推进效率，该款飞机性能可超过远程巡航机。
X-ION-T
此款飞机外表上很像上一款Longsoar，不过，设计者大大优化了其低速飞行能力。飞机轻便、机动性强，有块大大的玻璃篷。前边没有推动器挡住视野，对低空观光旅游特别适用。 |
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