作者：肖剛

　　想象一下，一架飛機(jī)一直在天上飛行，從來(lái)都不落地，是不是很酷？當(dāng)然，這并不是一件容易的事情。想要讓飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不落地，就要保證有足夠的燃料補(bǔ)給，也就是能量來(lái)源。

　　2006 年 2 月，史蒂夫·福塞特駕駛“環(huán)球飛行者號(hào)”噴氣式飛機(jī)創(chuàng)造了不間斷不加油飛行的世界紀(jì)錄：76 小時(shí) 45 分鐘，42 469 千米

　　有一種飛機(jī)是靠接收微波來(lái)開(kāi)動(dòng)的，叫作微波動(dòng)力飛機(jī)。微波就是微波爐里用來(lái)熱飯菜的電磁波，它攜帶著能量，因此既可以加熱飯菜，也可以給飛機(jī)提供動(dòng)力。微波動(dòng)力飛機(jī)不帶燃料，只有一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)和微波接收整流裝置。起飛時(shí)由蓄電池為電動(dòng)機(jī)供電，待升高到空中后，電池關(guān)閉，地面上的微波發(fā)生器通過(guò)碟形天線發(fā)射微波，飛機(jī)上的特殊天線接收到微波并將其變成直流電，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛機(jī)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，這樣飛機(jī)就靠微波作動(dòng)力飛行了。這種飛機(jī)的飛行高度與地面微波的功率有關(guān)。

　　微波動(dòng)力飛機(jī)重量輕，工作效率高，由于飛機(jī)所需的電能是由地面供給，因此它在空中飛行可不受燃料的限制而長(zhǎng)時(shí)間飛行。它在軍事上可作為預(yù)警機(jī)使用。在民用方面，這種飛機(jī)可用來(lái)進(jìn)行農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)等，還可以裝上雷達(dá)和通信設(shè)備，作為廣播、電視、通信的天上中轉(zhuǎn)站。但是目前微波飛機(jī)的能量傳輸效率還比較低，還處于實(shí)驗(yàn)階段。

　　另一種不落地飛機(jī)的構(gòu)想就是使用太陽(yáng)能。從理論上說(shuō)，只要能追上地球自轉(zhuǎn)的速度，使自己永遠(yuǎn)暴露在陽(yáng)光照耀下，太陽(yáng)能飛機(jī)就能永久飛下去，直到部件達(dá)到壽命極限。但實(shí)際上，飛機(jī)要跟上地球的腳步，需要以接近2倍聲速飛行，這只有在已經(jīng)退役的“協(xié)和”超聲速客機(jī)上才能體驗(yàn)到。因此，現(xiàn)實(shí)的太陽(yáng)能飛機(jī)還必須面對(duì)黑夜的挑戰(zhàn)。太陽(yáng)輻射的能量密度很小，為了獲得足夠的能量，飛機(jī)上應(yīng)有較大的接受陽(yáng)光的表面積，以便鋪設(shè)太陽(yáng)能電池。因此太陽(yáng)能飛機(jī)的機(jī)翼面積較大，重量也較重。

　　“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”太陽(yáng)能飛機(jī)

　　2003年，瑞士探險(xiǎn)家貝特朗·皮卡爾提出了太陽(yáng)能飛機(jī)環(huán)球飛行構(gòu)想，計(jì)劃經(jīng)過(guò)5次起降實(shí)現(xiàn)環(huán)球晝夜飛行。皮卡爾的團(tuán)隊(duì)制造了一架“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”太陽(yáng)能飛機(jī)，其細(xì)長(zhǎng)的翼展有63.4米，上面裝了大約1.2萬(wàn)塊太陽(yáng)能電池片。這些太陽(yáng)能電池不僅要為飛行提供動(dòng)力，還要給400千克的鋰電池充電，以使飛機(jī)在夜間正常飛行。整架飛機(jī)重1.6噸，相當(dāng)于一輛中型轎車。

　　美國(guó)國(guó)家航空航天局的“太陽(yáng)神號(hào)”太陽(yáng)能飛機(jī)

　　2010年4月7日，“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”首飛成功。2010年7月，“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)了24小時(shí)不間斷飛行。2012年6月，它完成了首次洲際飛行，從歐洲飛到非洲。到目前為止，太陽(yáng)能飛機(jī)最長(zhǎng)連續(xù)飛行時(shí)間的紀(jì)錄由“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”創(chuàng)造，它在9千米的高空飛行了26小時(shí) 10分19秒。

　　2013年5月初，“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”從美國(guó)西海岸的舊金山附近起飛，開(kāi)始向東跨越美國(guó)的飛行。2015年，“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)號(hào)”將嘗試環(huán)球飛行。

　　不過(guò)，雖然飛機(jī)可以長(zhǎng)時(shí)間不落地，但飛行員卻不能永遠(yuǎn)不回家。為了滿足人們對(duì)于不落地飛機(jī)的需求，世界各國(guó)普遍發(fā)展了長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)。

　　美國(guó)的“全球鷹”屬于典型的長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)，它可以輕松執(zhí)行12小時(shí)以上的超長(zhǎng)任務(wù)。由于取消了飛行員，與人相關(guān)的設(shè)備都可以取消，從而大大減輕了飛機(jī)的重量。例如，不用帶氧氣，也無(wú)需設(shè)置增壓座艙，環(huán)境控制系統(tǒng)只需要考慮設(shè)備要求。而且，無(wú)人駕駛飛機(jī)不必承擔(dān)損失飛行員的風(fēng)險(xiǎn)。

　　在總體布局上，幾乎所有的長(zhǎng)航時(shí)飛機(jī)都采用細(xì)長(zhǎng)的平直機(jī)翼。這種機(jī)翼雖然不適合高速飛行，但在低速狀態(tài)下卻擁有很高的升阻比，并且十分適合高空長(zhǎng)時(shí)間飛行。除此之外，長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)還廣泛采用復(fù)合材料，以求降低飛機(jī)重量，延長(zhǎng)飛行時(shí)間。

　　“全球鷹”長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)

　　保證長(zhǎng)航時(shí)飛行的另一個(gè)要點(diǎn)是提高載油系數(shù)，即燃料重量占飛機(jī)起飛重量之比。事實(shí)上，美國(guó)航空航天設(shè)計(jì)師魯坦20世紀(jì)80年代在設(shè)計(jì)“航海家”飛機(jī)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)歷史性的不加油環(huán)球飛行，就采用了極端高的載油系數(shù)。這架飛機(jī)最大起飛重量中超過(guò)72%是燃料?！叭蝥棥币膊捎昧祟愃频脑O(shè)計(jì)，而且由于不載飛行員，可以載更多的燃料，其載油量在6.5噸左右，載油系數(shù)大約是63%。目前，空中自動(dòng)加油技術(shù)還在完善過(guò)程中，“全球鷹”沒(méi)有配備相應(yīng)的設(shè)備。為進(jìn)一步提高航時(shí)和航程，美國(guó)未來(lái)很可能會(huì)給“全球鷹”這樣的無(wú)人機(jī)增加空中加油能力。一旦具有了這樣的能力，“全球鷹”有望在空中逗留3天以上。

　　為了能夠更有效地利用燃料，“全球鷹”還采用了高性能的小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)具有很高的可靠性和燃油經(jīng)濟(jì)性。在上述氣動(dòng)布局、高載油系數(shù)和高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的保證下，“全球鷹”的最大航程可超過(guò)25?900千米，自主飛行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)約42小時(shí)，可以完成洲際飛行。2001年4月，“全球鷹”完成了從美國(guó)到澳大利亞的越洋飛行創(chuàng)舉，表現(xiàn)了非常強(qiáng)勁的洲際偵察能力和自動(dòng)部署能力。