2003年，全球有17億人次搭乘過民用航班，這一數(shù)字到2030年將增加到40億。目前，全球民航產(chǎn)業(yè)正在力圖維持乘客數(shù)量每年增加5%，這也就意味著空中交通量將在2030年翻三番。面對越來越多的乘客，像倫敦希思羅機(jī)場這樣的超大型國際機(jī)場最希望的是擁擠的人流能被及時帶走。

　　為迎接下一個民用航空時代，歐美的兩大航空業(yè)巨頭，空中客車與波音公司推出了不同的戰(zhàn)略：于今年年初首次面世的空中客車A380給的答案是：最多850個座位，80米的翼寬，巨無霸民航飛機(jī)時代的到來。

　　與當(dāng)今最大的波音747客機(jī)相比，空客A380的面積大出40％以上。A380客機(jī)航程達(dá)15000公里，可以在亞洲和歐洲之間進(jìn)行不間斷飛行。A380的貨機(jī)有三層艙，能用標(biāo)準(zhǔn)貨盤一次運(yùn)送152噸貨物?？罩锌蛙嚬痉Q，A380采用了本世紀(jì)前十年內(nèi)可獲得的最先進(jìn)的技術(shù)，將是人類有史以來燃油效率最高和環(huán)保性能最佳的客機(jī)，同時其乘客的舒適度和貨運(yùn)能力也是最好的。A380的開發(fā)人員稱，建造這種“空中航母”的關(guān)鍵是盡量減少其重量。A380空中客車20%的部分都是由輕巧而堅固的合金材料制成，主要是由碳纖維強(qiáng)化的塑料。這種材料比常用的鋁輕20%，但是其堅固程度增加了25%.目前，A380在400座以上大型客機(jī)市場上獲得了89%的市場份額。

　　空中客車公司有3架A380正在同時總裝。

　　當(dāng)然，為了迎接這個空中航母，各大空港也要重新設(shè)計機(jī)場，滑行道，擴(kuò)大停機(jī)坪、機(jī)庫等配套設(shè)施，也必須有特別加固和延長的跑道來支撐其重量。其龐大和復(fù)雜的系統(tǒng)也使得A380的首次載客飛行要等到2007年4月。

　　而美國波音公司的對策則完全相反，他們認(rèn)為小有小的好處，該公司新推出的“夢幻航班”787　Dreamliner只能承載200名乘客，但是能夠在大型飛機(jī)不能降落的小型機(jī)場起降。其背后的理念是乘客無須換乘，便能直接在小城市之間飛行。

　　但要實(shí)施這一理念，則需要民航線路進(jìn)行革命性的革新。在美國，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示75%的乘客只在29個空港間飛行，但另一方面，98%的美國人住所附近40公里內(nèi)都有小型空港。既然大型中轉(zhuǎn)式空港擁擠不堪，那為什么不多建造能直接在小型機(jī)場之間飛行的客機(jī)呢？這種點(diǎn)對點(diǎn)式的航線系統(tǒng)也將把空中交通控制系統(tǒng)的能力翻三番，還能使空中旅行真正達(dá)到比地面旅行快4倍。波音公司稱，787Dreamliner正是為了適應(yīng)這一革新而推出的。787的耗油和排放標(biāo)準(zhǔn)也比同等載客能力的飛機(jī)降低20%，這能使得它直接飛進(jìn)位于城市中心的機(jī)場。

　　在新的點(diǎn)對點(diǎn)式航線系統(tǒng)中，客機(jī)飛往何方將由飛行員而不是空中交通控制員來決定。每一架飛機(jī)上的電腦和地面電腦相連，保證所有飛機(jī)都不會迷路。機(jī)上的電腦軟件通過飛機(jī)的雷達(dá)和地面探測器來預(yù)防可能發(fā)生的相撞事件，這樣飛機(jī)就能實(shí)現(xiàn)直線飛行，節(jié)省燃料。目前，美國航空航天局已經(jīng)開始測試這種革命性的自動控制航線系統(tǒng)。

　　個人化還是無人化？

　　除了787Dreamliner，波音公司還在研發(fā)能夠停在自家后院的“飛行汽車”。波音公司相信未來的空中交通將是個人化的，因此必將出現(xiàn)能像汽車一樣的個人飛機(jī)。目前小型民用飛機(jī)的推廣還處于初級階段，已經(jīng)面世的有莫勒空中汽車，但是其造價高達(dá)50萬美元。不過，如果有波音公司的參與，其批量生產(chǎn)能力將大大降低成本。

　　在個人化航空系統(tǒng)中，最大的挑戰(zhàn)不是硬件，而是維持整個系統(tǒng)安全的軟件。波音公司同時也在開發(fā)防止相撞的復(fù)雜軟件。在這個航空巨頭的推動下，個人化航空時代真的會到來嗎？

　　除了個人航天器的推廣，無人駕駛偵察機(jī)也期望涉足民航領(lǐng)域。

　　目前無人偵察機(jī)已在戰(zhàn)場上被廣泛使用，而在不久的未來就能出現(xiàn)大量無人駕駛貨機(jī)，甚至遠(yuǎn)程控制的民航客機(jī)。一個由五角大樓、美國航空航天局、洛克希德·馬丁、波音公司等組成的說客團(tuán)體正在勸說美國政府放寬對無人駕駛飛機(jī)的控制。這一行為引起了美國國家空難聯(lián)盟的警覺。

　　雖然能使空中運(yùn)輸更加高效，無人駕駛飛機(jī)本身也會帶來一些問題?，F(xiàn)有的無人駕駛飛機(jī)并沒有和一般飛機(jī)受同樣嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)約束，因此，它們能否和普通飛機(jī)共享空域還存在疑問。

　　2002年，美國國家交通安全署的統(tǒng)計顯示，商業(yè)航班每100萬飛行小時發(fā)生空難的幾率是0.06.而根據(jù)五角大樓的統(tǒng)計，其無人駕駛偵察機(jī)每100萬小時空難的幾率則高達(dá)1600.美國國家空難聯(lián)盟指出，無人駕駛飛機(jī)不能與民航客機(jī)共享跑道。他們還擔(dān)憂無人駕駛飛機(jī)的避免相撞系統(tǒng)是否安全，而如果其失去了遠(yuǎn)程控制的聯(lián)系又將會發(fā)生什么。

　　波音公司則認(rèn)為，無論無人駕駛飛機(jī)將以何種形態(tài)出現(xiàn)，它必將在未來的天空占有一席之地。波音公司正在開發(fā)的讓無人駕駛貨機(jī)在同一路線高效往返飛行。而另一個系統(tǒng)則超越了在外形和飛行原理上對鳥類模仿，它能讓飛機(jī)像遷徙中的大雁一樣組隊(duì)飛行，減少相撞的幾率。

　　安全性如何保障？

　　和A380、夢幻航班面世形成鮮明對比的是，進(jìn)入今年8月份后，全球民航也遭到的一系列打擊。本月5日，印尼一架波音737-200型客機(jī)在起飛后不久就墜毀在棉蘭市的一個人口稠密的居民區(qū)內(nèi)，共造成機(jī)上和地面149人死亡。這是在前后不到1個月的時間里全球發(fā)生的第5起嚴(yán)重空難事故。從8月1日到9月5日，480多人在空難中遇難，成為今年全球航空界的“黑色8月”，人們對于民用航空業(yè)的安全性提出更嚴(yán)厲的質(zhì)疑。

　　給民航安全帶來威脅的因素有金屬疲勞、空中交通管制等新問題，與無人駕駛飛機(jī)和鳥類相撞的威脅，以及民航飛機(jī)的使用壽命等。隨著天空變得越來越擁擠，雖然最近幾十年來空難發(fā)生率沒有隨之上升，但是要在未來保持這個趨勢卻并不容易。為了給擁擠的天空騰出更多地方，歐洲在2002年將飛機(jī)垂直高度保持的最短距離壓縮到原有的一半。在這之后不久，由于一名瑞士空中交通管理員的失誤，一架本應(yīng)爬升的俄羅斯客機(jī)在俯沖時發(fā)生了空中相撞事故，導(dǎo)致71人身亡。

　　研究顯示，“受控制的駕駛墜毀”是空難中最常見的一類。也就是說駕駛員常常是在不知情的狀態(tài)下駕駛飛機(jī)撞上地面或建筑物。

　　這類事故數(shù)量比失去控制墜毀要高兩倍還多。因此，增加航空安全的一大措施是開發(fā)出“地形回避警告系統(tǒng)”。新的系統(tǒng)通過結(jié)合飛機(jī)和地面雷達(dá)，形成三維的地形數(shù)據(jù)庫。這一系統(tǒng)不僅能告訴飛行員所處的位置，還會提供飛機(jī)離最近的巖石有多少距離這類信息。目前國際民航組織正在向全球航空公司推廣這一系統(tǒng)。不過要保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫顯示的是正確地形情況仍然是一大挑戰(zhàn)。

　　空中交通安全的另一大挑戰(zhàn)是盡早發(fā)現(xiàn)氣流紊亂和其他噴氣式飛機(jī)產(chǎn)生的漩渦。在不同的大氣層面之間常常會出現(xiàn)無規(guī)律的氣流紊亂。噴氣式飛機(jī)的機(jī)翼有時會在空中留下強(qiáng)大的水平方向旋狀氣流。遇上這樣的氣流紊亂現(xiàn)象有時會使乘客受傷，甚至導(dǎo)致在低空飛行的飛機(jī)墜毀。而新一代的探測器能夠及時地發(fā)現(xiàn)所有這些問題。

　　這種探測器類似雷達(dá)，但卻是用激光進(jìn)行探測。傳統(tǒng)的紅外線雷達(dá)向空氣中散發(fā)微粒，如果微粒在運(yùn)動就會被長波紅外線察覺，以此顯示空氣運(yùn)動劇烈程度。但是這要求空氣中有足夠多的微粒。而如果使用波長極短的激光，雷達(dá)就能探測空氣本身的氮和氧分子的運(yùn)動，以此更準(zhǔn)確地判斷風(fēng)速和氣壓，發(fā)現(xiàn)氣流紊亂和漩渦。如果把它和飛機(jī)的控制系統(tǒng)融為一體，飛機(jī)就能自動避開氣流紊亂。

　　為了環(huán)保飛得更慢

　　進(jìn)入人類航空的新世紀(jì)后，航空工程師們不僅仍要解決萊特兄弟們當(dāng)時面對的一些問題，也還要面對萊特兄弟做夢也不會想到的新問題，如污染、節(jié)能、噪音、擁擠的空中交通恐怖主義和疾病的蔓延。

　　盡管民航飛機(jī)的燃料箱將變得更小，燃料將更加清潔，引擎也將更加高效，但隨著越來越頻繁的民航飛行，其對環(huán)境的影響也是不容忽視的。英國皇家環(huán)境污染委員會的調(diào)查顯示，按現(xiàn)在的趨勢，到2050年，民航客機(jī)排出的溫室氣體將是最多的，占所有溫室氣體的一半以上。

　　目前，處于設(shè)計階段的新一代客機(jī)為了節(jié)省燃料，飛行速度將放慢。在歐洲范圍內(nèi)旅行的乘客將多花10分鐘的時間，但飛機(jī)燃料會比現(xiàn)在節(jié)省20%.一些飛機(jī)制造商也為了環(huán)保放棄制造速度更快的噴氣機(jī)的計劃，比如波音公司原計劃研制的飛行速度接近音速的“音速巡航者”。相反，他們正在設(shè)計對環(huán)境造成更小危害的環(huán)保飛機(jī)。新一代飛機(jī)的外部設(shè)計與現(xiàn)有飛機(jī)不同，兩翼將更長、更直，為了降低噪音，發(fā)動機(jī)將安裝在機(jī)身頂部而不是機(jī)翼下面。與現(xiàn)有飛機(jī)只有一個尾翼不同，新一代飛機(jī)將有兩個尾翼，以防止噪音向下傳播。

　　在這種趨勢下，未來的民航飛機(jī)只可能更慢，而不是更快。而自從2000年7月空中客車公司的協(xié)和式噴氣客機(jī)在巴黎近郊墜毀后，就意味著超音速客機(jī)時代的結(jié)束。

　　“協(xié)和”在2003年全部停運(yùn)，而下一代的超音速客機(jī)可能要在20年后才能出現(xiàn)。

　　降低飛行速度將有助于環(huán)保，但并不是所有乘客都對此持歡迎態(tài)度。對一些商業(yè)人士來說，盡快到達(dá)目的地非常重要。不過環(huán)保組織持歡迎態(tài)度：他們提倡，站在環(huán)境保護(hù)的立場，多花10分鐘的代價并不算什么。但該組織也警告稱，如果飛機(jī)航班總是在不斷增加，即使有這種速度慢、耗油少的飛機(jī)，環(huán)境也會不堪重負(fù)。從長遠(yuǎn)角度來講，惟一可行之策就是減少飛行。

　　另一種解決方法是將飛機(jī)的燃料油換成大豆油，但這無疑將大大提高成本。此外，還可以把飛行高度降低1000到3000米，減少飛機(jī)尾部凝結(jié)云的產(chǎn)生。同時政府也將對航空業(yè)施壓，今年2月，法國和德國官員已提出征收航空燃油稅的建議。最后一種較另類的想法是重新使用飛艇，這將同時降低污染和噪音，但是自從1937年“興登堡”號飛艇在空中爆炸解體后，再沒有任何飛艇被用于民航飛行。

　　模仿鳥類飛機(jī)“變翼”

　　自從萊特兄弟想到將飛行器的翼端彎曲的主意后，“翼變形”就一直是飛機(jī)制造者的夢想之一，飛機(jī)雙翼和尾翼的形狀決定了飛機(jī)將怎樣飛行，因此，如果能在飛行的同時改變它們的形狀，就意味著能讓飛機(jī)實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的飛行。

　　目前，新型材料和設(shè)計使得“翼變形”成為自從噴氣式引擎問世以來的最熱門航空技術(shù)。由這一技術(shù)誕生的飛機(jī)能在飛行時讓翅膀伸長、彎曲或縮短，根據(jù)指令變形成最適合當(dāng)前任務(wù)的狀態(tài)。比如在高空盤旋的偵察機(jī)和能快速攔截目標(biāo)的戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼就完全不同，自高空盤旋需要的是長長的雙翼，而高速飛行時只需窄而小的雙翼。

　　因此美國軍方需要能夠至少將機(jī)翼表面面積改變150%的飛機(jī)。

　　如何達(dá)到這一目標(biāo)？美國國防部的國防高級項(xiàng)目研究所為了實(shí)現(xiàn)“變形飛行器”項(xiàng)目，給了三個軍火公司大筆的資金，其目的是為了盡快設(shè)計出能根據(jù)不同任務(wù)進(jìn)行變形的軍用飛機(jī)。洛克希德·馬丁公司正在開發(fā)一種像折紙飛機(jī)一樣的機(jī)翼；NextGen航空技術(shù)公司希望制造出像蝙蝠翅膀一樣的滑行機(jī)翼表面；Raytheon公司則在研制從機(jī)身伸縮的機(jī)翼。

　　事實(shí)上，翼變形飛機(jī)的最初模型早在30多年前就誕生了。美國、前蘇聯(lián)和歐洲國家都曾制造過能將雙翼前后擺動的飛機(jī)。但是這種設(shè)計的限制很快就凸現(xiàn)出來。

　　讓機(jī)翼以一個軸點(diǎn)為中心運(yùn)動意味著關(guān)節(jié)處必須非常牢固。這就使得該部位的設(shè)計變得很笨重和復(fù)雜。由此帶來的直接后果是燃料和建造成本的上升。同時翼變形也面臨著自身設(shè)計的問題，任何打開的關(guān)節(jié)處都會出現(xiàn)一個開口，而如果在超音速下飛行，一個開口就很可能導(dǎo)致機(jī)翼被撕裂。因此設(shè)計人員試圖找到一種具有“形狀記憶”功能的材料，它能隨著機(jī)翼展開，也能縮攏并不留開口。

　　具有“形狀記憶”能力的金屬從上世紀(jì)30年代開始就被人們所使用，但是翼變形設(shè)計人員最看好的是一類能記憶形狀的聚合體。它非常靈活，能被拉伸或扭曲成任何形狀，但在被加熱到一定溫度后就會自動恢復(fù)到原來的形狀。比如說，一個用該材料制成的機(jī)翼能夠被拉伸成薄片裝，但加熱到其變形溫度上以后，它就能很快回到機(jī)翼的樣子。

　　設(shè)計者的構(gòu)想是，將伸縮的機(jī)翼或機(jī)翼關(guān)節(jié)用這類聚合物材料覆蓋，當(dāng)翼變形完成后，附著在表面材料上的小型加熱器將使其升溫覆蓋關(guān)節(jié)處出現(xiàn)的開口。目前，研究人員正在努力使這種聚合材料更加牢固，并能在高速飛行中多次使用。

　　研究人員還在重新審視使用鳥類飛行的原理。波音公司、美國航空航天局和美國空軍都希望能制造出模仿鳥類的飛行器，如果飛行器的機(jī)翼扇動得足夠快，就能像鳥兒一樣利用拍打翅膀飛行并改變方向。這樣也無需舵、副翼或尾翼。波音公司期望這種技術(shù)能至少節(jié)省30%的燃料。

　　改變結(jié)構(gòu)減少噪音

　　到2030年，空中交通流量將翻三番，但是沒有人期望飛機(jī)產(chǎn)生的噪音污染也翻三番。因此民航客機(jī)制造商必須拿出低噪音的新型客機(jī)。研究顯示，噪音可能給居住在機(jī)場附近的人帶來高血壓和精神緊張，對兒童的記憶力和閱讀能力都有影響。對于這些問題可能的解決方法有在飛機(jī)的排氣位置裝上電極，改變空氣的流通方式，或是改變降落的方式。

　　目前，歐洲飛機(jī)制造商“空中客車”公司正與30多家公司合作，協(xié)同開發(fā)一項(xiàng)計劃用時四年、名為“新型飛機(jī)概念研究”的項(xiàng)目?！靶滦惋w機(jī)概念研究”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人菲羅塔說，新一代飛機(jī)的噪音只有現(xiàn)在的一半。新型飛機(jī)的兩翼之所以設(shè)計得更直，是因?yàn)檫@樣可以在起飛和著陸時降低飛機(jī)速度。

　　此外，由英國劍橋大學(xué)和美國麻省理工學(xué)院的一個聯(lián)合項(xiàng)目也在致力于解決噪音問題。他們提出的方案是使用機(jī)翼一體的飛機(jī)。飛機(jī)的引擎放置在機(jī)翼的上部，被鋼鐵和泡沫包裹，以此來減少噪音。

　　根據(jù)這一設(shè)計，飛機(jī)起飛時引擎發(fā)出的巨大噪音就能大幅度降低，但是在飛機(jī)降落時噪音來自機(jī)身穿透空氣所產(chǎn)生的震動。特別是機(jī)翼后緣在降落時伸出的副翼，這些增加的接觸面是為了增加阻力，降低飛機(jī)著陸的速度，但同時也會制造出巨大的噪音。

　　因此，研究人員希望借助一種叫做界面層攝取的技術(shù)完全去掉副翼。通常在飛行時，機(jī)翼表面會覆蓋一層緩慢移動的薄膜式空氣層，它會使其氣流繞過機(jī)翼，并增加提升力。而在降落時，由于機(jī)翼角度的變化，這曾空氣薄膜就會離開機(jī)翼，并增加噪音。但是研究人員發(fā)現(xiàn)，如果利用機(jī)翼上的小孔吸收這層空氣膜，就能在降落時也保持其存在。這類氣流控制技術(shù)可能最終會取代副翼和方向舵。不過，機(jī)翼一體的飛機(jī)和目前的民航客機(jī)外形相差太大，在未來10年內(nèi)它們不太可能被用做民航用途。

　　此外，研究人員還希望改變客機(jī)降落的方式，如讓飛機(jī)不變方向地平穩(wěn)滑行到跑道，而不是沿著曲線拐彎，這種方式已經(jīng)證明能大幅度減少飛機(jī)在降落時產(chǎn)生的噪音。

　　除了噪音、污染，恐怖主義一直以來也都是民用航空業(yè)的擔(dān)憂之一，此外，作為大眾交通工具的飛機(jī)本身也是傳播疾病的場所。無論人類航空新世紀(jì)面臨著怎樣的前景，我們延續(xù)了一個世紀(jì)前萊特兄弟的歷史性創(chuàng)新。面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)告訴人類，在模仿鳥類成為空中的主人的同時，我們也必須承擔(dān)由此帶來的代價。