迎接航空百年 客机迈向新里程

自由时报记者苏宇晖/专题报导

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(http://www.epochtimes.com)
【大纪元3月2日讯】1903年12月17日,美国莱特兄弟在北卡罗莱纳州小鹰镇,踉跄地驾着自制的飞机,半飞半滑行了190呎,尽管这趟航程不到60公尺的距离,但人类自古以来的梦想终于宣告完成。今年,莱特兄弟发明飞机已届100周年,在国际航空界正准备热烈庆祝“航空百年”之际,让我们先来看看本世纪,可能实现的航空壮举。

A380 史上最宽敞民航机
欧洲空中巴士集团在上个世纪末提出的A380超大型航空器,目标在抢食美国波音飞机公司的波音747-400巨无霸客机市场大饼,而这项一趟航程可载客550人以上的客机,目前完全按照规划进度进行,预料将是本世纪航空史上第一个刷新多项纪录的航空器。

已正式定名为A380超大型客机,目前已进入紧锣密鼓的筹建期,预估在2006年投入商业服务,身为21世纪的空中旗舰,A380不但将成为史上最宽敞的民航机,同时也将是最先进的民航机之一。

航空业发展100年来,全球航空界都不断在寻找载客量更大、耗油更省且更安静舒适的飞航,用以载运旅客飘洋过海,由于现有搭载400人左右的波音747-400型,已快不足以因应航空市场需求,载客容量大上三分之一的A380无疑是航空界新世纪新目标。

空中巴士集团指出,去年元月A380的机翼已开始动工设计,而为了让A380燃油具更有效率,将采用大量的复合材料,A380将是第一架使用碳纤维中央油箱的飞机,比现今最先进的铝合金少了1.5吨重量,而在尾翼翼箱、方向舵、水平尾翼和升降舵上也将采用了碳纤强化塑胶。

为了要承受550名以上乘客的载客量,A380也将拥有全新的机身材质,工程材料专家并开发出全新的“Glare”化合物,这种由铝和玻璃纤维多层相叠制成的材料,比铝轻10%,又节省800公斤重量,而Glare对于抵抗金属疲劳,比铝合金还更佳。

此外,过去由于连接机身的铆钉,曾在长期飞行下,出现金属疲劳导致多起重大意外,而A380将以史无前例的“雷射连续焊接”技术,取代传统的铆钉接合。而它对成品的损伤和金属疲劳测试,远比传统的螺栓还佳。

事实上,除了目前已经向空中巴士下了订单的航空公司外,目前全球排行前几名的重要机场,也在准备迎接A380的到来,由于机身、翼展都在80公尺内,虽然还在各机场空桥的负荷范围内,但A380上下两层客舱的设计,未来如何上下旅客,各机场还得设法因应,我国中正机场未来在第三航站也将规划A380专用空桥。

至于新一代的引擎和起落架设计与科技,不但能让A380合于各机场现有的噪音限制,也能符合未来的国际和地区性噪音法规。因此,A380将是相当安静的客机。

空中巴士说,每名乘客平均负担的噪音量,只有波音747乘客的一半。让空中巴士欣慰的是,原先评估研发经费108亿美元以上,这型的客机的订单必须超过一百架,成本才能打平,但是去元月,在新加坡、马来西亚航空、澳航等宣布成为A380型客机的发起航空公司后,美国联邦快递也宣布将购进A380的货机,确认订单已达97张,显示“超大型客机”后市看好,因此接下来就看向来称霸的美国波音公司要如何接招了。

音速巡航者 波音喊卡
美国波音飞机制造公司在2001年,决定推出“音速巡航者”近音速客机,用来和欧洲空中巴士集团研发中的A380超大型客机抗衡,航空界人士也普遍看好它的后续发展,没想到历经一年来的推广,音速巡航者却被全球“不景气”给打败,引不起各国航空公司兴趣,波音只好宣布将此计划暂时予以搁置,改为发展发展比现有机型节省20%燃料的中型客机“波音7E7”。

波音在2001年3月对外引介的“音速巡航者”,堪称业界创举,原本期望让旅客将可享受到音速般的旅行体验,然而在911事件后,全球旅游市场一蹶不振,在全球航空业一片冷景中,坐困愁城的航空公司皆须力求生存自保,从讲求速度转为节制燃料成本。

为了因应市场需求变化,波音只好暂时搁置“音速巡航者(Sonic Cruiser)”计划,并将发展比现有机型节省20%燃料的中型机体。

波音商用飞机集团总裁兼执行长艾伦‧穆拉利表示,波音即将推出的200~250人座的中型客机,不论噪音、排气、燃油消耗等环保特性及操作性能都具备超效能。

他指出,除了追求速度,波音也将把研发核心转移到超效能的引擎和机体建造上。该款新型客机预计于2008年正式服役,尚未正式命名,目前暂称MOM(Middle of Market)或称波音7E7。

穆拉利不愿透露新机种的制造成本,只强调,两三年之内波音不会有大幅支出,而头几年波音将以确定机型及取得客户承诺为工作重点,整个时间表将和原先的“音速巡航者”一致。

换句话说,波音公司将制造新型省油中程型商用飞机用以取代音速巡航者(Sonic Cruiser),而短时间内,标榜更高速旅行的近音速客机计划也将束之高阁。

事实上,面对全球不景气和欧洲空中巴士的追击,波音也承认,2003年将是波音交机量首次低于空中巴士,民航机的销售收入也低于军机的销售总额。

波音公司并表示,自911事件后,小城市间的航线需求日渐成长,而未来有2,000~3,000架的销售量。此新型飞机将至少有两种尺寸可供选择,希望能够取代225座的波音757和300座的波音767,而这也意味着波音最终希望能借此扳回一城。

打破空气动力学理论 “微飞行器”仿效昆虫
在航空器往大型、高速飞行发展的同时,背负特殊任务、外型、构造仿效昆虫的“微飞行器”也是21世纪全新挑战,预料这类不以载人为目的“微飞行器”的问世,也将颠覆人类以往的飞行观念。

1996年,隶属于美国国防部先进防卫研究计划(DARPA),就提出一项全新的军事设计观念,希望利用15公分大小、可以手持的“微飞行器”,用来侦测敌军的活动,这几年下来,美军已先后花费三千五百万美元在这项研究上,值得注意的是,微飞行器的想法提出,用来替代过去以固定翼飞行器观念的无人侦察机(UAV)设计理念。

而在大西洋彼端,英国克兰菲尔大学的皇家军事科学实验室,有一群专家目前正聚精会神,一样在开发一款如手掌大小的先进航空器,目的则用在“室内”侦察活动;这项计划主持人芮比科瓦斯基,比较美、英发展的微飞行器,认为两者理念相近,但想法大不相同。

他说,美国国防部需求的室外、能够翻山越岭的侦察机,它可以用在阿拉伯的沙漠,但对于风大、多雨的柯索夫,可能就无法适用。

事实上,芮比科瓦斯基的概念,则是设计一种可以在“有限空间”发挥的侦察机,目标一样针对军事上3D(沈闷、肮脏和危险,dull、dirty和dangerous)理念。

而这种构想主要来自现代的战争都以“城市战”为主,因应这种理念而来的,则是一种像昆虫般的侦察机。

当然要让侦察机像昆虫一样,过去的航空器所依赖的空气动力学理论全部打破,首先,飞行速度必须尽可能的慢,每小时约十一公里,以防撞到墙壁障碍物、其次还能够盘旋,以便到达天花板般高的侦察角度,同时还得有“静音”功能,振幅低于20赫兹,以免被发现。

第三,能随时垂直起降,更有能够独立判断、侦测能力。对照以往无人侦察机,由于采取固定翼设计,常需要很大的能量消耗,一启动更是吵得不得了。

当然要仿效飞蛾、蜜蜂等昆虫拍动翅膀,灵活飞舞,现行的机翼设计、飞行机制上、都得重新设计过,比较困难的是,要驱动这样的航空器,由于体积有限,甚至动力设计都得有全新概念。

不过,现在拜奈米科技的问世,这些问题的难度少了许多,但是最麻烦的还在控制系统,芮比科瓦斯基说,微飞行器的控制系统尽量要求简单,希望让它能在翅膀略微受损时,一样能够飞回自己的窝巢,让好不容易取得的资讯能尽量带回来。(http://www.dajiyuan.com)

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