如果厭倦了地面交通的擁擠和混亂不堪，不妨做一個(gè)開(kāi)著(zhù)私人飛機上天的美夢(mèng)。美國研究人員稱(chēng)，這樣的好事再過(guò)二三十年或許就會(huì )成為現實(shí)。更重要的是，由于“防摔技術(shù)”的運用、超強的飛行控制系統，再加上空中“三維高速路”的開(kāi)通，未來(lái)的飛機將會(huì )更安全、更智能，即使不經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的飛行訓練，普通人也可以駕著(zhù)飛機上天，就像在地上開(kāi)汽車(chē)一樣，新技術(shù)的應用將帶來(lái)一場(chǎng)飛行革命。
不久前，美國宇航局開(kāi)始在F-15戰斗機上測試嶄新的智能飛行控制系統，該系統采用機載中央控制網(wǎng)絡(luò )來(lái)應對突發(fā)情況。在測試中，當飛機快要墜地時(shí)，中央控制網(wǎng)絡(luò )在1/80秒的時(shí)間內就檢測到了人為的飛行故障，并在2秒之內作出了應急反應，30秒后，系統就讓飛機恢復了正常狀態(tài)。這一智能中央控制系統是目前正在走出實(shí)驗室投入實(shí)踐的新航空技術(shù)之一。這批技術(shù)的任何一項投入使用都可以讓飛行更安全、更有效；如果一起運用，勢必引起一場(chǎng)飛行革命。
自從飛機上天以來(lái)，人們一直努力想讓飛機能夠像福特汽車(chē)一樣人人可駕�？墒�，這項技術(shù)一直沒(méi)有出現。開(kāi)飛機太難，飛機也太昂貴，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(wèn)題。不過(guò)眼下，隨著(zhù)航空技術(shù)的進(jìn)步，我們離這個(gè)目標已經(jīng)越來(lái)越近了，一般人開(kāi)著(zhù)飛機上天的夢(mèng)想也許很快就能實(shí)現。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(zhù)手描畫(huà)這一美好的未來(lái)了。
美國宇航局蘭利研究中心最近的報告對未來(lái)私人飛機(PAVs)的需求進(jìn)行了展望，報告稱(chēng)，這種私人飛機或許能夠緩解目前地面交通擁擠的難題。當然，舍棄高速公路，開(kāi)著(zhù)飛機去上班還是不大現實(shí)，不過(guò)周末開(kāi)著(zhù)PAVs在附近的風(fēng)景區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，從短短的跑道上起飛，以200英里的時(shí)速在周?chē)w個(gè)100到500英里。飛機要么是自動(dòng)飛行，要么飛行的操作高度自動(dòng)化，即使訓練極少的人也能掌握。而且，由于批量生產(chǎn)，飛機的價(jià)格會(huì )降得很低，花7.5萬(wàn)到10萬(wàn)美元就可以買(mǎi)一架。
綜合視景系統讓飛行員視野更寬
在蘭利研究中心的一個(gè)實(shí)驗室里，裝配有一臺起重機和一個(gè)六軸運動(dòng)模擬器，工程師正在這里為下一代飛行器座艙的設計而忙碌。被稱(chēng)為綜合視景系統(Synthetic Vision System)的模擬飛行控制板未來(lái)將會(huì )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。
綜合視景系統是基于平視顯示器(head-up display)技術(shù)的，這種技術(shù)自上世紀70年代起就已經(jīng)運用到了商業(yè)飛行客機中，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相對位置圖。距離目的地的時(shí)間和虛擬的飛行路線(xiàn)(三維空中高速路)也會(huì )清晰地顯示出來(lái)，飛行員像開(kāi)汽車(chē)一樣沿路飛行就行了。今年晚些時(shí)候，蘭利研究中心就會(huì )開(kāi)始較復雜的綜合智能飛行板技術(shù)，在系統顯示板上將增加實(shí)時(shí)天氣資料并讓飛機與高級空中交通控制系統連機。
美國宇航局和FAA計劃在2025年推出新一代空中交通控制系統，目前局限于固定路線(xiàn)、控制臺——飛機語(yǔ)音通話(huà)系統將會(huì )淘汰，新系統可允許飛機自由飛行，地面飛行控制電腦將與機載電子設備自動(dòng)聯(lián)機，進(jìn)行數據傳輸。地面控制系統將會(huì )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。
在飛機上配置綜合視景系統的目的是把最危險、最困難的飛行操作轉給飛機的電子中樞系統來(lái)處理，這也是讓飛機像汽車(chē)一樣容易開(kāi)邁出的重要步驟。綜合視景技術(shù)應用到私人飛機上之后，私人駕駛員可實(shí)時(shí)了解飛機的狀況。除了能看到自己飛機周?chē)娜S視野之外，還會(huì )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飛行的快樂(lè )。
“我們的目標是盡可能地優(yōu)化對飛行環(huán)境的認知，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(shuō)，“飛行員犯錯是因為他們也是人。如果我們能正確地設計出一個(gè)有效的控制系統，就能夠把錯誤率降到最低�！�
超強“防摔”技術(shù)把墜機遏制在萌芽中
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”系統不久就會(huì )在仿真旅客客機上進(jìn)行試驗。像綜合視景技術(shù)一樣，回彈飛行控制系統能夠監視飛機的整體狀況，在發(fā)生緊急情況時(shí)，可以立刻起動(dòng)防止飛機摔到地面上。在飛機驟�；蚍瓭L而飛行員無(wú)法控制時(shí)，該系統也會(huì )及時(shí)出擊，幫助飛機回復常態(tài)。
美國CAFE基金會(huì )一直致力于推動(dòng)私人航空器的發(fā)展，基金會(huì )總裁西利說(shuō)，“裝備了綜合回彈控制系統的飛機就像一匹馬一樣，如果檢測到某項操作會(huì )傷及自身，就會(huì )拒絕執行�！�
綜合健康管理讓飛機能“自我療傷”
即使人為失誤全都排除了，機器故障也意味著(zhù)飛行依然是一件帶有危險性的事情。如果成百上千萬(wàn)的人都開(kāi)著(zhù)飛機擠上了藍天，飛機的性能就一定要更好。德萊登智能飛行控制系統可以幫助受損或出現功能障礙的飛機安全抵達目的地，但是，如果飛機壓根不出現故障就更好了。
“綜合健康管理”(Integrat-
ed Health Management)技術(shù)或許可以有所幫助。這項技術(shù)可讓機器自行維持自身的功能穩定。多年以來(lái)，汽車(chē)上就已經(jīng)安裝了各式各樣的傳感器和微處理器，以檢測可能出現的機械故障。研究人員稱(chēng)，不久以后，飛機上同樣也可以采用更加復雜的故障排查系統，從而讓飛機能夠自動(dòng)地維持正常功能和操作。目前，一旦葉片上出現裂痕，就必須對引擎進(jìn)行檢查。但是，如果飛機自身檢測系統能夠判斷出現的裂痕不會(huì )馬上造成危險，那么飛機就可以繼續飛一陣子再進(jìn)行檢修。
“如果出現了什么問(wèn)題，檢測系統將立即作出反饋，實(shí)時(shí)向飛行員匯報問(wèn)題的情況�！泵绹鴩老冗M(jìn)研究項目局(DARPA)預后計劃經(jīng)理雷奧說(shuō)，“今天，飛行員獲得的可能只是一個(gè)報警燈，明天，先進(jìn)的系統就將會(huì )告訴他問(wèn)題出在哪兒，以及該如何去解決�！�
舉例來(lái)說(shuō)，如果私人飛機出了問(wèn)題，檢測系統就會(huì )通知飛行員在故障引起嚴重后果之前還有多少時(shí)間，并提供可進(jìn)行維修的附近機場(chǎng)列表。飛機甚至還能采取復雜的步驟先進(jìn)行自我修復。高度復雜的自我檢測修復系統會(huì )使用‘自我修復’材料，比如粘合膠囊。如果出現裂縫，預置的膠囊就會(huì )破碎并釋放出粘合劑進(jìn)行粘合。
“傻瓜”飛機上陣有汽車(chē)駕照即可操作
飛機能夠自我“療傷”聽(tīng)起來(lái)已經(jīng)很“聰明”了，不過(guò)大部分人還是希望它們能夠自動(dòng)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練。要想讓私人飛機能夠被大多數人使用，工程師還需要徹底免去飛機對飛行員的要求，至少也能夠讓持有汽車(chē)駕照的人也可以開(kāi)飛機。
其實(shí)，航空技術(shù)很早已經(jīng)催生了無(wú)人駕駛飛機(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就像打開(kāi)瀏覽器一樣容易。該公司無(wú)人駕駛部主管雷克說(shuō)，“根本不需要飛行技術(shù)。只需動(dòng)下鼠標，把光標指向你想去的地方，點(diǎn)擊就可以了。飛機會(huì )自動(dòng)跑到那兒�！彼饺孙w機也可以借鑒此類(lèi)控制系統。
美國軍方正在測試一種垂直起降的無(wú)人機“火力偵察兵”，該機按設計可以投送供需品到遙遠的目的地，降落后再等待特別行動(dòng)小組卸貨。將來(lái)有一天，民用無(wú)人機或許也可以在短距離內運送貨物或旅客行李。待可靠性能穩定之后，無(wú)人機最終也可以用來(lái)運送旅客。不過(guò)很多專(zhuān)家對此持有保留意見(jiàn)，認為這不是一朝一夕的事。他們質(zhì)疑說(shuō)，“有多少人愿意登上一個(gè)駕駛艙空無(wú)一人的飛機呢？”
空中成“變形金鋼”飛機性能進(jìn)一步優(yōu)化
航空領(lǐng)域的突破性技術(shù)進(jìn)展將改變飛機的飛行，而不是飛機的模樣�？墒�，超級先進(jìn)的材料和制作工藝將催生出嶄新的新一代飛機，外形跟傳統的飛機完全不同，而且在飛行中還會(huì )自由變形。
去年秋天，蘭利研究中心“下一代飛行器”項目組的工程師們把一只544千克重的機翼放到了風(fēng)洞中進(jìn)行測試。當巨大的葉扇把空氣以聲速的速度吹進(jìn)風(fēng)洞時(shí)，機翼的形狀奇跡般地發(fā)生了改變。在內置控制器的控制之下，機翼的復雜鋁網(wǎng)格結構竟然能夠自如地收放——機翼上的硅樹(shù)脂橡膠板進(jìn)行收縮和擴展。翼尖也可以向前和向后移動(dòng)，從而改變了翼展和翼弦(機翼前緣和后緣之間的距離)。該項目組總裁庫達瓦說(shuō)，“目前我們能做的收縮幅度是50%，可是在五年前，沒(méi)人覺(jué)得這個(gè)可行。不久以后，我們還會(huì )讓螺旋槳的形狀也發(fā)生改變�！�
機翼的變形功能很有用，它可以讓飛機完成多種功能�！跋乱淮w行器”計劃今年晚些時(shí)候在飛機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(kāi)發(fā)理念，試圖讓機翼的內部一側縮進(jìn)機身里，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(guò)，機翼空中變形技術(shù)將給民用航空帶來(lái)深刻的變革，對私人飛機來(lái)說(shuō)也將價(jià)值無(wú)量。庫達瓦說(shuō)，“飛機一般都是設計在一定的高度和一定的馬赫數飛行的，采用了機翼變形技術(shù)之后，飛行條件一旦改變，飛機就可以持續改變形狀，以不斷地優(yōu)化飛機效率�！北热�，當飛機速度低時(shí)，機翼加長(cháng)就可以產(chǎn)生足夠的提升力；高速飛行時(shí)，機翼回縮將把油耗降至最低。
為了完成這個(gè)“空中變形”功能，飛機的制作材料不但要有鋁合金以及其他先進(jìn)復合材料，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(niǎo)兒會(huì )經(jīng)常改變翅膀的狀態(tài)以適應不同的風(fēng)速和高度一樣，未來(lái)的飛機在飛行中同樣也要經(jīng)常改變機翼的狀態(tài)和控制操縱面，減少或加大引擎排氣等。
當然，不是所有這些技術(shù)都會(huì )投入實(shí)踐；許多其它目前還未知的技術(shù)也一定會(huì )出現并帶給我們更大的驚喜。不過(guò)，如果明天就有人向你推銷(xiāo)自動(dòng)飛行器，還是不要相信為好，因為這些技術(shù)投入實(shí)際應用至少還需要20年。一旦新型飛機一飛沖天，人們必將迎來(lái)自懷特兄弟試飛以來(lái)最令人激動(dòng)的時(shí)刻！
CAFE基金會(huì )的西利說(shuō)，“當這些設想和實(shí)用性以及費用等問(wèn)題都解決了之后，私人飛機將風(fēng)靡一時(shí)。這將帶來(lái)一場(chǎng)自然的革命，就像手機的使用一樣，整個(gè)社會(huì )的思維方式也會(huì )隨之改變。再過(guò)20到30年，我們在空中的運動(dòng)能力必將有一個(gè)飛躍式的增長(cháng)�！�
新潮機型展望
雖然說(shuō)得很好，可是想開(kāi)這么理想的私人飛機尚需等待幾十年。既然尚未誕生，那么這種未來(lái)的飛機的形狀就只好猜想了，飛行愛(ài)好者或專(zhuān)業(yè)工程師構想的前衛私人飛機模型有很多。美國《X戰機》飛行計劃游戲開(kāi)發(fā)商Austin Meyer也邀請了一幫熱心人，對2020年后可能出現的機型進(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采用T型垂直尾翼，其優(yōu)美的弧線(xiàn)正是拜組合結構技術(shù)之功。此款飛機空氣動(dòng)力性能好，適合私人旅行或區內空中的士。
FLYING WING
此款飛機有點(diǎn)像諾斯羅普公司開(kāi)發(fā)的YB-49噴氣飛翼轟炸機，不過(guò)那不是真正的機翼，在翼尖處有一個(gè)小的控制板。在電腦模擬中，飛機操作良好，不過(guò)偏航控制不怎么樣。
LONGSOAR
此款飛機融合了C-82 包裹運輸機的雙桅桿和F-22猛禽戰斗機的傾斜垂直尾翼，不過(guò)是向內傾斜的。由于其強大的推進(jìn)效率，該款飛機性能可超過(guò)遠程巡航機。
X-ION-T
此款飛機外表上很像上一款Longsoar，不過(guò)，設計者大大優(yōu)化了其低速飛行能力。飛機輕便、機動(dòng)性強，有塊大大的玻璃篷。前邊沒(méi)有推動(dòng)器擋住視野，對低空觀(guān)光旅游特別適用。(來(lái)源：信息時(shí)報 作者：之林）
