首页 > 文化 > 科技 > 正文

飞的自由

2005-06-15 11:04 作者:吴戈 2005年第19期
NASA正在创造一种PAV(个人飞行器)概念,还为这个新飞行器族创造了一个新词——“Equipt”

穆勒为这一刻奋斗了40余年

5月11日中午,一架“赛斯纳”152小型飞机闯入华盛顿上空的禁飞区,白宫、国会和最高法院上千人在15分钟内作鸟兽散。最终这架飞机在距白宫约5公里处开始掉头,被两架F-16战斗机迫降在附近一个机场。事后查明,由于飞机设备和个人技术均有所欠缺,机上的一名飞行教员和一名学员虽无恶意,却对空中管制员的呼叫全然不觉,直到战斗机用干扰弹发出警告。

此前的4月27日,因雷达系统误报,白宫已经玩过一次疏散。2004年6月,国会也曾对进入禁飞区的肯塔基州州长的座机虚惊一场。据统计,“9·11”事件后,以华盛顿纪念碑为中心近25公里的禁飞区内,已有数百架非政府飞机误闯。2004年10月23日,在佛罗里达州演讲的布什还两度目睹F-15战斗机在自己头上拦截两架误闯禁地的小型私人飞机。

事后,除了4月众议院刚刚提出恢复通用航空飞机在华盛顿里根国家机场起降的法案可能被搁置,美国的民间飞行并未遭到“全面整治”,也没人受到指控。原因很简单,美国21.5万架飞机中至少20万架是小型私人飞机,占全球31万架轻型飞机的一大半,全国658000名飞行员中约有342000人拥有某种飞行器,每年有1.45亿人次飞行,超过18000个大小机场中有5400个是通用航空机场,整个产业本身创造了数百万个工作岗位和1%的国内生产总值,邮政、农业、医疗、治安和新闻等诸多领域一刻离不开航空。“9·11”后的停飞一度使全美通用航空机场损失4亿美元,但在安全措施不断加强的前提下,不管是作为一种自由,还是作为一个产业,小飞机又重新遍布美国的天空。

不仅如此,NASA(美国国家航空航天局)、FAA(联邦航空局)及近60家有关机构、企业和高校正在将这种自由和产业推向极致——使拥有私人飞机的成本与豪华汽车相当,使驾驶轻型飞机与在高速公路上开车一样容易和安全,并降低学习与保持飞行技巧的难度。

NASA的理由是:美国每年五六亿人次的民航客流已明显超出现有系统能承载的限度,而现有的“枢纽—辐射”式空中交通系统已无法靠增加机场和航班来解决问题。目前美国大陆多数旅客和货物都要经由29个枢纽机场中的一个,才能到达其他600个辐射机场之一,按门到门的时间计算,旅行平均时速只有142公里。同时,美国现有的5400处小型机场很多一周只见得到几架飞机,现在这些闲置机场每两周就有一个被扩大的城市吞没。加上人口分散,实际上98%的美国人在居住地附近30公里左右就会有机场,而75%的民航航班集中在枢纽机场起降。

目前,为期5年的“小飞机运输系统”(SATS)计划正在进行,它的目的是利用新一代经济型公务机和计算机化的飞行控制网络,建成一个虚拟的“空中州际高速公路网”。利用先进的通讯技术,通用飞机能得到全面的实时空中交通信息、全球定位系统导航、避撞信息和机场周边地形,不依赖地区管制塔台和地基雷达,也能自动规划航线,在无地面引导的机场起降,只需在每个机场安装一套成本约50万美元的地面站,而原有的一套空管雷达至少要500万美元。

在飞机舱内,现在用于保障恶劣天气下飞行的种种复杂仪表都将过时,需要的信息都将以图形方式显示在两个“合成视景屏幕”上,包括能将机舱外的世界显示在最理想的天气状态背景上,不管这时机外天气有多糟糕。用黄线标出的一连串方框代表着前方的航线,方框中间代表本机的标记总比实际早12秒,飞行员只需按它的动作亦步亦趋即可。NASA兰利研究中心的凯思·亨利说:“今后,飞行会比这个还轻松,最终的目标是实现完全自动化的飞行。20~25年后,你可以坐进飞机,说一声‘底特律’,飞机就会把你带到那里。”

在“空中高速公路”上飞行的飞机大致有三种。一是原有的公务机,目前正大行其道的部分拥有制度将使更多的人拥有飞机,巴菲特旗下的Net Jet公司的“部分拥有”机队已有485架之众,还有820架已订货。另一类是下一代小型公务喷气机,这也是SATS成功的关键之一,目前最有潜力的型号之一“日蚀”500整机价格已降至130万美元,运行成本只需约56美分/英里(其他公务喷气机约为2美元/英里),订货已排到2006年初。

如同对网络的怀疑一样,对计算机化的飞行,有约1500小时飞行教官经历的乔·卡斯坦查质疑道:“我家用PC上的Windows XP还不时闹点毛病,飞机靠计算机飞,万一它失灵怎么办。我们是否该相信全自动的系统?”即使没有问题,过于先进的系统也可能使没有经验的飞行员更加依赖它,在遇到新情况和危险时束手无策,有经验的飞行员也会退化和迟钝。

个人飞行工具

当汽车商用从CRV、HRV到SUV等概念搞得人眼花缭乱时,NASA正在创造一种PAV(个人飞行器)概念,还为这个新飞行器族创造了一个新词——“Equipt”(易用+安静+个人运输)。与飞行汽车不同,PAV利用航空电子、推进、材料和设计方面的一系列技术进步,经济性和安全性都更有保证,NASA设想到2030年,它甚至可以用来接送小孩上学,起降分别只需50米和不到70米空地。兰利研究中心的PAV项目副经理安德鲁·哈恩说:“飞行汽车行不通,我们的重点是‘尾扇’概念,5年内就将推出飞行验证机。但最大的问题是经费和信任上的障碍,我们被看成是疯子。”现在设计的PAV为四座,最大宽度不超过2.6米,巡航速度320公里/小时,着陆速度不到92.6公里/小时,其“触觉”飞控系统能自动管理整个飞行,并通过触觉反馈与驾驶者互动。另一个PAV概念有个诱人的名字“堵车通勤车”(Gridlock Commuter),它能在不到152米距离内飞到10米高度,地面和空中时速分别为40和240公里。

PAV遵循的基本原则首先是使用简单,如果能力平平、训练有限的人不能用,就没有研究价值。历史上几乎所有的飞行汽车概念都毁于过多的折中,因此PAV放弃了两头讨好,其主要使用方式是飞行,在地面用另一台电动机驱动车轮,只有滑行和短途道路行驶能力,时速限于40公里。哈恩说:“它的行驶类似高尔夫车,目的是进出起降场地,不必开上高速公路。只有这样才能解决模式转换造成的耽误,这种耽误正是飞机的致命弱点。”

PAV概念的市场将部分取决于“私人机场”(air park)社区的逐步发展,这种社区围绕着小型机场而建,其道路同时兼作滑行道,比如好莱坞影星约翰·屈伏塔居住的佛罗里达Jumbolair社区就有3.3公里的跑道,但今后的目标是让这种社区服务于大得多的阶层。PAV典型的模式是从家中行驶3公里到达社区机场,起飞后以270公里的时速飞行160公里,着陆后再行驶3公里到达办公室。

PAV的成败在于足够的销量,它不一定要像汽车,但必须有汽车的优点。为限制成本,“尾扇”装一台雪佛兰“巡洋舰”的LS1 V-8液冷汽车发动机,价值5500美元,而一台大陆IO 550航空发动机要45000美元。鉴于很难要求社会普遍拥有航空发动机维修能力,PAV的发动机不光要非常可靠,到预定时间还将整体更换而不是维修。同时,PAV采用铝制机体而不是复合材料,并应用了棱纹蒙皮增强结构和汽车的大批量生产技术,都是为了以10万美元的目标价位启动过渡市场。

NASA预计:PAV能形成“远郊居住和商务区”的概念,就像汽车在近郊的发展中所起的作用一样。因为它所能到达的距离是汽车的4倍,PAV能以1/16的人口密度满足同样的经济活动的需要。

一群狂人

67岁的加拿大人保罗·莫勒在他设计的M400“天车”上顽强地坚持着上世纪五六十年代就屡遭挫折的涵道风扇设计。2004年8月,他在加州戴维斯市进行了号称“人类登月以来期待时间最长”的首次飞行。在8台110千瓦的转子发动机的尖叫中,“天车”在几米的高度漂浮了几分钟。这位从60年代就开始研究的狂人在14年前就期待着“天车”能在一年内升空,并“以600公里的时速安全、高效地运送4名乘客”,还预言“在2002年年底前,至少将有一万架在天空中穿梭”。这使联邦证券委员会认定他用虚假信息误导投资者。

从1996年起,加州的阿蒂拉·梅库蒂为垂直起降PAV投入了自己全部的时间,完全手工制作的AMV211在机身底部装有直径2.38米的五叶涵道风扇,由一台440马力的马自达转子发动机驱动,由风扇下方百叶窗式的涵道改变推力方向,整个机体前俯26度就可前飞。但这个固执的南斯拉夫人觉得:“来到美国最大的好处,就是能自由地设计和制造任何自己想要的飞机。”因此他没用计算机和风洞做试验,也无视此前众多类似设计的失败,难怪同行,诺思罗普—格鲁曼公司的空气动力学家巴纳比·韦恩凡担心道:“这家伙看上去是个好人,我不希望他把自己弄伤了。”

韦恩凡自己也在业余时间研制“多面体机动”三角翼概念,之所以采用酷似F-117战斗机的多面体设计,纯属巧合,目的是能用预制复合材料夹心板和数控机床简单、快速地批量制造机体,使空重和成本降低一半。他的观点是:“飞机应该同汽车一个价格,而不是同房子一样,我想的不是更高、更快、更远,而是更简单、安全、便宜和有趣。”

1993年4月22日首飞以来,韦恩凡的FMX-4研究机证明了自己的可行性,巡航速度177公里/小时,1994年曾从加州飞行3600公里前往奥什科什参加“飞来大会”,但次年再次赴会时却摔坏了飞机。2003年NASA的研究认为:“多面体机动”的概念完全可以用于未来的PAV,可适应中等技能的飞行员,性能可与常规飞机相当或超过。目前FMX-4仍在缓慢地修复之中,韦恩凡等人仍在设想FMX-5“运动多面体”,他的网站上写着:“如果你的资源能提供帮助,请联系我们。”

旋翼机可以超短距水平起飞,有诱人的经济性和安全性,20世纪30~40年代盛极一时,大有成为不会坠毁、无师自通的“空中汽车”之势。此后它一直是运动飞机的宠儿,1955年就出现了999美元的套件,40小时就能组装成一架“穷人的直升机”,目前美国市场上有40多种型号,成品需要约40000美元,最大时速约160公里左右。

在得州威奇托市,59岁的小杰伊·卡特正在研究比现有民用直升机快两倍,航程远4倍的旋翼机,能以560公里的时速从洛杉矶直飞纽约。它的卡特旋翼机加重了旋翼翼尖,增加了一对机翼,试图实现既能垂直起降,又能避免旋翼转速过高。1998年首飞以来,卡特已坠机8次,最高时速仍只有278公里。不过卡特的未来也许并不在个人飞行器,而在于旋翼机作为大型运输机潜在的经济性。

47岁的美国空军退役飞行员乔治·拜伊走的是民间狂人中的高端路线,他的“标枪”喷气飞机相当于军用机的简版,能达到0.92倍音速,价值250万美元,称得上“通用航空的跑车”,而一架二手的捷克制L-39“信天翁”军用教练机只需50万美元。《运动飞行员》杂志评价说:“他们居然认为能卖出400多架,只能祝他们好运了。”

一堆怪物

个人飞行器最早的热潮是上世纪50年代,开惯了吉普的美国陆军想要一种“飞毯”式的空中吉普,但经历了从VZ-1到VZ-8等一系列尝试,只得到一群“草上飞”。后来在007系列片中多次出现的“火箭腰带”却并非虚构,而是60年代美国陆军的尝试,在1984年洛杉矶奥运会上展示了它留空时间的极限——30秒左右,加上氢氧燃料的危险性,这条道路暂时没有前途。2001年11月首飞成功的“独行”(Solo Trek)XFV是除“火箭腰带”以外飞行姿态最接近鸟的个人飞行器,驾驶者站着就可以飞起来。它重146公斤,由一台110马力发动机驱动背后的两个直径3米的涵道风扇,时速130~222公里,留空时间两小时,航程240公里,设计者麦克·莫塞尔还打算用GPS和降落伞来增强实用性。

荷兰Spark设计公司的PALV(个人空地飞行器)是摩托车与旋翼机的杂交,长 4米,重550公斤,采用213马力的马自达Renesis转子发动机,展开旋翼和螺旋桨就可以在1500米以下飞行,在地面和空中最高时速分别为200和195公里,航程分别为600和550公里,噪音低于70分贝,起飞滑跑50米,最小着陆距离5米。

内华达州的伍德·诺尔斯发明的“空中速可达”实际上是一种共轴双旋翼单座超轻型直升机,它的特点是像摩托车一样用手柄驾驶,售价5万美元。这种直升机装有一台50~75马力的Aero Twin发动机,旋翼直径4.3米,最高时速102公里,5加仑油箱可飞两小时,采用充气浮筒。

英国也有一批野心勃勃的梦想家。帕特里克·皮布斯在2004年范堡罗航展上首次展示了他发明的“风扇翼”(Fanwing),2.2米的小旋翼被安装在厚厚的机翼内部,以2000转/分的旋转将空气吸入并吹向上方,产生升力,有足够的动力就能垂直起飞;退役士兵西蒙·斯科特刚刚创办18个月的“茶隼”公司也设计了重295公斤的单座垂直起降飞机,即将开始悬停试验;Sport-Jet是一种四座单发全玻璃纤维喷气机,虽然价格达到95万美元,但性能不俗,巡航速度629~676公里/小时,升限7620米,航程1852公里;Avcen公司的“喷气舱”(Jetpod)P-200是一种全复合材料个人双发喷气机,噪音降低50%,巡航时速563公里,起降分别只需125米和300米跑道,计划2008年取得试航证,售价100万美元;仍处在概念阶段的“空中自行车”(AirBike)干脆就让人骑在一个大涵道风扇上,估计10年后问世。

飞行汽车史

20年代末,美国人的生活已离不开汽车,而飞机也日渐时髦。洛杉矶机场的经理,航空工程师沃尔多·沃特曼突发奇想:你乘私人飞机着陆后第一件事是什么?当然是找辆汽车,那为何不一次解决?

在史蒂贝克汽车公司资助下,沃特曼制造了世界上第一种飞行汽车“沃特曼·阿罗拜尔”。这种三轮汽车有固定的螺旋桨和可拆卸的机翼,6缸斯图勒贝克汽车发动机可以通过V形传动带驱动螺旋桨,也可以带动后轮行驶。

1938年夏在加州圣莫尼卡首飞成功后,三架“阿罗拜尔”开始全美巡展,不过上路不久就折损两架,只剩三号机以160公里/小时的巡航速度、仅182米的升限和不到483公里的最大航程在美国西部的山口与峡谷间穿行,多次在公路上迫降。在得州阿比林机场表演后,当场就有一个粗壮的牛仔打开皮夹,出价25000美元,这在当时可不是个小数。在克利夫兰的全国航空大赛上,公司安排了现场表演飞机与汽车状态的迅速转换,但有一天为了显得更快捷,飞行员菲利普斯省略了机翼安装的锁定动作,上天后惊出一身冷汗:机翼连接销钉正在松动!要不是他用一只手使劲压住,“阿罗拜尔”就会在空中变回一辆汽车。在布法罗机场着陆时,这家伙又差点与一架正在起飞的民航机相撞。在奥尔巴尼到纽约的最后一段航程,飞机再次迫降在一个小牧场,而且无法修复。菲利普斯只好将机翼放到牧场主的卡车上,自己驾“机身”跟在后面。正和记者们在纽约贝内特机场准备迎接的公司公关人员接到通知,立即做了安排。两辆车悄然“飞”抵机场,躲进机库折腾一气后,装模作样地滑到跑道终点的记者面前。不用说,“阿罗拜尔”成了当年纽约汽车展的明星。

“阿罗拜尔”的巡游使飞行汽车在实用性上的不成熟暴露无遗,但如果不是欧洲战云密布,汽车商的宣传说不定会当真培育起一个“飞车族”。1946年,罗伯特·小富尔顿的 “空地两栖车”首飞成功,1950年成为首次获得美国联邦航空局试航证的飞行汽车。这种四轮车装有一台150马力发动机,地面时速88公里,装上钢管蒙布结构的机翼、后机身和尾翼就可升空,翼展11米,飞行时速177公里,但它的转换还是费时费力,而且因为汽车部件的重量,飞行性能平平,最终只获得8架订货,1953年投资方失去了耐心。仅有的另一种获得美国试航证的飞行汽车是莫尔顿·泰勒的AEROCAR,1949年首飞成功,1956年获得试航证,销售的几辆预生产型售价约15000美元,是当时普通轿车的7倍。

飞机远比汽车复杂,因而“飞行汽车”之名纯属宣传需要,它实质上是能在公路上行驶的飞机而不是能飞的汽车,且不论空域和成本等因素,机体和推进系统要想左右逢源难度实在太大。但把车开到天上去的梦想实在太诱人,到1989年美国就登记了30多项飞行汽车专利,至今仍有人乐此不疲。

中国公民的飞行实践

4月23日上午10时45分,62岁的衣瑞龙背着无动力三角翼滑翔机从海拔2080米的华山西峰一跃而下,20分钟后降落在10公里外临时选择的麦地里。这位来自四川乐山的退休工程师虽然每月只有400元的工资,但他的目标是:中国的名山都要由中国人首次滑翔。这让人不禁想起当年的尧茂书。

一个多月前,浙江第一个私人飞机机主、49岁的道远集团总裁裘德道看着刚刚完成机组训练、即将任他差遣的“首相I型”喷气公务机说:“以后车程两个小时以上的路程,我都坐自己的飞机去,从萧山到上海我也坐飞机。”拥有这架价值6500万人民币的世界最先进公务机,他的感觉是:“对于男人来说,在交通工具方面的追求,私人飞机也算快到顶了。”不过,虽然政策已经有所松动,他在一般情况下仍需提前13天申报用机时间,犹如在北京,不能说开辆宾利就什么大门都能进一样。

私人飞机从来是中国人印象中顶级财富的标准符号之一,其实先行的中国人起步并不晚,长沙远大集团的张跃从1997年起就购买了两架赛斯纳“奖状”系列喷气公务机、一架贝尔直升机和三架赛斯纳172螺旋桨飞机,在长沙黄花机场有自己的机库。但他购买时中国还不允许以私人身份拥有飞机,直到2004年5月16日,上海民营企业家李林海才成为第一个以私人名义注册购买,并凭私人驾驶执照办理飞行手续、完成私人飞行的内地公民。

面对李林海直接从美国购买一架罗宾逊R44-II四座直升机的请求,民航总局花了约5个月时间,包括专程派人到美国考察。当中国空中交通管制电台首次出现了“林海7063”这样的个人呼号时,李林海第一个体会到“什么是自由”。与李林海订购了同一机型的陕西民营企业家雒小平则说:“得有人带这个头呀。”他买了同样的直升机,价值600万元,每年至少还需要40万元维护。此前的2002年,湖南黄龙洞旅游公司总经理叶文智和广西百色的平果亚洲铝业公司董事长刘孟军也分别以不同名义购买了一架法国“松鼠”和一架美国麦道MD600N轻型直升机。

李林海和雒小平的共同点是对飞行的狂热,但中国多数飞行发烧友却并非富豪,他们的方式是参加航空俱乐部,一些年轻人或许还会将通用航空飞行员作为今后的职业。广东佛山市高明区的记者田威新恐怕要算既能圆梦又不至于倾家荡产的成功者了,当他2003年10月,驾驶从北京自费十几万元购买的“蜜蜂3C”超轻型飞机首飞成功时,已经为办理手续花了两年时间,平时飞机也只能拆卸停放在朋友家院内,想飞时借辆汽车拉到郊外组装。河北霸州农民张国生2003年11月花30万元买回一架解放-9动力滑翔机,也只能在租用的一块250米长、10余米宽的耕地上起降。

美国早在1978年就对私人飞机开放了3000米以下空域,目前世界上大小飞机的比例约为1∶9,在美国等发达国家达到3∶97,中国这个比例为2∶1。我国的通用航空自1951年起步,至今全国通用航空飞机只有343架,而我国拥有私人飞行驾照者已超过300人。中国的飞行者要想拥有自己的通用航空机场、足够的飞机和空域,还有漫长的过程。

阅读更多更全周刊内容请微信扫描二维码下载三联中读App,注册就有红包哦!

版权声明:凡注明“三联生活周刊”、“爱乐”或“原创”来源之作品(文字、图片、音频、视频),未经三联生活周刊或爱乐杂志授权,任何媒体和个人不得转载 、链接、转贴或以其它方式使用;已经本刊、本网书面授权的,在使用时必须注明“来源:三联生活周刊”或“来源:爱乐”。违反上述声明的,本刊、本网将追究其相关法律责任。

    相关文章

已有0人参与

网友评论

用户名: 快速登录

《立冬》现已上线即刻前往 App Store 搜索“三联生活节气”体验更多精彩。

《霜降》 《寒露》 《秋分》

微博@三联生活周刊
微信:lifeweek
扫描下载三联中读App
三联中读服务号