未來(lái)可能出現(xiàn)的飛機(jī)新外形。圖片來(lái)自《航空周刊》
100多年來(lái)，航空業(yè)見(jiàn)證了無(wú)數(shù)突破性的科技進(jìn)展，未來(lái)呢？把時(shí)間縮短一點(diǎn)，接下來(lái)的20到40年內(nèi)呢？隨著航空業(yè)第二個(gè)100年的展開(kāi)，我們?yōu)榇蠹冶P點(diǎn)了航空業(yè)如今正在發(fā)展且最具前景的技術(shù)和產(chǎn)品。
無(wú)人機(jī)將無(wú)處不在
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基礎(chǔ)建設(shè)檢查、建筑業(yè)、房地產(chǎn)、航拍——雖然目前無(wú)人機(jī)的使用受到嚴(yán)格管制，但利用無(wú)人機(jī)協(xié)助生產(chǎn)作業(yè)已經(jīng)是許多行業(yè)的日�，F(xiàn)實(shí)。
美國(guó)航空管理局（FAA）不久前發(fā)布了首個(gè)小型無(wú)人機(jī)的使用規(guī)章，要求無(wú)人機(jī)必須在白天并于視距內(nèi)操縱，但目前巨大的壓力正在推動(dòng)FAA將無(wú)人機(jī)的操縱管制放寬到視距外和晚上。
一旦無(wú)人機(jī)的操縱被放松到視距外，凈重55磅（約25公斤）以下的小型無(wú)人機(jī)在近期內(nèi)將擁有巨大的商業(yè)市場(chǎng)。由于客戶們需要數(shù)據(jù)，這一市場(chǎng)將由“無(wú)人機(jī)服務(wù)”的商業(yè)模式主導(dǎo)。
接下來(lái)最有可能出現(xiàn)的市場(chǎng)應(yīng)用是無(wú)人機(jī)快遞，比如城市客戶包裹快遞或?yàn)?zāi)區(qū)醫(yī)療物資供應(yīng)，但這需要確保多種飛行器（載人飛機(jī)和無(wú)人機(jī)）都能安全高效地進(jìn)入并在低空空域飛行。目前美國(guó)航空航天局（NASA）正在展開(kāi)無(wú)人機(jī)交通管理研究項(xiàng)目對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行探究。
超高涵道比
商業(yè)飛機(jī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越大，因?yàn)楦蟮臏u扇和更高的涵道比帶來(lái)的是更高的推力效率和更低的燃油消耗。相比如今最新引擎10-12.5的最大涵道比，21世紀(jì)20年代初投入服務(wù)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比將到達(dá)15-20。相應(yīng)地，這將迫使機(jī)翼和起降架設(shè)計(jì)出現(xiàn)改變，同時(shí)也可能改變飛機(jī)的整體布局和引擎的安裝位置。
研究?jī)A向于認(rèn)為未來(lái)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)由齒輪傳動(dòng)，扇片將更大，但最終的引擎罩拉力和重量將限制齒輪的半徑。如果市場(chǎng)或管制方在降低燃油消耗和排放方面要求更高的涵道比，開(kāi)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)依然是一種發(fā)展選擇。開(kāi)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的機(jī)場(chǎng)噪音和飛機(jī)安全影響問(wèn)題還需要得到進(jìn)一步解決，不過(guò)研究還在繼續(xù)。
空氣動(dòng)力或?qū)⑼黄菩园l(fā)展
在飛行器設(shè)計(jì)的發(fā)展中，空氣動(dòng)力學(xué)得到了持續(xù)的推進(jìn)，但極少出現(xiàn)突破性的進(jìn)步。不過(guò)，未來(lái)提升燃油效率的研究可能導(dǎo)致空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)方面的巨大變化，其中包括更窄、更靈活的機(jī)翼，自然層流和主動(dòng)流控制，以及非傳統(tǒng)的構(gòu)型。
層流可以減少拉力，但對(duì)機(jī)翼設(shè)計(jì)的誤差容忍度極低，在生產(chǎn)方面難以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)要求機(jī)翼的表面保持平滑。但飛機(jī)在飛行時(shí)很難完全保持完全潔凈。不過(guò)，為了探索將拉力大幅度減小的可能性，歐洲和美國(guó)的研發(fā)人員正在進(jìn)行生產(chǎn)及保持層流機(jī)翼飛行的研究。安裝層流機(jī)翼的飛機(jī)有望于2030年前進(jìn)入市場(chǎng)。
更窄、更靈活的機(jī)翼可以減少拉力和重量，但需要新的結(jié)構(gòu)性和控制技術(shù)避免震顫。目前正在發(fā)展的技術(shù)包括利用定向偏向式復(fù)合材料或金屬3D制造實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的被動(dòng)空氣彈性定制，以及對(duì)機(jī)翼可移動(dòng)表面進(jìn)行活動(dòng)控制以降低操縱的影響和陣風(fēng)負(fù)荷，同時(shí)抑制震顫。
高速巡航是空氣動(dòng)力研究提升的焦點(diǎn)之一，另一個(gè)焦點(diǎn)是低速高空拉升以及利用彈性或變形表面適應(yīng)機(jī)翼形狀同時(shí)降低傳統(tǒng)襟翼產(chǎn)生的噪音和拉力。主動(dòng)流控制也可以增加起飛和降落性能，降低噪音，同時(shí)（NASA和波音的測(cè)試表明）增加方向舵效率使尾翼更小。
神奇的3D打印技術(shù)
從食品到化工，增材制造（或者說(shuō)3D打印技術(shù)），受到了各個(gè)行業(yè)的歡迎。雖然因?yàn)榘踩院涂煽啃苑矫娴挠绊�，航空業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的態(tài)度仍然謹(jǐn)慎，但航空業(yè)內(nèi)對(duì)這種技術(shù)的應(yīng)用速率也是前所未有的。
3D打印技術(shù)首先以制造復(fù)合材料進(jìn)入航空業(yè)，這種技術(shù)幫助實(shí)現(xiàn)了原型和一些低強(qiáng)度飛行部件的快速制造。但隨著金屬增材制造（金屬3D打印）流程的成熟，業(yè)內(nèi)對(duì)3D打印技術(shù)利用迎來(lái)了井噴式增長(zhǎng)。
航空業(yè)制造需要從已造部件上移除大量金屬，而增材制造可以大幅度降低昂貴金屬（如高強(qiáng)度輕金屬鈦和鎳片）原料重量與完成部件的比率。
首先航空業(yè)必須確保3D打印生產(chǎn)的部件和傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的部件一樣可靠，或者更可靠，以獲得行業(yè)認(rèn)同和適航許可。這正在成為現(xiàn)實(shí)：GE航空正在用這種技術(shù)生產(chǎn)燃油噴嘴，Avio Aero也在利用這種技術(shù)產(chǎn)生鈦-鋁渦輪片。
3D打印最初生產(chǎn)的部件利用激光或電子光束融化金屬粉末。但飛機(jī)構(gòu)架由許多更大的部件構(gòu)成，這需要更大工作容量的機(jī)器�？梢援a(chǎn)生更大部件的激光剝線機(jī)目前正在進(jìn)入生產(chǎn)。
3D打印技術(shù)已經(jīng)可以幫助人們優(yōu)化部件設(shè)計(jì)，使用料更少，成本更低，重量更小。隨著時(shí)間的發(fā)展，人們將可以利用3D打印技術(shù)控制部件全部材料的微結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)部件性能最大化，并且最終實(shí)現(xiàn)新材料定制生產(chǎn)。
在宇宙飛船上安裝3D打印部件已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，而硅谷新秀Made In Space公司正在探索在空間中實(shí)現(xiàn)3D打印生產(chǎn)的可能性——生產(chǎn)如反射器、支架或用以實(shí)現(xiàn)地面交流的光纖等部件。
頭戴式和觸摸顯示器
駕駛艙從來(lái)都是最新科技的秀場(chǎng)。如今商業(yè)市場(chǎng)正在掀起穿戴式科技的風(fēng)暴，對(duì)于航空業(yè)來(lái)說(shuō)，第一步就是發(fā)展可以最終取代平視顯示器的頭戴式近眼顯示器。
艾爾比特系統(tǒng)公司和泰雷茲集團(tuán)正在研發(fā)應(yīng)用于商業(yè)飛機(jī)（尤其是小型飛機(jī)）駕駛艙的頭戴式顯示器。艾爾比特系統(tǒng)公司目標(biāo)于2017年將其SkyLens頭戴式顯示器在ATR渦旋飛機(jī)上進(jìn)行認(rèn)證。NASA和歐洲研究人員目前在實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)技術(shù)的過(guò)程中也利用頭戴式儀器和傳感器檢測(cè)及躲避危害。
觸摸屏幕也正在進(jìn)入商業(yè)飛機(jī)的駕駛艙。洛克維爾·柯林斯公司為波音777-X生產(chǎn)了觸摸式屏幕，而航空電子生產(chǎn)商們也希望快速得到認(rèn)證以進(jìn)一步減少駕駛艙的工作量�；裟犴f爾公司正在研發(fā)可監(jiān)控大腦活動(dòng)的技術(shù)以感知飛行員的工作量是否過(guò)大或飛行員是否處于走神狀態(tài)，這一技術(shù)還有可能控制一些駕駛艙內(nèi)的功能。
電傳飛行控制系統(tǒng)如今越來(lái)越多地利用在小型飛機(jī)內(nèi)，這一系統(tǒng)引進(jìn)了飛行包線保護(hù)，今后將和未來(lái)的電動(dòng)輕量飛機(jī)相互促進(jìn)發(fā)展。FAA認(rèn)為未來(lái)將出現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)起降的飛行控制系統(tǒng)、“反墜毀”危險(xiǎn)躲避系統(tǒng)、4-D航道管理和超直觀顯示器等，這些都將減少駕駛艙對(duì)人類飛行員的需求。
商業(yè)化空間站
隨著貨運(yùn)需求越來(lái)越大，NASA正在著手建立一個(gè)商業(yè)近地軌道，預(yù)計(jì)載人飛行將于2018年開(kāi)始。目前，這條飛往太空的“鐵路”上只有國(guó)際空間站這一個(gè)目的地，但以后將會(huì)有更多。
按照計(jì)劃，國(guó)際空間站的運(yùn)行將持續(xù)到2024年。但一些企業(yè)家希望將這個(gè)空間站用作商業(yè)空間站的起點(diǎn)。國(guó)際空間站內(nèi)已經(jīng)存在私人領(lǐng)域的嘗試性活動(dòng)，比如NanoRacks將國(guó)際空間站用作其商業(yè)“立方衛(wèi)星”回收空間物體的發(fā)射平臺(tái)。畢格羅宇航公司的充氣式載人空間站原型也已經(jīng)在國(guó)際空間停泊了兩年。
畢格羅宇航公司正在和NASA談判以在國(guó)際空間站內(nèi)增加一個(gè)全尺寸的可擴(kuò)展型載人空間站，將其中的330平方米的內(nèi)部空間用來(lái)進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營(yíng)，同時(shí)計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)前兩個(gè)艙的發(fā)射。畢格羅宇航公司認(rèn)為軌道內(nèi)衛(wèi)星制造的前景廣闊。
新成立的Axiom Space公司計(jì)劃建立一個(gè)小型商業(yè)空間站，和畢格羅宇航的B330一樣，這個(gè)空間站在起初只有一個(gè)艙位聯(lián)接在國(guó)際空間站上，直到第二個(gè)安裝了太陽(yáng)能板和推進(jìn)器的空間艙到達(dá)并將其帶到更適于商業(yè)發(fā)射的較低軌道上去。
Axiom的鋁制載人空間站將基于國(guó)際空間站現(xiàn)有的空間艙進(jìn)行建造，但Axiom還有有更遠(yuǎn)的構(gòu)想。Axiom希望在未來(lái)10年內(nèi)建造一個(gè)自由飛行的輪轉(zhuǎn)式空間站，它會(huì)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)在輪環(huán)上制造重力。參見(jiàn)《2001：太空漫游》。
空中交通時(shí)代或?qū)⒌絹?lái)
無(wú)人駕駛汽車技術(shù)的進(jìn)步重新燃起人們對(duì)發(fā)展空中交通的希望，更簡(jiǎn)單、開(kāi)放的個(gè)人空中旅行成為陸地交通的另一種選擇，尤其在交通擁堵的城市區(qū)域更是如此。
無(wú)人駕駛飛行需要發(fā)展自動(dòng)飛行控制和空域管理技術(shù)，以及可以自動(dòng)躲避危險(xiǎn)和防碰撞所需要的傳感器和算法，因此無(wú)人駕駛飛行有望帶頭促進(jìn)這些技術(shù)的發(fā)展。
NASA等機(jī)構(gòu)認(rèn)為電力推動(dòng)、自控、交流和感知科技的融合產(chǎn)生了新的市場(chǎng)，硅谷數(shù)家新成立的公司和其它公司已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)相應(yīng)載體以應(yīng)對(duì)該市場(chǎng)的“按需流動(dòng)性”。
要出現(xiàn)普通人可以駕駛的空中出租車或完全自動(dòng)的載人飛機(jī)，我們可能還要等很多年。因?yàn)橄嚓P(guān)方面需要克服市場(chǎng)接受和認(rèn)證等重重困難，同時(shí)還要解決能源效率或噪音等問(wèn)題。
組裝線效率猛增
碳纖維復(fù)合材料降低了飛機(jī)的重量同時(shí)提升了性能，但也使生產(chǎn)更加困難，因?yàn)椴牧鲜呛筒考缴a(chǎn)的。生產(chǎn)商們希望未來(lái)飛機(jī)的建造效率更高、成本更低，目前的一個(gè)解決方向是減少?gòu)?fù)合材料生產(chǎn)使用的勞動(dòng)力和時(shí)間。
自動(dòng)化是主要驅(qū)動(dòng)力之一。如今自動(dòng)化纖維鋪放已經(jīng)開(kāi)始取代人工鋪放，而且在經(jīng)濟(jì)可行的情況下，自動(dòng)化帶狀鋪疊也進(jìn)入生產(chǎn)中。龐巴迪C系列飛機(jī)的碳纖維飛機(jī)就利用首先鋪疊易處理的干纖維然后在固化成形過(guò)程中注入樹(shù)脂的方式制造。
不同于預(yù)浸料坯（樹(shù)脂）的碳纖維，干纖維不需要控溫儲(chǔ)藏，并且能用來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的形態(tài)然后進(jìn)行樹(shù)脂傳遞塑模。因此材料外表可以被合成，并與紋理、條狀或其它形態(tài)共同成形從而簡(jiǎn)化組裝。
昂貴的固定工具作業(yè)可能成為生產(chǎn)瓶頸，這包括現(xiàn)今用來(lái)完成產(chǎn)品成形的高壓釜。無(wú)需高壓、在生產(chǎn)線上的真空袋和移動(dòng)爐內(nèi)就能完成成形過(guò)程的復(fù)合材料正在被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。
但要最小化復(fù)合壓層材料的維度變化，設(shè)計(jì)和流程進(jìn)步是必不可少的。要實(shí)現(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)勞動(dòng)密集的組裝線完全自動(dòng)化以及取消聯(lián)接部件的機(jī)加工等，新設(shè)計(jì)和新流程的應(yīng)用是至關(guān)重要的。
新設(shè)計(jì)工具、制造模擬軟件、流程控制、工具作業(yè)概念和機(jī)器人生產(chǎn)技術(shù)正在共同涌現(xiàn)（如歐洲Locomachs的研究項(xiàng)目成果），這讓實(shí)現(xiàn)符合材料生產(chǎn)成本和時(shí)間大幅度降低充滿了希望。
自適應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)
航空推進(jìn)器經(jīng)歷了兩次巨變：從螺旋槳到噴氣機(jī)，從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)到渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。第三次巨變正在到來(lái)：自適應(yīng)式或變周期式發(fā)動(dòng)機(jī)。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生兩種氣流（涵道內(nèi)和涵道外），而自適應(yīng)式發(fā)送機(jī)將擁有三種�？蛇m應(yīng)環(huán)境的扇片能夠通過(guò)內(nèi)核噴出更多氣流從而產(chǎn)生更強(qiáng)的推力，或者通過(guò)涵道導(dǎo)管推氣提升效率、降低燃油消耗，同時(shí)產(chǎn)生更多氣流冷卻飛機(jī)的系統(tǒng)。
三氣流渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)也可能用來(lái)實(shí)現(xiàn)未來(lái)的超音速商用飛機(jī)，其所帶來(lái)的推力、燃油效率和低噪音將能應(yīng)對(duì)環(huán)境方面的要求。
飛機(jī)將有新形狀
傳統(tǒng)的機(jī)艙加機(jī)翼式飛機(jī)是航空業(yè)的主流，但研究未來(lái)20到40年發(fā)展趨勢(shì)的人員認(rèn)為未來(lái)在這種配置下持續(xù)提高效率會(huì)遇到限制。一方面是因?yàn)楹辣仍龃�、引擎體積增加使引擎的安置位置成為疑問(wèn)，另一方面在于如何持續(xù)降低噪音使噪音的影響范圍處于機(jī)場(chǎng)內(nèi)。
相關(guān)人員正在研究其它可以安置更大體積引擎的位置，比如在機(jī)翼上方或尾翼上，以及機(jī)身可以遮擋扇葉和/或噴氣噪音的地方。后置引擎可以使機(jī)翼更潔凈，從而更大程度利用可降低拉力的層流。另一種設(shè)想是飛機(jī)安裝支架式機(jī)翼，這能使機(jī)翼更長(zhǎng)、表面比率更高，從而降低拉力。
不同于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)有將渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)推進(jìn)器內(nèi)嵌入尾翼與機(jī)身邊緣層合并，并重新利用飛機(jī)尾流以減少拉力。著名的例子如Aurora Flight Sciences和麻省理工學(xué)院為NASA設(shè)計(jì)的“雙-雙”D8以及德國(guó)Bauhaus Luftfahrt發(fā)展的推進(jìn)式機(jī)艙概念。
更不走尋常路的設(shè)計(jì)是融合式或混合式機(jī)翼機(jī)身（BWB/HWB），這種機(jī)翼的空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)效率更高。有人懷疑這種設(shè)計(jì)不適于搭載乘客，但很可能成為未來(lái)的貨運(yùn)/空運(yùn)機(jī)形狀。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、開(kāi)式轉(zhuǎn)子或分布式推進(jìn)器可能被安裝在機(jī)艙上方，讓寬闊的機(jī)身提供良好的遮蔽效果。
超高速將成現(xiàn)實(shí)
在幾十年斷斷續(xù)續(xù)的研發(fā)后，吸氣式超音速推進(jìn)器正在慢慢變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。但要讓吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)在起跑后加速到5馬赫以上的時(shí)速，并在可重復(fù)利用的初期于近地軌道上進(jìn)行空中監(jiān)測(cè)或載客，我們還有很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的路要走。
空間飛行器可以利用如英國(guó)Reaction Engines公司研發(fā)的SABRE動(dòng)力裝置，這一發(fā)動(dòng)機(jī)擁有吸氣運(yùn)行和火箭運(yùn)行兩種模式。在大氣層內(nèi)，吸入的空氣由一個(gè)熱交換器預(yù)先冷卻，然后在火箭內(nèi)和液體氫混合燃燒。在大氣層外，SABRE可以變成一個(gè)傳統(tǒng)的火箭。Reaction Engines計(jì)劃在2020年建造一個(gè)全尺寸SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)原型并進(jìn)行地面測(cè)試。
太空太陽(yáng)電能推進(jìn)裝置
人類對(duì)太空的探索距離越來(lái)越遠(yuǎn)，而化學(xué)動(dòng)力推動(dòng)器的限制使人們不得不尋求其它支持技術(shù)，其中就包括太陽(yáng)能電動(dòng)推進(jìn)器。
就火星探索而言，由于航行時(shí)間長(zhǎng)，宇航員到達(dá)之前必須在火星預(yù)設(shè)其所需的裝備和物資。太陽(yáng)能電動(dòng)推進(jìn)器能以緩慢但高效的方式將體積較大的物資帶進(jìn)軌道并最終達(dá)到火星表面。
由于安裝了高能太陽(yáng)能板帶動(dòng)的電動(dòng)推進(jìn)器，太陽(yáng)能電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)的推動(dòng)力相比于化學(xué)動(dòng)力推進(jìn)器要小得多，但效率卻可達(dá)后者的10倍。這大大地減少了所需的推進(jìn)物和發(fā)射物料，因此是運(yùn)送裝備到火星的實(shí)用選擇。
此外，核熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)也是未來(lái)航天器的理想選擇。核熱火箭在核反應(yīng)器內(nèi)將液體氫加熱，并將其噴出火箭罩從而制造推力。在資金允許的情況下，NASA希望在2022到2024年內(nèi)對(duì)一個(gè)小型核熱火箭進(jìn)行測(cè)試，并于未來(lái)10年內(nèi)在月球探測(cè)中對(duì)核熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行飛行測(cè)試。
駕駛艙視景系統(tǒng)再升級(jí)
合成視景系統(tǒng)（SVS）和增強(qiáng)視景系統(tǒng)（EVS）在大型商業(yè)飛機(jī)的駕駛艙內(nèi)很常見(jiàn)，這些系統(tǒng)能幫助飛行員在可見(jiàn)度低的情況下安全降落�，F(xiàn)在，結(jié)合了以上兩種系統(tǒng)的綜合視景系統(tǒng)（CVS）也進(jìn)入人們的視野，這一系統(tǒng)旨在提升飛行員的情景意識(shí)以及時(shí)刻可靠性。
增強(qiáng)視景系統(tǒng)利用一個(gè)前視紅外傳感器增強(qiáng)飛行員對(duì)外部世界的觀察，外界情景通常會(huì)投射在頭戴式顯示器上。合成視景系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)外界進(jìn)行虛擬式顯示，通常顯示在平視顯示器上，但也能在頭戴式顯示器內(nèi)與增強(qiáng)視景系統(tǒng)相結(jié)合。
隨著低成本非致熱傳感器和多光譜傳感器（從紅外長(zhǎng)波到光學(xué)短波）的發(fā)展，增強(qiáng)視景系統(tǒng)也得到了巨大發(fā)展。艾爾比特系統(tǒng)公司的ClearVision系統(tǒng)擁有6個(gè)包括短波紅外和可見(jiàn)光的傳感器，研發(fā)人員正在擴(kuò)展該系統(tǒng)以探測(cè)如火山灰等其它威脅安全的因素。
長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，安裝在無(wú)人駕駛飛行器上用以自動(dòng)探測(cè)躲避其它物體的傳感器和系統(tǒng)有望進(jìn)入人工駕駛飛行器內(nèi)，畢竟，未來(lái)的空域?qū)⒃絹?lái)越復(fù)雜，交通工具也將多樣化，這些都能成為幫助飛行員安全駕駛的利器。
商業(yè)飛機(jī)超音速飛行
商業(yè)飛機(jī)發(fā)展的焦點(diǎn)一直是在亞音速飛行的基礎(chǔ)上提高燃油效率，但提高速度如今再次進(jìn)入人們的視野。NASA正在研究將聲爆最小化，從而去除這個(gè)在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境上限制超音速飛機(jī)運(yùn)營(yíng)的重要原因。但減少機(jī)場(chǎng)噪音和提升巡航效率方面也需要更多研究。
NASA計(jì)劃在2019年對(duì)安靜超音速交通（QueSST）的X飛機(jī)進(jìn)行測(cè)試。這一飛機(jī)的外形經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的特殊設(shè)計(jì)，目的在于將聲爆降低到大眾可以接受的程度。屆時(shí)，人們對(duì)測(cè)試航班的回應(yīng)評(píng)價(jià)可能會(huì)成為促使管制者取消超音速飛機(jī)禁令的開(kāi)端。
Aerion公司等生產(chǎn)商認(rèn)為不久的未來(lái)將出現(xiàn)超音速商務(wù)機(jī)市場(chǎng)，但灣流、波音和其它生產(chǎn)商則認(rèn)為除非將聲爆降低到75分貝這種程度，否則超音速商務(wù)機(jī)或小型客機(jī)在經(jīng)濟(jì)方面都不具有吸引力。
研究證明，超音速飛機(jī)從倫敦飛往悉尼只需2小時(shí)，不過(guò)，要想在商業(yè)上可行，研究人員還需研發(fā)出符合安全、可靠性和效率要求的推進(jìn)系統(tǒng)。
電力夢(mèng)想或許將成真
雖然發(fā)展仍處于初步階段，但電動(dòng)推進(jìn)裝置吸引了很多人的注意力。有了如今的鋰離子電池，全電動(dòng)力飛機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，但再大一些的飛機(jī)可能需要混合推動(dòng)力裝置，比如通過(guò)低溫降溫超導(dǎo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)分布式扇片的渦輪電動(dòng)發(fā)電機(jī)。
如今市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)全電動(dòng)兩座訓(xùn)練機(jī)，混合電力四座飛機(jī)也即將面世。NASA計(jì)劃在2020年以前研發(fā)出9座的“細(xì)長(zhǎng)型”通勤機(jī)。歐洲和美國(guó)的研究者認(rèn)為在2030年前可以研發(fā)出100座以下的混合電力客機(jī)。但這些都需要能源儲(chǔ)存方面出現(xiàn)突破性發(fā)展。
電動(dòng)力利用可再生能源，因此可以實(shí)現(xiàn)零碳排放，此外，電動(dòng)力還可以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的新異構(gòu)型，使分布式推進(jìn)力與空氣動(dòng)力互相結(jié)合互相促進(jìn)作用。想想吧，從多轉(zhuǎn)子、可垂直起降的空中出租車到在尾翼安裝嵌入式發(fā)動(dòng)機(jī)、利用尾流降低拉力的大型客機(jī)，多酷！
低緯度商業(yè)飛行平臺(tái)
平臺(tái)和負(fù)載能力方面的提升將促使小型無(wú)人機(jī)進(jìn)入諸多新興的低維度市場(chǎng)，比如基礎(chǔ)設(shè)施檢查到包裹快遞，而商業(yè)方面更大、負(fù)載力更強(qiáng)的平臺(tái)也有望成為現(xiàn)實(shí)。
其中一種是可以在平流層內(nèi)停留數(shù)天或數(shù)周的高緯度耐久型飛機(jī)，這種飛機(jī)可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、災(zāi)后恢復(fù)通訊及導(dǎo)航或?qū)崿F(xiàn)遙感功能，而且比衛(wèi)星更廉價(jià)，反應(yīng)速度更快也更敏銳。
臉書和谷歌正在研發(fā)天陽(yáng)能平流層無(wú)人機(jī)，歐洲也在以兩種不同的方式研發(fā)這種“準(zhǔn)衛(wèi)星”。泰雷茲Alenia Space研發(fā)的平流層巴士自動(dòng)飛船可以在空中停留一年，預(yù)計(jì)于2020年前進(jìn)入市場(chǎng)。（編譯自《航空周刊》）