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未来的飞机都会发着光的?

那个奇怪的、闪光的飞行物是UFO?是天外流星?不,那是最新的等离子体飞机。

那个奇怪的、闪光的飞行物是UFO?是天外流星?不,那是最新的等离子体飞机

这是1991年7月一个晴朗的夜晚,月光溶溶,群星璀璨。大约凌晨1点,一个闪光的飞行物忽然从美国加利福尼亚州爱德华空军基地上空划过,飞行物越飞越快,很快就消失在天际,不过有幸被两位摄影家拍下了照片。

起先,摄影家以为是陨石,但并不见当地报道,于是他们把胶卷拿给加州理工大学的物理学家分析。物理学家从飞行物的运动轨迹猜测,这是一架飞机,而那闪耀的光可能是类似等离子体的东西。等离子体是气体电离之后,由离子和电子组成的物质,比如在氖灯中以及太阳的表面,发光的都是等离子体。难道美国空军在试验由等离子体包裹的飞机?

由于这是军事机密,我们至今仍不知真相,但这个猜测是非常有可能的。因为自这次事件之后近20年来,越来越多的迹象表明,美国空军一直在研制一种新型隐形轰炸机。这种飞机飞行时,机翼上裹着一层等离子体。这层等离子体可以吸收雷达波,使雷达无法发现飞机。而且研究表明,给飞机裹上一层等离子体,除了能够实现隐形,还会带来很多的好处。

等离子体减小了飞行阻力

等离子研究起步于半个世纪前美苏两国还在太空军备竞赛时期。那时,科学家们对太空舱返回地球时发生的事情很感兴趣。他们发现,当太空舱进入高层大气,会与大气摩擦,把周围的气体加热,使得许多空气分子电离,于是外面裹上了一层等离子体的“外衣”。

不论高速还是低速飞行的物体,一旦裹上一层等离子“外衣”,很多行为就与平常大不一样。实验表明,等离子体会减小空气阻力。1970年代的一个实验表明,以超音速飞行的钢球上,要是裹上一层等离子体,阻力可以减少近1/3。

那么,等离子是如何减小飞行阻力的呢?

我们拿飞机为例。飞机在飞行时,最靠近机翼上表面的空气层也在流动。这一层空气如果流动时能保持平滑,无形中就起到“润滑”的作用,减小机翼跟空气之间的摩擦力。但实际上,这层空气是不容易保持平滑的,被破坏之后就形成湍流。据调查,湍流至少要对1/3的飞行阻力负责。但要是裹上一层等离子体,等离子体可以加速机翼表面的空气流动,避免湍流的形成,从而达到减阻的目的。

据计算,采用等离子体技术,能把飞机飞行时的空气阻力减少约30%,相当于节省燃油约5%。采用这项技术,光美国一年就可节省燃油约15亿升,相当于每年减少碳排放500万吨。

给飞机“瘦身”

在实际的飞机上,为了在低速飞行时抑制湍流的形成,机翼上每隔一段距离便安装有像鱼鳍一样竖起的叶片,叫辅翼。这些辅翼在飞机低速飞行时固然能够减小阻力,但当飞机全速飞行时,反而增加了阻力,但你又不能随便把它们拆下来。而在机翼上安装了等离子体发生器之后,这些辅翼就没必要了。这就达到了“瘦身”的目的。

其实,除了辅翼,采用等离子体技术之后,飞机上还有许多机械装置都可节省下来。譬如,为了在转弯时用来改变倾斜度,飞机上还装有副翼。但采用等离子体技术之后,副翼的这项功能可以简单地通过关闭一侧机翼上的等离子体发生器来实现。同样的道理,飞机的方向舵和升降舵也可以在采用等离子体技术之后省去。

采用等离子体技术还会带来不同寻常的好处。据估计,目前大约1/4的空难是由机械故障引起的,尤其是那些可调的部分,如辅翼、副翼、升降舵、方向舵等,而且这些部件维护起来费用昂贵。等离子体控制的飞机没有了这些装置,不仅降低了维护费用,而且意味着更加安全。

此外,因为等离子体控制系统比机械装置工作要快得多,这让飞机能够对气流变化做出迅速的反应,使飞行更加平稳。

目前,欧美等国家都投入了大量的资金和人力从事等离子体在航空方面的研究,在无人飞机上已取得重要进展。不过,你不要指望你能很快坐上等离子体的飞机航班。毕竟这项技术在载人飞机上还不成熟,万一失灵的话会危及人员的生命安全。

飞机让闪电开道

为了减小飞行阻力,一位美国科学家还提出一个惊世骇俗的设想:让闪电开道。这个设想也是基于等离子体可以减小飞机阻力这一科学事实。

他的设想是,在飞机上安装高功率的激光,激光照射在前方的航道上。激光所照之处,空气都被电离了,形成一条窄窄的等离子细缝。

然后让飞机上的电容器放电,电流通过这根导电的等离子细缝,赶在飞机之前,迅速往前方传导,迫使这条窄窄的细缝爆炸式地膨胀,这种行为很类似闪电。于是,在飞行前方就形成了一个无形的、阻力更小的低气压“管道”。飞机就沿着这条“管道”飞行。

据计算,通过这种办法,一架飞机以5倍音速飞行,可以减小90%的空气阻力,即使低于音速飞行,也至少可减小10%的阻力。

这样的低气压“管道”还可以带来其他一些好处。例如,通过改变“管道”的形状,飞机可以不需传统的机械控制系统,直接用“管道”来导航。此外还可以减少噪声,使飞行更加平稳。

不要以为上述想法是天方夜谭,事实上这是可行的。目前的困难在于等离子体细缝爆炸之后开辟出来的低压“管道”,不能保证是一条笔直的管道,更多的时候像闪电一样七岔八拐。而我们所要求的航班飞行路线,当然是要笔直的。

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