作者：肖剛

　　想象一下，一架飛機一直在天上飛行，從來都不落地，是不是很酷？當然，這并不是一件容易的事情。想要讓飛機長時間不落地，就要保證有足夠的燃料補給，也就是能量來源。

　　2006 年 2 月，史蒂夫·福塞特駕駛“環(huán)球飛行者號”噴氣式飛機創(chuàng)造了不間斷不加油飛行的世界紀錄：76 小時 45 分鐘，42 469 千米

　　有一種飛機是靠接收微波來開動的，叫作微波動力飛機。微波就是微波爐里用來熱飯菜的電磁波，它攜帶著能量，因此既可以加熱飯菜，也可以給飛機提供動力。微波動力飛機不帶燃料，只有一臺直流電動機和微波接收整流裝置。起飛時由蓄電池為電動機供電，待升高到空中后，電池關閉，地面上的微波發(fā)生器通過碟形天線發(fā)射微波，飛機上的特殊天線接收到微波并將其變成直流電，驅(qū)動電動機帶動飛機螺旋槳旋轉(zhuǎn)，這樣飛機就靠微波作動力飛行了。這種飛機的飛行高度與地面微波的功率有關。

　　微波動力飛機重量輕，工作效率高，由于飛機所需的電能是由地面供給，因此它在空中飛行可不受燃料的限制而長時間飛行。它在軍事上可作為預警機使用。在民用方面，這種飛機可用來進行農(nóng)業(yè)監(jiān)測、天氣預報等，還可以裝上雷達和通信設備，作為廣播、電視、通信的天上中轉(zhuǎn)站。但是目前微波飛機的能量傳輸效率還比較低，還處于實驗階段。

　　另一種不落地飛機的構想就是使用太陽能。從理論上說，只要能追上地球自轉(zhuǎn)的速度，使自己永遠暴露在陽光照耀下，太陽能飛機就能永久飛下去，直到部件達到壽命極限。但實際上，飛機要跟上地球的腳步，需要以接近2倍聲速飛行，這只有在已經(jīng)退役的“協(xié)和”超聲速客機上才能體驗到。因此，現(xiàn)實的太陽能飛機還必須面對黑夜的挑戰(zhàn)。太陽輻射的能量密度很小，為了獲得足夠的能量，飛機上應有較大的接受陽光的表面積，以便鋪設太陽能電池。因此太陽能飛機的機翼面積較大，重量也較重。

　　“太陽驅(qū)動號”太陽能飛機

　　2003年，瑞士探險家貝特朗·皮卡爾提出了太陽能飛機環(huán)球飛行構想，計劃經(jīng)過5次起降實現(xiàn)環(huán)球晝夜飛行。皮卡爾的團隊制造了一架“太陽驅(qū)動號”太陽能飛機，其細長的翼展有63.4米，上面裝了大約1.2萬塊太陽能電池片。這些太陽能電池不僅要為飛行提供動力，還要給400千克的鋰電池充電，以使飛機在夜間正常飛行。整架飛機重1.6噸，相當于一輛中型轎車。

　　美國國家航空航天局的“太陽神號”太陽能飛機

　　2010年4月7日，“太陽驅(qū)動號”首飛成功。2010年7月，“太陽驅(qū)動號”成功實現(xiàn)了24小時不間斷飛行。2012年6月，它完成了首次洲際飛行，從歐洲飛到非洲。到目前為止，太陽能飛機最長連續(xù)飛行時間的紀錄由“太陽驅(qū)動號”創(chuàng)造，它在9千米的高空飛行了26小時 10分19秒。

　　2013年5月初，“太陽驅(qū)動號”從美國西海岸的舊金山附近起飛，開始向東跨越美國的飛行。2015年，“太陽驅(qū)動號”將嘗試環(huán)球飛行。

　　不過，雖然飛機可以長時間不落地，但飛行員卻不能永遠不回家。為了滿足人們對于不落地飛機的需求，世界各國普遍發(fā)展了長航時無人機。

　　美國的“全球鷹”屬于典型的長航時無人機，它可以輕松執(zhí)行12小時以上的超長任務。由于取消了飛行員，與人相關的設備都可以取消，從而大大減輕了飛機的重量。例如，不用帶氧氣，也無需設置增壓座艙，環(huán)境控制系統(tǒng)只需要考慮設備要求。而且，無人駕駛飛機不必承擔損失飛行員的風險。

　　在總體布局上，幾乎所有的長航時飛機都采用細長的平直機翼。這種機翼雖然不適合高速飛行，但在低速狀態(tài)下卻擁有很高的升阻比，并且十分適合高空長時間飛行。除此之外，長航時無人機還廣泛采用復合材料，以求降低飛機重量，延長飛行時間。

　　“全球鷹”長航時無人機

　　保證長航時飛行的另一個要點是提高載油系數(shù)，即燃料重量占飛機起飛重量之比。事實上，美國航空航天設計師魯坦20世紀80年代在設計“航海家”飛機時，為了實現(xiàn)歷史性的不加油環(huán)球飛行，就采用了極端高的載油系數(shù)。這架飛機最大起飛重量中超過72%是燃料?！叭蝥棥币膊捎昧祟愃频脑O計，而且由于不載飛行員，可以載更多的燃料，其載油量在6.5噸左右，載油系數(shù)大約是63%。目前，空中自動加油技術還在完善過程中，“全球鷹”沒有配備相應的設備。為進一步提高航時和航程，美國未來很可能會給“全球鷹”這樣的無人機增加空中加油能力。一旦具有了這樣的能力，“全球鷹”有望在空中逗留3天以上。

　　為了能夠更有效地利用燃料，“全球鷹”還采用了高性能的小型渦扇發(fā)動機。該發(fā)動機具有很高的可靠性和燃油經(jīng)濟性。在上述氣動布局、高載油系數(shù)和高性能發(fā)動機的保證下，“全球鷹”的最大航程可超過25?900千米，自主飛行時間長達約42小時，可以完成洲際飛行。2001年4月，“全球鷹”完成了從美國到澳大利亞的越洋飛行創(chuàng)舉，表現(xiàn)了非常強勁的洲際偵察能力和自動部署能力。