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张聚恩/文进入21世纪以来,在航空工程的旺盛需求牵引,以及相关科技领域持续进步的双重推动下,航空技术正在加快发展。相关领域的技术突破层出不穷,其中一些项目有可能对航空工程发展引发重大影响,甚至颠覆性作用,这是航空工程技术的动力之源,也是做好未来发展战略布局与谋划的基础。为切实推动科技创新,我们需要对这些新技术进行辨析、预判与部署。我尝试着做一些初步分析,从宏观领域着眼,进而提出六大技术群。不排除航空行业自身正在开展的新技术研究,但侧重于对航空行业以外的技术进展进行评述,切入点是这些技术对航空可能产生的影响。实为管见,意在倡导一种思想方法。见仁见智,旨在引发大家的思考。宏观领域的图像描述首先,从宏观领域,主要从能量类、物质类、信息类和综合类这四大领域来观察,有可能对航空产生重大影响、催生航空新技术的有关内容与属性可概略描述如下。(1)能量类——获取新能量样式是工业革命的动因,人类在此领域的技术进步体现在两个方面,第一,寻新,即不断探索新的可支配自然资源,第二,用好,即探究能量利用的最大化方式;这两者往往不可分割。航空是新能源、新动力的直接受惠者,处于新时代的航空正急切期盼在此领域的新突破。(2)物质类——人类在物质类技术领域的革命性进步源于对物质既向微观尺度、又向极度宏观的逐步深入的认识,以及对物质的掌控应用;在某种意义上,航空发展史也是一部材料发展史,破解诸如结构质量约束难题、构建航空器新物理形态,其最大的希望在于具有全新性能的新材料发现与应用。(3)信息类——信息技术领域的进步将在计算机、人工智能、量子技术等方面展开,一系列新成就将带动社会文明进程,加速信息的扩展、传递、融合与应用;作为高速交通工具的航空器,在与先进通信技术联袂后,必将激发出超乎想象的性能与功能。(4)综合类——对于能量、物质和信息领域知识与技术的综合利用,将出现如仿生工程、基因工程等为代表的重大工程,对于提升人类自身的认知和行为能力,提高社会财富的创新速度与效率,将产生不可估量的作用;由此,不仅会推动航空器的技术进步,更会改变航空工业的组织样式与流程,创造出令人惊叹的生产力。六大技术群的图像描述根据上述宏观认识和航空的主要需求,对有可能引发航空创新、特别是跃变式创新的新技术群,可做出按重要性排序的初步辨析。我认为,对未来航空发生革命性影响,排在第一位的是新动力,一如我对人类历史上几次工业革命的真正动因的认识,也一如我对航空发动机不仅驱动了航空器的发展,也驱动了整个航空产业诞生和壮大的认识。在新材料、制造(两者深度交融)和新控制技术方面,正呈现技术进步快速积累、量变促成质变的局面,其重要性亦不可小觑。虽然其引发影响的深度不及新动力,但在时间序上有可能“优先”。在后十数年,甚至更长时间里,不断发生在身边,带给我们欣喜的将主要是来自这些领域的突破与进步。以下,对我心目中的、有可能对航空产生重大影响、甚至是颠覆性影响的六大技术群——新动力、新材料、新控制、新制造、新飞行原理和新概念布局、信息与量子应用,做一个粗线条的图像描述。这一描述是基于个人有限的知识与经验储备,尽量使用一些较新的动向资讯,对形成的初步认知进行阐释。(1)新动力技术群在里,我对航空动力领域当前的技术发展重点做过分析,主要是变循环/自适应发动机、电推进/混合推进与分布式推进,而从根本上改变现有主流动力样式的变革尚未到来。但为了未来更广阔领域的持久、高速飞行,为了应对化石类燃料终将竭尽的局面,必须探秘求新,包括研究与应用新能源,如小型核动力技术、储能新技术、太阳能高效利用等,以及新推进原理研究和基于新能源的新动力样式。未来航空迫切需要新的推进原理以及新概念推进理论与方法,破译引力本质,探索反引力技术,突破重力场和大气层的束缚,进行反引力推进系统研究;开展反物质研究,以提供超高密度的能量源;寻找新能源,进而改变航空动力样式等。年初,美国麻省理工学院(MIT)研究人员研制出一架颠覆传统动力系统的飞机。试验机重2.45千克、翼展5米,机翼下不是传统的引擎,而是布列数排、由非常细的导线组成的两组电极。一组在机翼前面,一组在机翼后面。在前后两极分别施加正、负伏特的电压,用这个电场去电离极间大气中的氮。生成的氮离子从正极奔向负极,与中性空气分子相互碰撞,产生推动飞机前行的“离子风”,飞行器以每秒4.8米的速度飞行了10秒钟,飞行约60米。这次飞行被认为是航空史上首次固态(无动部件)动力装置的验证飞行。MIT的新装置虽动力微小,工程化为时尚远,但确为全新概念,称其有“石破天惊”之义,并不过分。未来的飞行不必一定要靠螺旋桨或涡轮机之类的动力,完全可能像在影片《星际迷航》里看到的,带着神秘的蓝色辉光、在空中悄然滑行。我国南航、北航等也有类似研究,不过主要不是作为推进的动力源,而是作为控制力,参与飞行控制,相对更接近工程实用。MIT、南航、北航的新驱动机制,不管是作为推进力,还是控制力,都是采用建立电场、电离空气、加速空气这样的技术思路,但需要提高推力密度,即单位面积上可产生的推力,以逐步达到工程实用的量值。新储能技术因其对航空可能产生重大影响而引起

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