近日，麻省理工學(xué)院的研究人員制造出了一架小飛機(jī)，并在一家體育館內(nèi)自主飛行了60米。這架飛機(jī)身長(zhǎng)5米，沒(méi)有安裝航空發(fā)動(dòng)機(jī)，且飛行起來(lái)完全是無(wú)聲的。它是由帶電空氣分子碰撞而成的“離子風(fēng)”提供飛行所需的推力。實(shí)驗(yàn)人員表示，“離子風(fēng)”飛機(jī)的出現(xiàn)，可能成為未來(lái)航空的一種新模式，引發(fā)一場(chǎng)新的技術(shù)革新——未來(lái)人們將聽(tīng)不到飛機(jī)飛過(guò)的轟隆聲，機(jī)場(chǎng)附近也會(huì)一片安寧。

不止于當(dāng)下的進(jìn)步精神，促使著人類不斷發(fā)展，在過(guò)往的歷史上，從18世紀(jì)初，以蒸汽機(jī)為代表的技術(shù)革命，實(shí)現(xiàn)了手工勞動(dòng)向動(dòng)力機(jī)器生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的重大飛躍；1870年開(kāi)始的以電力大規(guī)模應(yīng)用為代表的工業(yè)革命，將光明帶到了千家萬(wàn)戶；20世紀(jì)四五十年代到現(xiàn)在，以計(jì)算機(jī)為代表的信息技術(shù)、數(shù)字化革命，徹底改變了整個(gè)人類社會(huì)的運(yùn)作模式，是人類歷史上規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的科技革命。每一次技術(shù)的爆炸式革新都徹底改變了人類的生活方式。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為人類科技創(chuàng)新中最耀眼的明珠之一，是人類智慧的璀璨結(jié)晶。航空動(dòng)力從一百多年前的內(nèi)燃機(jī)上天，到活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)治天空，再到噴氣式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，然后是渦扇、渦槳等全譜系發(fā)動(dòng)機(jī)的登場(chǎng)，再到現(xiàn)如今的不依賴航空發(fā)動(dòng)機(jī)也能飛翔的新型“離子風(fēng)”技術(shù)，也經(jīng)歷了太多歷史性的變革。

  蒸汽的力量  

1842年，第一次工業(yè)革命期間，英國(guó)工程師威廉姆·薩繆爾·亨森提交了一份具有劃時(shí)代意義的專利申請(qǐng)。在這份申請(qǐng)中，他充滿激情地寫道：“這是一種以蒸汽為動(dòng)力的，能夠把信件、乘客或者其他物品通過(guò)空中從一個(gè)地方送到另一個(gè)地方的設(shè)計(jì)。”他的專利如今已經(jīng)被認(rèn)定為世界上第一個(gè)有關(guān)重于空氣的飛行器的專利，并且是世界上最早詳細(xì)闡述航空發(fā)動(dòng)機(jī)重要性的專利。

1842年末，亨森制作了一個(gè)翼展為6米的模型。隨后，他在1845年6月，推出了一架巨大的固定翼飛機(jī)。該機(jī)長(zhǎng)26米，主翼面積418平方米，輔助機(jī)翼面積140平方米。亨森給該機(jī)配備了一臺(tái)功率為20kW的蒸汽機(jī)。然而，亨森的“空中蒸汽機(jī)”始終沒(méi)能飛上藍(lán)天。不過(guò)，這臺(tái)蒸汽機(jī)則成為了世界上最早的航空發(fā)動(dòng)機(jī)概念機(jī)。

  夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)  

 

1903年，電力的應(yīng)用在歐洲普及，而這一年，人類在經(jīng)歷61年等待后終于夢(mèng)想成真，萊特兄弟設(shè)計(jì)的“飛行者1號(hào)”飛上了藍(lán)天。而驅(qū)動(dòng)這架飛機(jī)螺旋槳的是一臺(tái)擁有12馬力功率的活塞式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其僅重82千克。而從1903年到1943年這40年間，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上得到了全面的應(yīng)用，著名飛機(jī)型號(hào)有容克斯W33型客郵運(yùn)輸機(jī)、日本“零式”戰(zhàn)斗機(jī)、P-51“野馬”戰(zhàn)斗機(jī)等。

  一代更比一代強(qiáng)  

然而，隨著人類腳步的前進(jìn)，還是發(fā)現(xiàn)了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的極限。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，在V型發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)缸發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)逐漸把發(fā)動(dòng)機(jī)潛力挖掘到極致的時(shí)候，提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率的代價(jià)就是大幅增加發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，因此，以螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)，其飛行速度面臨瓶頸。

1939年8月27日，人類歷史上第一架噴氣式飛機(jī)He178起飛，該飛機(jī)由德國(guó)飛機(jī)設(shè)計(jì)師亨克爾研制。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不同的循環(huán)方式，打破了傳統(tǒng)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作理念。之后，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)得到了應(yīng)用，而第一次投入實(shí)戰(zhàn)的噴氣式飛機(jī)是德國(guó)生產(chǎn)的梅塞施密特Me262戰(zhàn)機(jī)。1944年7月25日，Me262首次與皇家空軍一架“蚊”式飛機(jī)相遇，“蚊”式偵察機(jī)在慕尼黑上空9000米高度飛行，之前，英國(guó)飛行員根本不害怕德國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)，通常它們爬到這個(gè)高度的時(shí)候早就沒(méi)勁了。因此當(dāng)他扭頭發(fā)現(xiàn)身后400米處出現(xiàn)了一架敵機(jī)的時(shí)候，多少有點(diǎn)驚訝，更令他驚訝的是，這架飛機(jī)竟然沒(méi)有螺旋槳！這就是首次與德國(guó)Me262飛機(jī)遭遇的盟軍飛行員回憶。

噴氣式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)馔ㄟ^(guò)與大氣的作用產(chǎn)生推力，相比活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)先由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能然后再轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)動(dòng)力的方式來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生推力的方式更直接，同時(shí)，其效率也可以更高。

  百尺竿頭更進(jìn)一步  

而隨著時(shí)代的發(fā)展，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)概念的出現(xiàn)，給噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展帶來(lái)了新的活力。這種將空氣的流道分為內(nèi)外兩個(gè)涵道的做法，更加充分地利用了讓渦輪和風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的能量，提升了燃油利用率。　

世界首臺(tái)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是英國(guó)的羅爾斯?羅伊斯公司于1953年研發(fā)成功的“康維MK-508”。這個(gè)經(jīng)過(guò)十一年孕育的難產(chǎn)兒有著當(dāng)時(shí)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)望其項(xiàng)背的性能。“康維”采用了雙轉(zhuǎn)子前風(fēng)扇的總體結(jié)構(gòu)，函道比為0.3，推重比為3.83，地面臺(tái)架最大推力為7945公斤，高空巡航推力為2905公斤，最大推力時(shí)耗油量為0.735千克/小時(shí)/千克，壓氣機(jī)總增壓比為14，風(fēng)扇總增壓比為1.90。

進(jìn)入21世紀(jì),隨著人類第三次工業(yè)革命的到來(lái)，科學(xué)技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展，航空動(dòng)力發(fā)展也越來(lái)越強(qiáng)大，以F100和RB-199、AL-31為代表的航空發(fā)動(dòng)機(jī)其渦輪前溫度達(dá)到了1700K（開(kāi)爾文），其推重比也大多在7.5和8之間。而后，工程師對(duì)推重比的追求開(kāi)始白熱化，而高溫合金和先進(jìn)涂層技術(shù)的發(fā)展更是促使噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度向2000K邁進(jìn)，以F119和EJ200為代表的發(fā)動(dòng)機(jī)紛紛開(kāi)始準(zhǔn)備跨越推重比10這個(gè)大門檻。

  The Future 

長(zhǎng)江后浪推前浪，每一次人類科學(xué)技術(shù)的更新，都改變著人類曾經(jīng)固有的理念、慣有的生活方式，那么航空動(dòng)力的未來(lái)在哪里？沒(méi)有人能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出。而試驗(yàn)成功的不依賴航空發(fā)動(dòng)機(jī)，依靠“離子風(fēng)”飛行的飛機(jī)試驗(yàn)，是否會(huì)引發(fā)一場(chǎng)新的航空動(dòng)力技術(shù)革命呢？讓我們拭目以待。