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我们要是一谈论到外星人的话题,就经常会想到像圆盘一样的飞碟。其实我们人类在很早以前就已经开始研制飞碟了,也就是所谓的碟形飞机,可以追溯到第二次世界大战,但70多年过去了,人们所看到的飞机大多数都不是飞碟形状的,可见飞碟的研制的确拥有很大的难度。
但飞碟的话题又时不时地伴随着外星人的话题出现在大众里面,一般都代表了高科技的水平,可见人们对于飞碟也是比较向往的。既然如此,那么飞碟的难点又在哪里呢?
既要满足垂直起降,又要满足水平飞行,气动设计难度大
对于飞碟的发展历史,最早具有文献记载的,就是亚瑟·萨克的AS-6试验机,这还是一架小型的轻型飞机,在第二次世界大战爆发之前,就已经即开始制造。
飞碟首先就是要满足垂直起降这个优点,因为借助跑到来滑翔起飞的飞机,通常都需要长长的跑道才可以起飞,而且飞机的起飞重量要是越重的话,所需要滑行的距离就越长。而飞碟拥有垂直起降的优势,就可以克服这一现实的难点。
所以在二战期间,有一些技术人员就已经开始针对碟形飞机的机翼展开了研究,并且在吉斯·沃特的领导下,最终产生了“沃特飞行烙饼”,就是一款基于空气动力学,并设计成为圆盘形状的飞机。
也因为这次设计成为圆盘的形状,所以机身各部位的质量分布都相对比较均匀,在实行垂直起降方面的确拥有它独到的优势。但它的翼展(侧边长度)与大弦长(前后长度)的机翼,都不是特别的符合气动设计的要求,由于诱导阻力比较大,也造成了性能比较差。
为了避免这个问题的出现,通常都会将机翼设计得比较长,而且翼尖也会逐渐变细变成一个点,所以在“烙饼”上所显现出来的缺点也是非常明显,使这个圆盘飞机拥有比较长的机翼,但却拥有比较低的载荷。
虽然“烙饼”还是可以允许在航空母舰上起飞,但为了可以减少发动机所引起的阻力,又将发动机移到了机翼的末端。这种设计在喷气发动机时代的到来,已经不再占有优势,成为了一种过时的产品,所以美国海军也对它失去了兴趣。
对跑道的要求低,也有利于隐形,但水平飞行速度低
但飞碟并没有被人们所否定,随着隐形飞机时代的到来,人们发现,要是飞机可以制造成圆盘的形状,就更加容易可以散射雷达波,也就是飞碟的隐形性能,可以做得比普通的飞机要好很多。这也使得人们在编外星人故事的时候,通常都描述成外星人所乘坐的飞行器是飞碟,由于它拥有非常好的隐形性能,所以我们一般都很难发现外星人的行踪。
另外由于飞碟拥有垂直起降的设计优势,所以在起飞的时候,对于跑道的要求相对比较低,对于跑道的损害也比较低,相应的需要用于维护跑道的人力物力也比较少。但是这样的飞碟也拥有非常明显的缺点,就是从垂直起降转为水平飞行的时候,飞行的动力又会明显不足。
这又使得美国的军方人员容易产生对于飞碟军事用途的质疑,年7月,美国就此举行了一次新闻发布会,约翰·桑德福德少校否认了对飞碟有任何的了解,退役的唐纳德·凯霍少校也宣布他相信飞碟来自外星人,军方人员的这些表态,都表达了对飞碟应用于军事缺乏信心。
设计者为了可以克服这些缺点,通常又将机身设计成为普通飞行器的模样,只不过是两个半圆盘形状的机翼分别安装在机身的两侧,这样的飞行器是采取涡喷发动机驱动的,并且还可以采取科恩达效应驱动水平旋翼提供升力。
其实这样的设计已经和固定翼飞机比较相像了,但它水平飞行的性能,恐怕还不如固定翼飞机好。美国军方为了可以寻找有利于战场运输的相关技术支持,发现直升机是一个很好的解决方案。
所以在军方所研制的一些垂直起降飞行器当中,基本上已经抛弃了圆盘飞碟的形状,虽然直升机已经在水平飞行方面的性能改变了很多,但要想达到更大的速度,在技术上是很难达到的,因为当飞行器达到音速的时候,由于音障的存在,就会使阻力迅速增大。所以,人们是希望利用垂直起降技术与固定翼飞机结合在一起,更能满足在飞行速度上的需求。
对材料的要求高,没有高性能的材料,飞行器的寿命很短
由于喷气发动机的出现,使飞行器发动机的推力得到了很大的提高,为了满足军事上的需求,同时也需要继承垂直起降这一优点,世界上的各个主要大国都做过相应的研究。例如,英国“鹞”式战斗机、前苏联的雅克-和美国现在较为先进的F-35B。
这些垂直起降的战斗机基本上都拥有这些特点,采取喷气发动机,而且发动机的尾气喷管都可以弯曲,通过改变尾气喷气气流的方向来改变发动机对飞行器作用力的方向,从而提供垂直起降所需要的升力。
但喷气发动机是以燃烧化学原料为基础的,为了可以提供比较大的推力,通常在发动机的内部都会拥有非常高的温度,一般都会超过℃。在发动机尾气喷管弯曲的时候,这些高温气流通常也会以比较高的速度撞击喷管壁面,造成地面的腐蚀非常严重,从而使发动机的寿命大大地下降了。
在目前来说,通过改变飞行器发动机的技术来提高寿命,这种方法基本上是很难实现的,因为现在还没有找到比喷气发动机更为理想的发动机来作为代替品,所以只能依靠提高应用材料的研究,只要材料可以承受更高的温度和压力,相应地发动机的寿命也可以得到提高。
事实上垂直起降飞行器发展到现在,所用到的应用材料,基本上都是目前已有技术的最高水平,但仍然无法改变发动机寿命比较低的缺点,一般能够研发这样的飞行器,都是需要砸大量的钞票烧出来的,所以世界上也很少有国家继续研究这方面的飞行器。
综上所述,飞碟的确拥有它一定的优点,但如果是在地球上的大气层内飞行,飞碟不管是在气动设计还是在飞行速度方面,都很难以固定翼飞机相比,甚至连直升机都很难超越。所以人们最为理想的状态,就是将飞碟所拥有的垂直起降飞行的优点与固定翼飞机结合在一起,但由于目前飞行器发动机的技术比较特殊,对于材料的要求也比较苛刻,这就是飞碟技术的难点。