加利福尼亚州洛杉矶 四月的一个周末,七位航空航天界的梦想家齐聚一堂,讨论飞行的未来。他们大多是工程师,无论是职业还是性格,他们都会像全仪表进近的飞行员一样谨慎地做出预测。毕竟,如果这七个人活在 1903 年,谁会预测到 自 Kitty Hawk 以来,许多预测 球员 环保主义者: AeroVironment 创始人 Paul MacCready 是最著名的设计师之一 战斗机:波音公司的乔治·穆尔纳是一名拥有 31 年从军经验的空军老兵,曾担任试飞员,领导了 F-35 联合攻击战斗机的开发项目。他最近领导了波音公司绝密的幻影工程研究部门,目前负责波音公司为空军开展的工作。 推进器专家: GE 航空发动机公司先进工程总经理 Mike Benzakein 帮助设计了波音 777 的大型静音 GE90 发动机。他着眼于涡轮技术以外的领域,将有助于塑造喷气发动机的替代品。 客机倡导者:英国人亚当·布朗 (Adam Brown) 在空中客车公司成立之前就已经是空中客车公司的资深员工,他的市场预测对于这家跨国欧洲集团对 A380 超级客机项目的赌注至关重要。 激进的工程师:伯特·鲁坦,也许是战后最受赞誉的飞机设计师,他建造了仅用一箱汽油就能环游世界的旅行者号飞船,目前因证明低成本亚轨道飞行的可行性而备受关注。他的鸭翼式 VariEze 于 1978 年登上了《大众科学》杂志的封面;他的太空船一号也在今年 7 月登上了封面。 经理人:彼得·戴曼迪斯是太空探险公司和国际空间大学的联合创始人。他拥有麻省理工学院的航空工程学位和哈佛大学的医学学位。他是奖金 1000 万美元的国际亚轨道飞行竞赛 X Prize 的创始人,伯特·鲁坦只是其中最著名的竞争者。 你将飞翔。虚拟的 真正的对话开始了——在简短的正式演讲、大量清嗓子和对航空业现状的抱怨之后——当 Burt Rutan 拿出 Burt Rutan 的风格时:他提出了一个听起来很奇怪的想法,就像他的许多飞机看起来都很奇怪一样。据 Rutan 称,互联网上最活跃的行业(我们指的不是 G 级 eBay)将开发技术,以彻底改变商业航空的需求,从而改变其本质。 鲁坦认为,我们正看到美国长途跋涉商业文化瓦解的最初迹象:“难道人们没有意识到商务旅行几乎已经失败了吗?在我的公司,仅在过去三四年里,商务旅行需求就减少了一半,我非常希望以后再也不用出差了。” 这个想法是,由于高保真虚拟现实网络的存在,许多商业旅行将变得无关紧要。“只需 20 年,我们就会有这样的系统,我们可以和某人‘坐下来’,感觉就像身临其境一样,”鲁坦继续说道。“人们有巨大的需求来做这件事,以摆脱交通堵塞的泥潭——而这些巨型飞机并不能解决去机场的问题。你可能会问,让这项技术蓬勃发展的资金从哪里来。资金将来自色情行业…… “能够出去花钱找美女来一次高潮,而且没有疾病风险,这也将创造出你真正需要的东西,以便 鲁坦的想法至少引起了各种反应。撇开虚拟现实能否得到良好发展不谈,波音公司的穆尔纳认为,技术减少旅行需求的想法是文化短视的。 “虽然目前商务旅行有所减少,但我认为这种情况不会一直持续下去。商务旅行和休闲旅行将会增加,因为世界上绝大多数人从未坐过飞机!他们身处新兴经济体,虽然虚拟连接可以让你做很多事情,但个人联系仍然是世界上很大一部分人建立长期成功关系所依赖的。人们真的想见到他们的亲戚,而不是在电视上看到他们。他们想看金字塔,和鳐鱼一起潜水——而不是在电视上看到,甚至感受它。” 鲁坦的虚拟现实论证凸显了对航空业未来的一个基本预测:计算机技术才刚刚开始改变人机界面。这包括飞机本身的操作。驾驶舱控制将成为直观、沉浸式的虚拟现实界面,即使在能见度为零的情况下,也能引导飞行员沿着天空中清晰可见的高速公路飞行。如果摩尔、麦克雷迪和穆尔纳预测的空中出租车和无人机系统要飞行,这种技术将至关重要。尽管 F/A-22 等最先进的战斗机拥有强大的处理能力,但会思考的飞行机器的时代尚未到来。它终将到来,这将使比以往任何时候都多的人能够控制飞机——而在鲁坦的设想中,有些人只是待在家里。 空中出租车与超级客机 航空旅行当然会继续存在。但存在着巨大的问题:大飞机还是小飞机?由大型航空公司主导的集中式系统(被捷蓝航空等低成本初创公司蚕食)还是分散式分布式系统?超音速、高超音速、垂直起降还是高性能空中出租车?未来可能拥有所有这些,但想想航空系统的权力下放会是多么有趣。 如今的枢纽辐射式航空网络将旅客引导至较小的城市,通过大都市附近的枢纽机场将他们运送到那里。除了商业巨头、通用航空爱好者和前往偏远地区的销售人员之外,所有人基本上都乘坐大型或更大的飞机。随着前往臃肿机场的旅行时间越来越长(除非大规模转向公共交通,否则旅行时间还会越来越长),该系统将变得更加痛苦,尤其是在经济衰退导致的客流量恢复时。机场安全挑战将继续令人沮丧,这将导致永久的混乱。 这也意味着一个机会。NASA 的 Moore 认为,相当多的乘客宁愿避开“737 巴士”,而选择乘坐空中出租车。“当然,集中式系统是最高效的,但还有更好的吗?” 美国宇航局航空部门和其他空中出租车爱好者表示,他们预计会出现一个小型飞机网络 从这个角度来看,空中出租车将拯救世界。 空客的布朗对此深表反对:效率站在大型飞机航空公司这边,而决定未来的市场无论如何都在海外。布朗认为,飞机和航空业正处于稳步增长的曲线上。布朗的公司 A380 很快将搭载多达 820 名乘客,飞往必须进行改造才能承载如此多乘客的机场。“事实上,在长途旅行中,最便宜的飞行方式是通过集中系统。那么,你是愿意每周乘坐一趟昂贵的航班,还是愿意每天选择几趟廉价航班,即使需要在枢纽机场停留?” 因此,布朗的设想包括能够搭载超过 1,000 名乘客的加长版 A380,该系统中最小的飞机可搭载不少于 200 名乘客。布朗的研究表明,大多数旅行将发生在经济和人口蓬勃发展的国家,尤其是中国。航空业的未来是庞大而全球化的。 你的飞机将拥有马的感觉 下一代小型飞机将对航空系统造成多大影响尚不可知,但技术将彻底改变飞行员和乘客的体验。鲁坦描述了一种具有用户友好型驾驶舱的飞机,适合在恶劣天气或棘手情况下飞行的飞行员。“我指的不是我们现在的空中交通管制系统。我们需要合成视觉来看穿云层。我们需要直观的防撞和直观的导航,我说的‘直观’是指我们通过来自威胁方向的声音来报警,而不是仪表板屏幕上的[你看到的东西]。噪音特征中的信息可以告诉你各种威胁是什么。它应该告诉你如何避免问题。当然,如果你睡着了、喝醉了或者没有这样做,飞机应该接管并避开它。” 空中出租车系统将使空中飞行的飞机数量比以往任何时候都多,这将需要大幅减少通用航空中每架飞机的坠机次数。只有计算机的力量才能实现这一目标。通用电气公司的本萨金说:“如果你看看事故,你会发现其中 85% 都是由飞行员造成的。这是人为错误。如果技术能够纠正这个问题,我认为这将产生重大影响。” 飞机驾驶起来会像玩电子游戏一样容易,这一前景令许多通用航空飞行员感到厌恶,他们组建了一个俱乐部,因为驾驶小型飞机既神秘又具有挑战性。然而,小组中的大多数人都同意,飞行几乎不会超出未来计算机技术的能力范围:飞机要么可以自行飞行,要么让受过有限训练的飞行员基本上“驾驶”它从 A 点飞到 B 点。 “这些小型飞机的作用不亚于马匹,”摩尔引用了当前无人机研究的进展说道。“我的意思是,你可以骑上一匹马,如果你出了什么事,它仍然会继续前行,把你带到下一个城镇。” 与航空电子设备的变化同步的是机器其他部分的变化,包括简单的空气动力学效率。麦克雷迪看到了小型飞机的巨大改进潜力。“我很惊讶和高兴看到大自然展示小型飞机的潜力。如果你观察鸟类,你会发现它们不需要任何能量就能飞行。当风速超过每小时 10 英里时,信天翁就能在海面上翱翔——俯冲、飞行、俯冲——而不用扇动翅膀,而且可以连续飞行数天。”自 1903 年莱特兄弟飞上天空之前,这种模式一直指导着飞机设计师,但材料、设计和控制系统过于原始,无法实现这一梦想。飞机设计师将利用涵道风扇技术等技术来提高推进效率,以及箱形机翼配置来进一步提高性能。 通用电气公司的本扎金在大型飞机设计方面看到了类似的革命。“我们将拥有可变形的飞机。新材料将允许你改变形状,这样你的机翼在起飞和巡航时的表现就会有所不同。我相信这会发生。”在未来,从芝加哥出发的乘客将看到他的飞机在密歇根湖上空飞行,他从窗外看到的不是又大又笨重的襟翼上下移动,而是可变的、有纹理的机翼,它可以改变形状以最大限度地提高空气动力学性能:一架比以往更像鸟的飞机。 然而,对于 70 年来一直宣扬垂直起飞私人飞行器即将问世的梦想家、骗子和房屋建筑商来说,有一个坏消息。鲁坦和摩尔认为,悬浮式飞行汽车(与机场商业运营的空中出租车不同,后者可能是垂直起降)不切实际:噪音太大,颠簸太大,不适合在死胡同里飞行。个人垂直起降机器缺乏直升机的紧急自动旋转能力,无法滑翔。当邻居的悬浮式飞行汽车的引擎出现故障时,无论在所有系统启动时帮助它飞行的技术有多智能,它都会像石头一样掉进你的露台派对。自 1920 年代以来,所有关于飞行汽车的设想都在《大众科学》杂志上引起广泛关注,但其背后根本没有足够的研发支持。 “过去 70 年来一直试图实现这一目标的人一直缺乏设施、专业知识或资金来真正做到这一点,”摩尔说,他的愿景包括制造一架由可靠且廉价的 Corvette LS1 发动机驱动的短跑道、易于制造的私人飞机。“他们 麦克雷迪暂停谈话,强调航空业也必须朝着对环境和社会更负责任的方向发展。他质疑化石燃料将继续为未来飞机提供动力的默认假设。“我们会发现,燃烧的化石燃料数量对地球大气产生了真正的有害影响……五十年后,即使是充分利用化石燃料的飞机,也可能根本没有燃料可用。” 通用电气公司的本扎金预测,燃料电池的集成将开始解决这个问题,首先是用于飞机辅助动力装置,然后作为小型飞机的主要动力源,最后用于大型飞机的动力系统。“燃料电池会继续存在,”他说。“但它们很重,我们需要让它们更轻。我认为它们将使用氢燃料,它们将解决我们面临的所有污染问题。” 重铁:全新造型 大型飞机,所谓的 波音公司的穆尔纳设想了一种更为激进的飞机:工程师们最终将采用翼身融合 (BWB) 设计。想象一架巨大的、 布朗表示,空客不会制造 BWB 飞机,因为规模问题:翼展对于机场来说太大了。但穆尔纳表示,新研究表明,BWB 的翼展可以小于传统飞机的翼展。尽管波音目前不太情愿(并且专注于开发高效的 7E7 客机),但他预测 BWB 飞机将在本世纪投入使用,首先是作为军用和货运飞机,然后是作为商业航空运输工具——配备高分辨率视频屏幕,让飞机中间的乘客可以看到外面的世界。 你的飞机将飞得更高、更快 圆桌会议召开前一周,法国航空和英国航空宣布计划停止协和式飞机服务,停飞唯一的超音速商用飞机。对布朗来说,这标志着超音速民航的终结。“有一段时间我经常使用那架飞机,”他说,“早上六点半离开图卢兹,乘坐协和式飞机从巴黎戴高乐机场出发,比从康涅狄格州上下班的人先到曼哈顿的办公室,这是一种无比的快乐。但这种想法太幼稚了,而且忽略了所涉及的巨大成本。我们已经看到水上飞机的消亡,我担心,当协和式飞机今年停飞时,我们将看到超音速飞机的消亡。而且很难看到它回来。” 然而,推进专家本萨金仍然看好未来几十年超音速商业旅行的前景,尤其是比协和式飞机更小的飞机。“高速飞行,无论是 2 马赫、4 马赫还是 5 马赫,都将实现,”本萨金说,他提到了脉冲爆震发动机和其他高效高速动力源即将取得的进步。“它可能首先从超音速商务喷气机开始。市场上有人说,我们可以将人们从 A 点送到 B 点,而所需时间只是现在的一半。” 小型超音速飞机发展的关键是空气动力学和噪音控制方面的进步,这将抑制轰鸣声并使陆地上的超音速飞行成为可能。(8 月底,诺斯罗普·格鲁曼公司试飞了一架经过大量改装的 F-5E,取得了重大进展。 鲁坦不同意这种观点。“有多少人真的需要这种优势?它太小了,不值得考虑。”相反,鲁坦认为飞机将超越超音速飞行,进入高超音速亚轨道飞行。迪亚曼迪斯的 X Prize 基金会将向第一个能够成功证明这一概念的团队提供 1000 万美元,他也提出了类似的观点。“人们会问,‘协和式飞机如此失败,你怎么能进行亚轨道飞行?’这就像问为什么我们没有时速 1,000 英里的船。好吧,你宁愿离开水面,进入稀薄的空气中,以 1,000 英里的速度飞行。而你更愿意离开空气,进入太空真空中,以高速旅行。” 挑战在于如何让亚轨道太空飞行变得经济实惠。鲁坦被认为是少数几位 “人们最终会意识到,执行任务的正确方法是绝对使用最低级别的技术来完成任务,而不是最高级别的技术,例如载人航天计划,”鲁坦说。“这正是我们所做的,这就是为什么我们的飞行成本如此昂贵以至于我们负担不起。” 迪亚曼迪斯坚持认为,X 大奖赛可以成为鲁坦亚轨道火箭发射的平台。“现在我们有 24 支队伍在争夺 X 大奖赛,”迪亚曼迪斯说。“其中一些队伍实际上是用零配件和几百万美元建造的。现在,他们可能会成功,也可能不会成功,但这显示了非传统参与者的多元化方法。” 但鲁坦对目前这批亚轨道飞行爱好者的工程能力表示质疑。“这些群体更像是 1905 年和 1906 年试图驾驶飞机但最终失败的那些准备不足的人。我认为,企业家必须取得成功,而不仅仅是尝试。”鲁坦担心,行业和公众还没有为范式转变企业启动前必然出现的一系列致命失败做好准备。 但是,为什么下一次飞行革命——常规的商业化地球与太空之间的飞行——被留给了业余爱好者和企业家,而那些资金雄厚的航空航天公司却袖手旁观呢?“几年前,”迪曼迪斯说,“我在一次会议上问过洛克希德、麦克唐纳道格拉斯、波音等公司的小组成员,他们什么时候会建造亚轨道宇宙飞船。他们的回答是‘当我们从业界获得足够的订单来支付费用时。我们不会冒险设计新飞行器。政府、美国航空、联合航空和达美航空会出钱。’ “这里真正重要的是现金流,”迪曼迪斯坚持说。“当林德伯格飞越大西洋时,航空股票出现了明显的飙升,在林德伯格飞行后的一年内,载客飞行员的数量增加了两倍。有一项市场研究估计,10 年内,市场上将有 15,000 人以每张 50,000 美元的价格购买亚轨道飞行。这是一个真正的市场。希望 X Prize 竞赛产生的最有价值的东西是操作经验和可重复使用的子系统。” 你会和机器人一起飞行吗? 军事需求长期以来推动着航空业变革的步伐。喷气发动机首先出现在战斗机上。GPS 导航在公众受益之前十年就引导了军事飞行员。未来几十年不太可能发生任何变化。最先进的材料,包括新的复合材料和层压板,将首先减轻军用飞机的重量并使其更加坚固,而高超音速喷气发动机—— 穆尔纳认为,射程将是 21 世纪的关键—— 所有这些进步——加上刚刚开始转移到民用飞机上的反导技术——都将逐渐进入商业应用。但最重要的技术转移可能发生在无人驾驶飞行器领域,其中最著名的是捕食者无人机和全球鹰无人机。目前,无人机几乎是军方独有的领域,从通信和环境监测到快速、自动化的包裹递送,无人机在各个方面都具有巨大的前景。“我们可能会发现,在城市周围、城市之间、森林中运输材料要容易得多,也便宜得多,而不必在森林中修建道路,”麦克雷迪说,他预测将出现一波电动超轻型无人机,“使用简单的运输设备,这些设备不需要人力,但可以利用空中的效率。” 尽管鲁坦对人工视觉作为人类飞行员的辅助手段持乐观态度,但他对无人机无处不在的愿景持质疑态度,尤其是如果最终目标是无人驾驶飞机运载人类货物的话。他指出,军方无人机项目的事故率很高。“我认为,除非无人机处理问题的方式和系统工作方式发生范式转变,否则无人机的安全记录将永远比载人飞机糟糕。” “我不太相信,伯特,”波音公司的穆尔纳回答道。“我认为,在无人机发展的这个阶段,其事故率不会比载人飞机发展的同一阶段更糟糕。” 鲁坦没有动摇。“编写 L-1011 降落的方程式非常容易,”他说,“但编写每次遇到阵风侧风时都适用的方程式并不容易,而且每次遇到侧风时,你都会决定‘嘿,感觉不对,我要绕行,而不是继续降落。’这就是大问题:你在一个无人驾驶项目上投入了数十亿美元,但一旦它第一次撞上玫瑰碗,你就破产了。 鲁坦问穆尔纳:“以当今的技术水平,驾驶一架无人驾驶的客机,你感觉舒服吗?” “我会考虑现有的技术水平,”穆勒回答道,“不一定是现在购买并安装在飞机上的技术。但技术已经存在。” 美国会失去航空优势吗? 飞机这项划时代的技术发明一百年后,它的未来却一片黯淡。这项技术与自由的价值观、工程的伟大和发明的力量息息相关。空客的布朗说:“无论我们多么热爱航空,飞机本身都被广泛视为富人的不友好、不负责任、低效的玩物。我们应该采取各种措施,对飞机运营征税,阻止新跑道的开发,阻止航空旅行需求的增长。” 与此同时,空中出租车系统必不可少的庞大小型机场网络也岌岌可危。开发商、当地政府和居民在这场斗争中败下阵来。机场纷纷关闭。NASA 的摩尔说:“人们认为这些小型飞机对他们没有任何好处,所以他们当然想摆脱它们。它们很吵,是坏邻居。所以,除非人们看到这些飞机的积极用途,否则他们就会通过监管让它们消失。” 更令人担忧的是,所有人都一致认为,莱特兄弟发明飞机一百年后,航空业的浪漫情怀已经消逝。从莱特兄弟时代到“太空先锋”时代一直存在的冒险精神也推动着圆桌会议的资深成员——鲁坦兄弟、麦克雷迪兄弟和穆尔纳兄弟——在职业生涯中奋勇向前。但这些人并不确定,才华横溢的年轻工程师是否还会考虑进入航空航天业。“除非我们找到某种方式来创造兴奋点,让年轻人思考这个领域,”穆尔纳说,“否则我认为我们做出的一些预测可能[是错误的],仅仅是因为没有实现这些预测所需的技能。”戴曼迪斯说:“把我们送上月球的人都 20 多岁了!互联网也发生了同样的事情。每个人都去做最酷的工作。他们去有愿景的地方,去可以自己创造愿景的地方。” 35 年前,当 747 首次亮相时,伯特·鲁坦还很年轻,他飞越全国去体验。目前尚不清楚现在正在研发的任何飞机是否能让他进行类似的飞行。不过,有一个机场他愿意飞到很远的地方去体验,这是圆桌会议上提出的最奇怪的概念:通过建造垂直结构作为小型飞机的接力发射器,消除占用土地的跑道。 Rutan分享了式的素描和粗糙的计算:“您有这个圆圈,您以大约280英尺的速度下降,这是舒适的。出租车并找到一个航站楼:您以飞行速度进入,两秒钟后,您被停下来了。” 换句话说,为2053年的航空出租车旅行者提供了载体风格的着陆和发射。卢坦坚持这有多有趣 - 这是一个经营测试行李计划的男子。 这是结束这些清醒类型的一天的好方法 - 与老式的未来主义一样, 预测 |
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