漫谈飞机发展的方向

史超礼

自从十九世纪八十年代初，俄罗斯的伟大发明家莫查伊斯基，创造了世界上第一架带动力飞机以来，已将近八十年了。在这短短的历史过程中，飞机发展是非常快的。比如本世纪初飞机的飞行速度只有每小时40多公里，如今世界速度纪录已达每小时2，504公里，超过音速一倍多了。又如飞行高度在早期只有几十米，而目前飞机的高度世界纪录已经是28，660米了(以上两项世界纪录都是苏联飞行员于1959年创造的)。再比如飞行距离，从前只有几十米，如今差不多有二万公里了。

什么促使飞机不断的发展？

关于这个问题，毛主席在矛盾论中，早就给我们作过解答了，他说：“事物发展的根本原因，不是在事物的外部而是在事物的内部，在于事物内部的矛盾性。任何事物都有这种矛盾性，因此引起了事物的运动和发展。”(“毛选”第一卷第289页)。我们不妨来看一下飞机发展的内部矛盾究竟是什么。

从表面上看，我们首先看到的是飞机愈来愈飞的快，接着又看到飞机愈来愈飞的高，愈来愈飞的远，装的东西愈来愈多、愈重。这种情况又引起飞机什么样的变化呢？

要使飞机愈来愈快，不能不使发动机的马力(或推力)愈来愈大，飞机的外形愈来愈符合空气动力的要求(即阻力愈来愈小)。即要求飞机构造不断的改进。由此可见，飞行速度和飞机构造之间存在着矛盾。同样的，飞机愈飞愈高，由于高空空气稀薄缺少氧气，气压降低，人不能生活和工作，就必须从飞机构造上想办法，于是就有了密封座舱和其他一些高空设备。这是飞行高度和飞机构造之间的矛盾。此外，飞行距离、装载量以及其他因素也都和飞机构造有矛盾。

飞行速度、飞行高度、飞行距离以及装载量等是什么呢？概括地可把它们叫作飞机的性能。这就不难看出，飞机性能和飞机构造之间的矛盾，正是上述那种存在于事物内部的、促使飞机不断发展的根本原因，也就是矛盾论中所指出的基本矛盾。

那么又是谁对飞机性能——速度、高度、距离等——不断提出愈来愈高的要求呢？那是阶级斗争和生产斗争的需要。例如我们要反抗帝国主义的侵略，就不得不向飞机性能提出愈来愈高的要求，即要求我们的飞机飞的更快、更高、更远、更灵活，以便更有效地打击帝国主义敌人。同样的，在社会主义建设方面，我们也要求飞机飞的愈快、愈高、愈远、愈灵活愈好。前面指的是阶级斗争，后面则是指生产斗争。

既然阶级斗争和生产斗争的需要，要求飞机性能不断提高，从而引起飞机构造不断改进，促使飞机不断发展。那么到目前为止飞机发展的动向又是如何呢？

要回答这个问题，我们仍然可从性能的提高谈起，首先看飞行速度的进一步提高，和飞机构造之间有什么矛盾。

高速飞行和“热障”问题

到目前为止，飞机的速度已经超过音速，突破所谓“音障”了。如前所述，飞机已飞得约有声音速度的两倍多快了(一般情况下，声音速度约每小时1，200公里)。这时在飞机上出现了什么新问题呢？

由飞行实践可知，这时出现的最主要的问题是飞机表面受热的问题。有入也许会奇怪，现代飞机在一二十公里高的同温层中飞行，那兄的空气温度约为零下摄氏55度，飞机只会“发冷”怎么会“发热”？如果飞机的速度不高，情况诚然如此。但如果速度增大，情况就不同了。

当飞机速度很快时，高速气流和飞机表面由摩擦阻滞而生热，可将前飞机表面上的那层薄薄的空气加热到很高的温度。温度很高的气流便将热量传给飞机表面蒙皮，由此再傅到飞机的内部结构。显然，速度愈大，温度便愈高，蒙皮受热便愈厉害。实践和理论计算都表明，当飞行速度达到每小时1，000－1，200公里时，驾驶员座舱蒙皮受热已很显著，里面的人已感到不好受了。当飞行速度为音速的二倍时，飞机蒙皮的温度可达摄氏200度；四倍音速时，可达摄氏573度。六倍音速时，温度更增加到摄氏1，400度左右。

这样高的温度，不但对飞机里的人造成危害，而且会使飞机里的设备，像无线电、仪表、雷达、以及橡皮管、燃料等遭受到很大困难。甚至飞机结构本身都会破坏。例如，人一般只能忍受摄氏40度的温度，再高了人便受不了，甚至会烤坏。现代飞机的各种设备大约最多只能在摄氏200度以下工作，温度太高，无线电和雷达会失去效能，燃料会蒸发，橡皮管会熔化。现代飞机最常用的铝合金的蒙皮到摄氏250度时也会发软不能工作。当飞行速度增加到等于音速的七八倍时，甚至钢都会熔化，整个飞机都会破坏，根本谈不上什么飞行了。因此，人们就把在高速飞行时这种由于高速气流摩擦阻滞生热，造成一系列困难的现象叫做“热障”。不过应注意的是，所谓“热障”只是表明由于受热将会引起飞机构造上一些重大的变化，并不是真正有什么不可逾越的障碍，使得飞机的速度再无法提高了。

如何解决这个问题是目前很多国家大力进行的科学研究工作之一。现在已经提出的就有好多种防热的办法。主要是从这样三方面来着手。一方面，采取耐热的材料，这种材料在高温下仍然很强，不会软化。这类材料有钼钨合金、钛合金、不锈钢等，还有耐热最好的陶瓷合金(可耐摄氏1，000度以上)。另一方面，在飞机表面做一层隔热或吸热层，使气流中的热量传不到结构内部去或被吸掉。再一方面是用水或其他液体，在飞机表面的内部或外部进行冷却。这些防热办法都各有优点和缺点，适用于一定的情况，要想全部完满地解决飞机上这个困难，还要作进一步的努力。随着这一问题的解决，飞机的速度将可提高到一个更高的阶段。

速度的提高是飞机性能改进的一个主要方面，但不是唯一方面，另外还有飞行距离。

最远的飞行距离和原子能的应用

飞机发展的另一个趋势是愈飞愈远，这也是符合人们的希望的。但是要想使现代飞机的飞行距离再进一步提高，靠目前烧化学燃料的发动机是靠不住的，必须采用新的发动机——原子能发动机。由于化学燃料含热量低，现用的喷气发动机燃料消耗量特别大，因此，现代喷气飞机虽然载的油量非常多，甚至起飞时载油量达到飞机总重量的二分之一，但飞的距离仍然不太远，要想提高，就感到困难。可是如果采用原子“燃料”(它发出的能量相当于化学燃料的二百万倍)情况就完全改观。例如“图－104”喷气客机从莫斯科飞到海参威，大约要消耗150吨化学燃料，可是如果用原子飞机的话，只需要70－75克的原子“燃料”就够了。

原子“燃料”含热量高只是一方面，另方面，地球中石油和其他的燃料储量有限，据估计，石油的已知储量只大约有25亿吨，按照目前世界使用石油的情况估计，大概使用不到二百年。铀的储量虽少，但是含热量大得多，因此使用的时间自然也长得多。

由以上两方面看，在飞机上采用原子发动机，制成原子飞机，都是事物发展的必然趋势。当然，制造一架完全成功的原子飞机，并不是一件轻而易举的事，需要大力进行研究，投入巨大的劳动。

创造原子飞机的主要困难在于原子辐射线对人、飞机结构和设备所造成损害。原子发动机的原子反应堆会不断放出有害的射线。人碰上了这种射线，会造成脱发、皮炎、贫血等病，严重的甚至死亡，而且这种病还会遗留后代。射线还会使飞机设备(无线电等)破坏，飞机结构变质(例如，铝变为矽)。因此在原子飞机上首要解决的问题是制造一种最有效最轻的防护层，使有害的射线跑不出来。

目前使用的防护层的材料，如水泥、铅、生铁、钢等都很重，使得原子发动机和防护层也很重，合起来可达几十吨。这样，就使飞机的重量大大增加。由此可见，寻求和创造轻而有效的材料作防护层是有重大意义的。较好的防护材料有钡、泡沫混凝土、硼化物、含硼不锈钢等，但这些材料仍然是相当重的。同时为了削弱射线对人的伤害，应把原子飞机的机身作的很长，把座舱和原子反应堆分别安置在长机身的两端。

由于重量很重，从目前情况看，原子飞机将是巨型的民航客货机，或超远程的轰炸机。它不但能一口气不加燃料环绕地球飞好几圈，而且还能增大载重量，装载几百名旅客或士兵。

原子飞机的构造和设计当然不止有一个防护层的困难问题，此外，像重量高度集中，着陆重量和着陆速度过大等都造成困难。但都不是不可克服的。

高速高空飞行对人的生理影响

飞机愈飞愈快愈飞愈高还给人的生理条件带来巨大的影响。

首先高度太高，人的生活环境改变。周围的空气变稀薄了，温度和气压都太低了，和地面大不相同。四五千米高度以上人就会感到缺氧，何况要飞到两三万米的高空。因此必须在飞机中创造一个适合人生活和工作的环境的场所，这就是所谓气密座舱，也就是将座舱造的不透气，到高空在里面打气，使其中的空气压力、温度和密度同地面差不太多，人就可以在其中生存和工作了。这个问题目前已经解决了。但是高度和速度再增高，就会引起“失重”现象(即人的重量消失了)，这种现象的影响究竟如何，到目前还不是太清楚的。

速度太高还引起所谓“超重”现象，即人感到自己的重量突然增加了好多倍。这是由于加速度或减速度引起的。这种现象严重时不但人不能忍受，有时连飞机结构也可能破坏，设备失去工作效能。

速度过快，飞机的机动性也会变坏，要兜个比较大的圈子才能转一个弯，要想突然改变方向也很困难。同时人的反应和感觉往往不够快；跟不上飞行状态的变化，这就要求飞机操纵和控制的自动化程度愈来愈高，许多驾驶飞机的工作，由人让给自动仪表设备去做，人主要作判断、监督和管理的工作。这也是目前飞机发展碰到的重要研究课题之一。

着陆速度太快引起的问题

随着飞行速度的不断增大，飞机着陆速度也不断提高。目前超音速喷气飞机的着陆速度每小时超过200公里。这就造成许多不利结果。比如降落不够安全，容易出事；跑道太长，造价太贵，占地太多等等。

现代飞机上也有些增加举力的设备。像襟翼等，可以使着陆速度减低一些，但是还远不够。最根本的办法是使飞机的着陆速度减小到○，即无须在地面滑跑就可着陆和起飞。这样，就引起了对一些新型飞机的研究。这就是垂直起落和短距起落的飞机以及其他的特殊的装备(这儿未将直升机包括在内，因为直升机和一般飞机的构造不同，它是靠旋翼旋转飞行的。至于一般飞机飞行时翅膀都是固定而不旋转的)。

垂直起落飞机的发动机的力量一定要超过飞机本身的重量。

短距起落飞机也是一项引人注意的研究项目。这种飞机是在翅膀上安装几片“襟翼”，起飞和着陆时，把这些翼片，从后面放下来，使整个翅膀变弯了(从飞机侧面看)，从而增大举力，减低着陆速度。因此飞机只要跑很短一段距离就可起飞着陆。

另外，还正在研究一种使喷气发动机从翅膀后缘向后下方喷气，使它的反作用力一部分成为推力推飞机前进；另一部分成为举力来和翅膀上产生的举力共同支持飞机。这就把整个飞机的举力大大增加了。因而着陆速度可大大降低。这对解决现代高速喷气飞机着陆速度过大的问题，是有重大意义的。

将上述情况总起来可以看出，飞机的性能和构造之间的矛盾促使飞机不断的发展。阶级斗争和生产斗争的需要，要求飞机性能不断的提高。由于这种要求永不会停止；因此飞机的发展也永不会停止，在这种情况下，飞机将飞的愈来愈快、愈高、愈远，装载的东西愈来愈多，起落愈来愈方便愈安全。而这又有赖于一些飞机构造问题，例如“热障”、原子动力、操纵控制自动化、着陆等问题的解决。我国的航空科学技术，和其他社会主义事业一样，在党的领导下，近年来有了巨大的飞跃。我们坚决相信，这些问题的解决必将有中国人民的一份力量，我国的航空科学技术必将迅速赶上和超过国际先进水平。目前的形势无限好。总路线、大跃进、人民公社三面红旗迎风招展，我们只要认真学习毛泽东思想，依靠党的领导，展开群众性的科学研究工作，这个愿望一定会提早实现！