可變翼飛機-轉自“穿牆屁”

[小荷]對於這種稀奇古怪的東西，小荷總是充滿興趣的。

——轉載自“穿牆屁”在70s的發言，大家可以看他的博客

今晨， 問題多網友問：什麽是可變翼飛機。我從小是航空愛好者，也讀過很多這方麵的書籍，因此對這個問題知曉一二。這裏就和大家談一談：

就在我們正說話的這時刻，世界各地飛翔的飛機，無論是波音的747 Jumbo Jet還是AH-64“阿帕齊”武裝直升機，都屬於固定翼飛機。因為它們的機翼都是不變的，不能夠隨意伸縮、扭動。固定翼飛機需要耗費很大的能量以達到起飛速度。然後依靠發動機產生的推力而進行飛行。一個波音747 從北京飛到紐約，大概要耗費200噸的航空煤油。在石油價格飛漲的今天，其操作成本是非常高的。這也是為什麽“可變翼飛機” 呼之欲出的原因。

所謂可變翼飛機，是正在發展研製中的一種新型飛機。其設計思想和現在的固定翼飛機有著本質區別。它不是依靠發動機的推力，而是通過仿生，學習鳥類的飛翔原理，來實現飛行。大家都知道，鳥類並不需要憑借4台渦輪機的百萬馬力來推動，而僅僅靠幾粒糧食，就能從南飛到北，橫跨美洲，自由的飛翔。這種高效的飛行，正是“可變翼飛機” 所要模擬的。

現在的可變翼飛機，基本上是遵循兩條設計路線，一條是 Lockheed-Martin 的“蒼鷹” 方案 。“蒼鷹”飛機的翅膀做得很大，但扇動頻率很低，同老鷹的飛行類似。這種設計的好處是飛機載重量比較大、能耗很低。對機翼柔韌性的要求也不是很高。技術上的困難是，在保持機翼柔韌性的同時，如何把機翼做得很大而且堅硬。一般的金屬合金(比如鈦鋼)雖然很堅固，但柔韌性不足，根本不能扇動。別說作飛機翅膀，就是人們夏天用的扇子，也沒有用合金鋼做的麽！而一般的高分子合成材料(比如橡膠)則正相反，很柔韌，卻硬度不夠。比如人們常使用的避孕套，就是高分子材料，它很有伸縮性，卻很少出現割傷陰莖、撮壞陰道的問題嘛！現在能夠製造“蒼鷹” 可變式飛機機翼的一個很有前途的材料是生物高分子：就是把生物體內的脫氧核糖核酸 (D eoxyribonucleic acid ， DNA) 提取出來，經過高溫、高壓處理，做成機翼。DNA是生物遺傳大分子，人類遺傳全都依靠它了，幾千幾萬年都不會變，可見它很堅固；DNA也可以變異，比如外嫁的中國女人可以和Caucasian白人生出後代，這就反映了DNA的柔韌性。因此，用DNA作機翼的一個最大好處就是，它兼備優異的柔韌性和堅固性。由於生物上PCR ( Polymerase chain reaction ) 技術的研製成功， DNA可以很容易的、如喂豬似的大量生產，這就使低成本的製造DNA機翼成為可能。但應用DNA製造“蒼鷹”機翼，有一個最大Problem，就是它的旋光性問題。學習生物的人都知道，所有生物的DNA染色體呈雙螺旋結構，但都是從左向右旋轉；地球上沒有一個生物的DNA是從右往左轉的。由於這種生物的獨特性，用DNA做成的機翼隻能向一個方向扇動，而不能往複來。也就是說，乘坐“蒼鷹” 式可變翼飛機，旅客可以從舊金山橫飛美洲到紐約；但若想回來，則隻能從紐約經倫敦、大馬士革、香港、檀香山，然後才能到舊金山。這樣繞地球一圈下來，就沒有經濟上、時間上的BENEFIT了。現在灣區很多的生物技術公司，比如【基因技術股份有限公司】(Genentech Inc.) ，都在從事開發“從右向左轉的DNA”。如果能成功，無疑是人類文明史上的一次飛躍。

另外一類可變翼飛機是 Northrop Grumman-Boeing 合作提出的“蜂鳥” 設計，這類飛機因模仿蜂鳥而得名。它的機翼很小，但扇動的頻率卻很高，為了達到載人的目的，專家估計機翼需要至少每秒振動扭曲10萬次。近年來科學研究很火爆的納米材料，就提供一個解決方案。納米材料很結實，有人做過實驗，放在嘎榪光的超強照射下，納米材料能夠以10的10次方速度振動20000小時，物理化學性質依然不變。這說明納米材料本身是足以用在“蜂鳥”飛機上的。由於一納米隻有一米的10萬萬分之一長，用X-RAY顯微鏡才可以觀測到，所以在“蜂鳥” 飛機中使用納米材料的一個關鍵問題不是納米材料本身，而是如何把這些納米材料連結在一起。向納米材料裏倒一坨漿糊，攪和攪和，自然是不行的。物理學上最近提出的超弦理論(The String Theory)，就很Promising。我們知道，任何物質在超高溫超高壓環境下，都會被擠出一種科學上稱作中微子的東西，中微子的質量為零，形狀有些象精子，前部有個頭，後麵拖拉個很長的尾巴。但同精子比，中微子的頭更小，直徑隻有一米的一萬億分之一，尾巴卻更長，最新的研究發現，從太陽出來的一個中微子，其頭部到了地球，尾巴卻仍在太陽的內核。中微子的尾巴十分堅硬，即使太陽內部的高溫高壓，地球的南北極磁場也不能折斷這個尾巴。所以，如果能用中微子這根帶長線的針把納米材料一個個串起來，無疑是製造“蜂鳥” 機翼的一種很誘人途徑。自從上個世紀90年代有人提出設想後，現在科學家們已經可以用中微子把幾十億個納米材料串在一起。但瓶頸問題是，如何在中微子穿過眾多納米材料後，把中微子的頭和尾巴係在一起？這和小孩子串青豌豆作項鏈一個道理：如果不能形成一個環狀結構，串在中微子上的納米材料就會脫落掉！“弦理論 猜想” 預 言，在四 維空間，中微子的頭和尾巴會合並，形成同一個點，這個點在科學上被稱作奇點。 最近俄國人PERELMAN得菲爾茲 獎，就是因為他證明了中微子的頭尾“封閉性” 問題。所以說，“蜂鳥” 機翼的理論已經很成熟了，如何在實驗室、工廠做出來，隻是個技術時間問題了。

“蒼鷹” 式可 變翼飛機載重量大，能耗低，適合於長途客機。科學家估計，載400人的“蒼鷹”飛機從北京飛到紐約，理論上隻要一百斤兔子肉就可以了，這和現在波音747的200噸航空煤油比較，能源耗費可謂天壤之別了。而“蜂鳥” 式可變翼飛機則比較輕巧，操作靈活，很適合於家庭用。乘坐“蜂鳥” 可變飛機，人即使在WYOMING住，在舊金山工作，上班TRAVEL時間也僅僅10分鍾。而且回家後，可以將飛機掛在陽台上，一點也不占空間。更重要的是，‘蜂鳥’ 飛機每天隻要喂一把玉米粒，就可以暢通無阻了。

屁爺的文章今天就STOP在這裏。科學技術的發展，一日千裏。明天大家就可能乘坐可變翼飛機旅行了。 CHEERS！