1903年12月7日上午，美国北卡罗来纳州郊外的沙地上，一个由木头、帆布和金属丝做的带翼装置在铁轨上向前飞奔，自行车修理工出身的莱特兄弟制造的飞行器首次冲上了蓝天，由此揭开了人类航空时代的序幕。

　　100多年来，航空业发生了莱特兄弟做梦也想不到的发展。随着科学技术的进步，由美国航空航天局制造的超音速飞机能达到音速的10倍；一个民间协会将自己制造的“宇宙飞船一号”送到了接近外太空的高度；同时，民用航班已经几乎把全世界每个角落连接起来。

　　选择大还是小？

　　2003年，全球有17亿人次搭乘过民用航班，这一数字到2030年将增加到40亿。目前，全球民航产业正在力图维持乘客数量每年增加5%，这也就意味着空中交通量将在2030年翻三番。面对越来越多的乘客，像伦敦希思罗机场这样的超大型国际机场最希望的是拥挤的人流能被及时带走。

　　为迎接下一个民用航空时代，欧美的两大航空业巨头，空中客车与波音公司推出了不同的战略：于今年年初首次面世的空中客车A380给的答案是：最多850个座位，80米的翼宽，巨无霸民航飞机时代的到来。

　　与当今最大的波音747客机相比，空客A380的面积大出40％以上。A380客机航程达15000公里，可以在亚洲和欧洲之间进行不间断飞行。A380的货机有三层舱，能用标准货盘一次运送152吨货物。空中客车公司称，A380采用了本世纪前十年内可获得的最先进的技术，将是人类有史以来燃油效率最高和环保性能最佳的客机，同时其乘客的舒适度和货运能力也是最好的。A380的开发人员称，建造这种“空中航母”的关键是尽量减少其重量。A380空中客车20%的部分都是由轻巧而坚固的合金材料制成，主要是由碳纤维强化的塑料。这种材料比常用的铝轻20%，但是其坚固程度增加了25%.目前，A380在400座以上大型客机市场上获得了89%的市场份额。

　　空中客车公司有3架A380正在同时总装。

　　当然，为了迎接这个空中航母，各大空港也要重新设计机场，滑行道，扩大停机坪、机库等配套设施，也必须有特别加固和延长的跑道来支撑其重量。其庞大和复杂的系统也使得A380的首次载客飞行要等到2007年4月。

　　而美国波音公司的对策则完全相反，他们认为小有小的好处，该公司新推出的“梦幻航班”787　Dreamliner只能承载200名乘客，但是能够在大型飞机不能降落的小型机场起降。其背后的理念是乘客无须换乘，便能直接在小城市之间飞行。

　　但要实施这一理念，则需要民航线路进行革命性的革新。在美国，统计数据显示75%的乘客只在29个空港间飞行，但另一方面，98%的美国人住所附近40公里内都有小型空港。既然大型中转式空港拥挤不堪，那为什么不多建造能直接在小型机场之间飞行的客机呢？这种点对点式的航线系统也将把空中交通控制系统的能力翻三番，还能使空中旅行真正达到比地面旅行快4倍。波音公司称，787Dreamliner正是为了适应这一革新而推出的。787的耗油和排放标准也比同等载客能力的飞机降低20%，这能使得它直接飞进位于城市中心的机场。

　　在新的点对点式航线系统中，客机飞往何方将由飞行员而不是空中交通控制员来决定。每一架飞机上的电脑和地面电脑相连，保证所有飞机都不会迷路。机上的电脑软件通过飞机的雷达和地面探测器来预防可能发生的相撞事件，这样飞机就能实现直线飞行，节省燃料。目前，美国航空航天局已经开始测试这种革命性的自动控制航线系统。

　　个人化还是无人化？

　　除了787Dreamliner，波音公司还在研发能够停在自家后院的“飞行汽车”。波音公司相信未来的空中交通将是个人化的，因此必将出现能像汽车一样的个人飞机。目前小型民用飞机的推广还处于初级阶段，已经面世的有莫勒空中汽车，但是其造价高达50万美元。不过，如果有波音公司的参与，其批量生产能力将大大降低成本。

　　在个人化航空系统中，最大的挑战不是硬件，而是维持整个系统安全的软件。波音公司同时也在开发防止相撞的复杂软件。在这个航空巨头的推动下，个人化航空时代真的会到来吗？

　　除了个人航天器的推广，无人驾驶侦察机也期望涉足民航领域。

　　目前无人侦察机已在战场上被广泛使用，而在不久的未来就能出现大量无人驾驶货机，甚至远程控制的民航客机。一个由五角大楼、美国航空航天局、洛克希德·马丁、波音公司等组成的说客团体正在劝说美国政府放宽对无人驾驶飞机的控制。这一行为引起了美国国家空难联盟的警觉。

　　虽然能使空中运输更加高效，无人驾驶飞机本身也会带来一些问题。现有的无人驾驶飞机并没有和一般飞机受同样严格的安全标准约束，因此，它们能否和普通飞机共享空域还存在疑问。

　　2002年，美国国家交通安全署的统计显示，商业航班每100万飞行小时发生空难的几率是0.06.而根据五角大楼的统计，其无人驾驶侦察机每100万小时空难的几率则高达1600.美国国家空难联盟指出，无人驾驶飞机不能与民航客机共享跑道。他们还担忧无人驾驶飞机的避免相撞系统是否安全，而如果其失去了远程控制的联系又将会发生什么。

　　波音公司则认为，无论无人驾驶飞机将以何种形态出现，它必将在未来的天空占有一席之地。波音公司正在开发的让无人驾驶货机在同一路线高效往返飞行。而另一个系统则超越了在外形和飞行原理上对鸟类模仿，它能让飞机像迁徙中的大雁一样组队飞行，减少相撞的几率。

　　安全性如何保障？

　　和A380、梦幻航班面世形成鲜明对比的是，进入今年8月份后，全球民航也遭到的一系列打击。本月5日，印尼一架波音737-200型客机在起飞后不久就坠毁在棉兰市的一个人口稠密的居民区内，共造成机上和地面149人死亡。这是在前后不到1个月的时间里全球发生的第5起严重空难事故。从8月1日到9月5日，480多人在空难中遇难，成为今年全球航空界的“黑色8月”，人们对于民用航空业的安全性提出更严厉的质疑。

　　给民航安全带来威胁的因素有金属疲劳、空中交通管制等新问题，与无人驾驶飞机和鸟类相撞的威胁，以及民航飞机的使用寿命等。随着天空变得越来越拥挤，虽然最近几十年来空难发生率没有随之上升，但是要在未来保持这个趋势却并不容易。为了给拥挤的天空腾出更多地方，欧洲在2002年将飞机垂直高度保持的最短距离压缩到原有的一半。在这之后不久，由于一名瑞士空中交通管理员的失误，一架本应爬升的俄罗斯客机在俯冲时发生了空中相撞事故，导致71人身亡。

　　研究显示，“受控制的驾驶坠毁”是空难中最常见的一类。也就是说驾驶员常常是在不知情的状态下驾驶飞机撞上地面或建筑物。

　　这类事故数量比失去控制坠毁要高两倍还多。因此，增加航空安全的一大措施是开发出“地形回避警告系统”。新的系统通过结合飞机和地面雷达，形成三维的地形数据库。这一系统不仅能告诉飞行员所处的位置，还会提供飞机离最近的岩石有多少距离这类信息。目前国际民航组织正在向全球航空公司推广这一系统。不过要保证系统数据库显示的是正确地形情况仍然是一大挑战。

　　空中交通安全的另一大挑战是尽早发现气流紊乱和其他喷气式飞机产生的漩涡。在不同的大气层面之间常常会出现无规律的气流紊乱。喷气式飞机的机翼有时会在空中留下强大的水平方向旋状气流。遇上这样的气流紊乱现象有时会使乘客受伤，甚至导致在低空飞行的飞机坠毁。而新一代的探测器能够及时地发现所有这些问题。

　　这种探测器类似雷达，但却是用激光进行探测。传统的红外线雷达向空气中散发微粒，如果微粒在运动就会被长波红外线察觉，以此显示空气运动剧烈程度。但是这要求空气中有足够多的微粒。而如果使用波长极短的激光，雷达就能探测空气本身的氮和氧分子的运动，以此更准确地判断风速和气压，发现气流紊乱和漩涡。如果把它和飞机的控制系统融为一体，飞机就能自动避开气流紊乱。

　　为了环保飞得更慢

　　进入人类航空的新世纪后，航空工程师们不仅仍要解决莱特兄弟们当时面对的一些问题，也还要面对莱特兄弟做梦也不会想到的新问题，如污染、节能、噪音、拥挤的空中交通恐怖主义和疾病的蔓延。

　　尽管民航飞机的燃料箱将变得更小，燃料将更加清洁，引擎也将更加高效，但随着越来越频繁的民航飞行，其对环境的影响也是不容忽视的。英国皇家环境污染委员会的调查显示，按现在的趋势，到2050年，民航客机排出的温室气体将是最多的，占所有温室气体的一半以上。

　　目前，处于设计阶段的新一代客机为了节省燃料，飞行速度将放慢。在欧洲范围内旅行的乘客将多花10分钟的时间，但飞机燃料会比现在节省20%.一些飞机制造商也为了环保放弃制造速度更快的喷气机的计划，比如波音公司原计划研制的飞行速度接近音速的“音速巡航者”。相反，他们正在设计对环境造成更小危害的环保飞机。新一代飞机的外部设计与现有飞机不同，两翼将更长、更直，为了降低噪音，发动机将安装在机身顶部而不是机翼下面。与现有飞机只有一个尾翼不同，新一代飞机将有两个尾翼，以防止噪音向下传播。

　　在这种趋势下，未来的民航飞机只可能更慢，而不是更快。而自从2000年7月空中客车公司的协和式喷气客机在巴黎近郊坠毁后，就意味着超音速客机时代的结束。

　　“协和”在2003年全部停运，而下一代的超音速客机可能要在20年后才能出现。

　　降低飞行速度将有助于环保，但并不是所有乘客都对此持欢迎态度。对一些商业人士来说，尽快到达目的地非常重要。不过环保组织持欢迎态度：他们提倡，站在环境保护的立场，多花10分钟的代价并不算什么。但该组织也警告称，如果飞机航班总是在不断增加，即使有这种速度慢、耗油少的飞机，环境也会不堪重负。从长远角度来讲，惟一可行之策就是减少飞行。

　　另一种解决方法是将飞机的燃料油换成大豆油，但这无疑将大大提高成本。此外，还可以把飞行高度降低1000到3000米，减少飞机尾部凝结云的产生。同时政府也将对航空业施压，今年2月，法国和德国官员已提出征收航空燃油税的建议。最后一种较另类的想法是重新使用飞艇，这将同时降低污染和噪音，但是自从1937年“兴登堡”号飞艇在空中爆炸解体后，再没有任何飞艇被用于民航飞行。

　　模仿鸟类飞机“变翼”

　　自从莱特兄弟想到将飞行器的翼端弯曲的主意后，“翼变形”就一直是飞机制造者的梦想之一，飞机双翼和尾翼的形状决定了飞机将怎样飞行，因此，如果能在飞行的同时改变它们的形状，就意味着能让飞机实现各种状态的飞行。

　　目前，新型材料和设计使得“翼变形”成为自从喷气式引擎问世以来的最热门航空技术。由这一技术诞生的飞机能在飞行时让翅膀伸长、弯曲或缩短，根据指令变形成最适合当前任务的状态。比如在高空盘旋的侦察机和能快速拦截目标的战斗机机翼就完全不同，自高空盘旋需要的是长长的双翼，而高速飞行时只需窄而小的双翼。

　　因此美国军方需要能够至少将机翼表面面积改变150%的飞机。

　　如何达到这一目标？美国国防部的国防高级项目研究所为了实现“变形飞行器”项目，给了三个军火公司大笔的资金，其目的是为了尽快设计出能根据不同任务进行变形的军用飞机。洛克希德·马丁公司正在开发一种像折纸飞机一样的机翼；NextGen航空技术公司希望制造出像蝙蝠翅膀一样的滑行机翼表面；Raytheon公司则在研制从机身伸缩的机翼。

　　事实上，翼变形飞机的最初模型早在30多年前就诞生了。美国、前苏联和欧洲国家都曾制造过能将双翼前后摆动的飞机。但是这种设计的限制很快就凸现出来。

　　让机翼以一个轴点为中心运动意味着关节处必须非常牢固。这就使得该部位的设计变得很笨重和复杂。由此带来的直接后果是燃料和建造成本的上升。同时翼变形也面临着自身设计的问题，任何打开的关节处都会出现一个开口，而如果在超音速下飞行，一个开口就很可能导致机翼被撕裂。因此设计人员试图找到一种具有“形状记忆”功能的材料，它能随着机翼展开，也能缩拢并不留开口。

　　具有“形状记忆”能力的金属从上世纪30年代开始就被人们所使用，但是翼变形设计人员最看好的是一类能记忆形状的聚合体。它非常灵活，能被拉伸或扭曲成任何形状，但在被加热到一定温度后就会自动恢复到原来的形状。比如说，一个用该材料制成的机翼能够被拉伸成薄片装，但加热到其变形温度上以后，它就能很快回到机翼的样子。

　　设计者的构想是，将伸缩的机翼或机翼关节用这类聚合物材料覆盖，当翼变形完成后，附着在表面材料上的小型加热器将使其升温覆盖关节处出现的开口。目前，研究人员正在努力使这种聚合材料更加牢固，并能在高速飞行中多次使用。

　　研究人员还在重新审视使用鸟类飞行的原理。波音公司、美国航空航天局和美国空军都希望能制造出模仿鸟类的飞行器，如果飞行器的机翼扇动得足够快，就能像鸟儿一样利用拍打翅膀飞行并改变方向。这样也无需舵、副翼或尾翼。波音公司期望这种技术能至少节省30%的燃料。

　　改变结构减少噪音

　　到2030年，空中交通流量将翻三番，但是没有人期望飞机产生的噪音污染也翻三番。因此民航客机制造商必须拿出低噪音的新型客机。研究显示，噪音可能给居住在机场附近的人带来高血压和精神紧张，对儿童的记忆力和阅读能力都有影响。对于这些问题可能的解决方法有在飞机的排气位置装上电极，改变空气的流通方式，或是改变降落的方式。

　　目前，欧洲飞机制造商“空中客车”公司正与30多家公司合作，协同开发一项计划用时四年、名为“新型飞机概念研究”的项目。“新型飞机概念研究”项目负责人菲罗塔说，新一代飞机的噪音只有现在的一半。新型飞机的两翼之所以设计得更直，是因为这样可以在起飞和着陆时降低飞机速度。

　　此外，由英国剑桥大学和美国麻省理工学院的一个联合项目也在致力于解决噪音问题。他们提出的方案是使用机翼一体的飞机。飞机的引擎放置在机翼的上部，被钢铁和泡沫包裹，以此来减少噪音。

　　根据这一设计，飞机起飞时引擎发出的巨大噪音就能大幅度降低，但是在飞机降落时噪音来自机身穿透空气所产生的震动。特别是机翼后缘在降落时伸出的副翼，这些增加的接触面是为了增加阻力，降低飞机着陆的速度，但同时也会制造出巨大的噪音。

　　因此，研究人员希望借助一种叫做界面层摄取的技术完全去掉副翼。通常在飞行时，机翼表面会覆盖一层缓慢移动的薄膜式空气层，它会使其气流绕过机翼，并增加提升力。而在降落时，由于机翼角度的变化，这曾空气薄膜就会离开机翼，并增加噪音。但是研究人员发现，如果利用机翼上的小孔吸收这层空气膜，就能在降落时也保持其存在。这类气流控制技术可能最终会取代副翼和方向舵。不过，机翼一体的飞机和目前的民航客机外形相差太大，在未来10年内它们不太可能被用做民航用途。

　　此外，研究人员还希望改变客机降落的方式，如让飞机不变方向地平稳滑行到跑道，而不是沿着曲线拐弯，这种方式已经证明能大幅度减少飞机在降落时产生的噪音。

　　除了噪音、污染，恐怖主义一直以来也都是民用航空业的担忧之一，此外，作为大众交通工具的飞机本身也是传播疾病的场所。无论人类航空新世纪面临着怎样的前景，我们延续了一个世纪前莱特兄弟的历史性创新。面临的机遇与挑战告诉人类，在模仿鸟类成为空中的主人的同时，我们也必须承担由此带来的代价。