天空“变形金刚”挑战飞行短板

苗若玖

如果从1911年爆发的意大利和奥斯曼土耳其之间的战争算起，飞机被应用于军事的历史距今已有105年。而来自军备竞赛的压力，令军用飞机的性能已较之前大大提高，并与科幻作品中的预言难分伯仲，有些时候甚至还可以实现“反超”。其中，人们对飞机改变形态以适应不同战场的研究，就有着诸多“现实比想象更科幻”的实例。

 一些航空母舰舰载机会折叠机翼以节省空间

从折叠机翼到可变后掠翼

“科技的迅猛进步，使越来越多的科幻预言成为明日黄花。”美国著名科幻作家罗伯特·海因莱茵曾这样写道。他在写作核技术题材的科幻小说《爆炸总会发生》时，小说的情节曾5次被迅速发展的核技术超越，使他不得不做出内容上的修正。而在航空领域，类似的现象也同样存在。1908年，英国著名科幻作家赫伯特·乔治·威尔斯创作了反映未来空战的科幻小说《空中战争》。在这部作品里，重于空气动力的飞机成为空战的主力。1909年，曾经试图研发蒸汽动力飞机但未能成功的法国飞行先驱克莱门特·阿代尔，出版了一本带有未来预言性质的科普读物《军用飞机》。他在其中预言了当时尚未出现的航空母舰及其管理和作战方式，甚至包括舰载机需要折叠机翼以适应狭窄机库这样的细节。仅仅10年之内，这些设想几乎全部变为现实。

 美国战斗机F-14，它是可变后掠翼飞机中的经典

另一方面，阿代尔的预言将人们的目光引到了一个新的方向，那就是飞机可以通过改变自身的形态来适应不同的战场环境，尽管他并没有预言飞机在飞行中如何实现这一点，但还是有飞机设计师想到了这一步。

两次世界大战之间，固定翼飞机逐渐从双翼机向单翼机过渡。此前，在飞机发动机功率有限、速度不快的情况下，双翼布局有助于提供更大的升力，降落时也更为稳定;但当飞机速度提升之后，双翼布局高阻力的劣势就显现出来。因此，苏联和美国都曾有人试图研究可以自由切换单翼和双翼布局的飞机，以便在起降时使用双翼，巡航时使用单翼，因需而变。不过，以当时的技术水平来说，这样的设计势必导致飞机的可靠性被大幅削弱，而执行切换的机械装置增加的质量，也足以抵消单翼布局的加速优势。随着更先进的飞机发动机诞生，这种切换的设想便失去了存在的价值。后来在《星球大战》系列科幻电影中出现的“X翼战斗机”，很难说是否借鉴了这些设计，因为X翼战斗机的主要战场是气动布局不很重要的外层空间，而在攻击时展开X翼结构，也是为了让激光炮的射界更广。

 欧洲空中客车公司的高速直升机方案“欧洲直升机X3”，混合了两种螺旋桨的直升机  

当人类进入喷气时代，随着飞机速度的增加，人们逐渐注意到机翼后掠角与飞机性能之间的关系：机翼平直有利于短距起降，后掠则有助于高速飞行。这使得另一种变换机翼形态的思路——变后掠翼技术在数十年间大行其道。第二次世界大战末期，纳粹德国着手研制新一代喷气式战斗机，其中一种名为梅塞施密特Me P.1101的机型，就可以由地勤人员在地面上改变后掠翼角度，以适应不同的任务需要。战后，各战胜国消化吸收了纳粹德国的航空技术成果，使飞行中改变后掠翼角度成为可能，这样的飞机也在20世纪60～80年代大行其道。不过，变后掠翼装置同样沉重而复杂，因此，随着航空设计思想和技术水平的进步，进入21世纪之后，各国已不再有新的变后掠翼飞机研发计划。

 S-72“X翼计划”试验机在固定翼模式下的飞行测试，模拟“X翼”被抛弃的情况

倾转旋

翼机与复

合直升机

不过，改变飞机形态的研究，并不只是聚焦于机翼。随着空战越发激烈，以及破坏敌军机场也成为战略战术的一部分，让军用飞机兼有垂直起降和高速飞行能力的研究，已有超过半个世纪的历史。

早在飞机发明之前，法国科幻作家儒勒·凡尔纳在其代表作《征服者罗比尔》里，就预言过未来飞行器将以螺旋桨驱动，而且螺旋桨很可能分为两组，分别负责提供升力和推进力。这样的思想，曾在1965年由美国著名直升机企业西科斯基公司尝试过，后来又被21世纪的一些高速直升机研发项目所承袭。而在更早一些的时候，其他若干种解决方案就已经出现。设法让军用飞机在直升机与固定翼飞机两种形态之间切换，便是其中之一。

从20世纪30年代最初步的设想和第二次世界大战期间不成功的研究开始，人类用了近40年的时间，方才得到具有这种功能并且在可靠性方面可以接受的XV-15倾转旋翼机。在此基础上，供美国军队使用的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机，也于1981年开始研发。

这些仿佛来自未来的飞机，在固定翼状态下，好似一架在两侧翼尖有两个超大号螺旋桨的固定翼飞机;在直升机状态下，又好似一架有两个偏小的横列旋翼的直升机。这两种状态，可以在飞行过程中切换，从而使飞机能拥有远比传统直升机更快的速度。这种看上去匪夷所思的飞机，反过来启迪了科幻界。在日本科幻游戏《特勤机甲队》系列里，数百年后帮助女特工们从异星战场撤离的交通工具，仍然是一种以V-22为原型的倾转旋翼机。

另一种在直升机与固定翼飞机之间切换的思路，是更为复杂也更难以实现的复合直升机。这一类直升机的旋翼，可以在起飞后锁定充当固定翼，再以喷气式发动机驱动飞机高速前进。对于这一类技术，科幻与现实暂时“并驾齐驱”。2000年上映的科幻电影《第六日》里，拥有这种能力的“细语”式直升机，成为重要的交通工具;而在现实生活中，美国有多家飞机制造厂商进行过这方面的研究，致力于打造由双叶、三叶或四叶螺旋桨“兼任”机翼的复合直升机，其构思相当精妙。比如，20世纪80年代，西科斯基公司就曾对S-72型直升机进行改装，安装了一副特制的X形四叶旋翼、一对短机翼和两台喷气式发动机，使它兼具直升机和固定翼飞机的“双重身份”。以四叶旋翼起飞之后，飞行员只要将其锁定，就能够让直升机以固定翼模式飞行;如果旋翼失控，飞行员还可以将其抛弃，凭借短翼飞行并安全降落。但所有类似的设计，都面临着转换飞行模式，或者说锁定旋翼这一段时间里的飞行控制问题，而且凭现有技术难以得到有效解决，因而不得不暂时搁浅。

“地空通吃”为时尚早

尽管有关变形飞机的研究已经不胜枚举，但在现实生活中，几乎所有研以致用的成果，依然是飞行器，而难以“地空通吃”，变形为陆战单位冲锋陷阵。与地面作战武器最为接近的，或许是美国正在研制的一种可以切换载荷的无人机运输系统。它的倾转旋翼模块可以附加在“悍马”军车、补给货盘、急救吊舱等不同类型的载荷上，赋予这些陆战单位飞行机动的能力。

在“地空通吃”方面，科幻作品要走得比现实更远。根据日本著名的科幻动漫《超时空要塞》系列的设定，人类通过发掘和研究一艘失事外星战舰的残骸，找到了让军事装备“变形”的方法。在故事的开场，地球被外星侵略者烧成焦土，被人类修复并使用的外星战舰“超时空要塞”，成为复兴人类文明和夺回地球的最后希望。由于动漫中设定的外星侵略军主力，是经过基因改造、身高数倍于人类的天顶星巨人族，因此人类建造了多种可以变形的战斗机，既可以在远距离向天顶星人射击，又可以在必要时变为人形步行机械与之肉搏。除此之外，战斗机还可以处于混合两者的“守护神”形态，担当类似于武装直升机的角色并实现垂直起降。

而在掀起全球热潮的科幻游戏《星际争霸2》里，人类阵营也有一种“地空通吃”，能够在战斗机和陆战步行机械间切换的“维京”战斗机。在飞行状态下，它的武器只能攻击空中单位;而如果切换到陆战模式，它就只能攻击陆地单位。这样的设计，赋予了“维京”战斗机出色的机动能力，并且能随时在敌军可能进攻的地方筑起防线。（想了解更多关于军用步行军用机械的知识，请查看本刊2016年第3期）

“地空通吃”军用载具的设想，或者说飞机与陆战单位之间的有机组合，听起来颇具吸引力。不过，正如《星际争霸2》的官方设定文件所言，如何让驾驶员在载具模式切换后，迅速适应不同的操控方式并继续作战，无论在科幻世界还是现实生活中，都是无法忽视的关键问题。