回到未來:飛機篇

大部份的人對飛機的印象,大多停留在一根圓柱接著兩片主機翼和兩片尾翼,再加上一根直尾翼這樣的印象。但其實人類還真做過不少奇奇怪怪的嘗試呢!小薑在這裡整理了三種比較瘋狂的飛機想法:
飛行翼
二次大戰之前的飛機基本上都不太敢偏離標準公式太多 -- 那時的飛機能飛都偷笑了,誰還敢亂來啊!但到了二次世界大戰時期,隨著對飛機飛行原理的了解和戰爭時期的需要,一些瘋狂的想法開始出現在戰機上。上圖是二戰晚期的德國飛機 Horton Ho229(亦名 Horton Ho IX),一架由 Horton 兄弟設計的「飛行翼」飛機。這種設計沒有垂直尾翼,也沒有所謂的「機身」,因為整個機翼都可以說是機身的一部份。Ho229 比當時的任何飛機都先進,納粹德國空軍元帥戈林對它寄與厚望,認為這是一掃頹勢的關鍵,可惜 Ho229 還來不及生產,德國就投降了。

此時美國對飛行翼仍保有相當程度的興趣,因此其中兩架 B-35 的半成品被改裝成使用噴射引擎的 YB-49(上圖中)繼續測試。B-49 的表現比 B35 好很多,但這次是受限於機身設計的速度上限,也沒辦法發揮飛行翼的功效。最後在一架測試機墜毀後,美國放棄了 B49 的研發。[Wikipedia]
或...真的放棄了嗎?1979 年美國又重啟了「先進科技轟炸機」的祕密計畫,發展一台「隱形」的轟炸機。因為飛行翼有雷達截面小的特性,主要構因此被選為此款轟炸機的形。開發工作被交到了唯一有經驗的 Northrop 手上,經過十多年研發的成果就是 B-2 暱蹤轟炸機(上圖右)。從 B-49 到 B-2 最重要的進展,就是飛航控制的進步。B-2 有一套非常複雜的電腦補助系統,來補償它沒有垂直翼面這點。[Wikipedia]

因為飛行翼內部空間大、載重量高、阻力小,其實比現有的飛機設計更適合做為長程飛行使用。波音和空中巴士公司都有在研究類似的設計,像是上面這架 X-48B。X-48B 是一架翼展只有 6.4 公尺的遙控飛機,在 2007 年開始試飛,為未來可能的同類設計民航機提供資料。雖然飛機本身表現良好,但對於其做為客機使用的可行性,仍有不少疑問:例如,它的客艙感覺更像個小演奏廳,中間的人離兩邊的窗戶會很遠,旅客能接受嗎?或是中間的人離出口也會很遠,有沒有安全上的顧慮?不過目前看來,為了省油和增加客運量,未來的飛機採用飛行翼的設計似乎是勢在必行了。
翼地效應機

和飛機為什麼會飛一樣,地面效應(Ground Effect)是一個非常難解釋的怪東西。簡單的解釋的話,大家有沒有發現當一張紙飄飄飄,最接近地面的最後那一飄常常一下子飄好遠?這種現象就是地面效應的一種表現。應用在飛機上,就被稱為「翼地效應」,機翼和地面的距離大約為翼展的一半時,可以提高升力達 40%。一般飛機在降落時都會經歷這種效果,但專門設計的翼地效應機則是更進一步,將機翼設計成最適合地面效應的形狀,但這麼一來它就飛不起來了就是了。
前蘇聯進行了相當進步的翼地效應機研究,大多集中在風平浪靜的裡海。其中最有名的一架大概就是上圖的「裡海怪獸」KM。僅此一架 的 KM 有十具噴射引擎(前八後二)長 100 公尺,起飛最大重量 544 噸(相較之下,747-400 長 70.6m、起飛重 400 噸),而且目前還保持著最大離地貨物載重量的世界紀錄。

翼地效應機

和飛機為什麼會飛一樣,地面效應(Ground Effect)是一個非常難解釋的怪東西。簡單的解釋的話,大家有沒有發現當一張紙飄飄飄,最接近地面的最後那一飄常常一下子飄好遠?這種現象就是地面效應的一種表現。應用在飛機上,就被稱為「翼地效應」,機翼和地面的距離大約為翼展的一半時,可以提高升力達 40%。一般飛機在降落時都會經歷這種效果,但專門設計的翼地效應機則是更進一步,將機翼設計成最適合地面效應的形狀,但這麼一來它就飛不起來了就是了。
前蘇聯進行了相當進步的翼地效應機研究,大多集中在風平浪靜的裡海。其中最有名的一架大概就是上圖的「裡海怪獸」KM。僅此一架 的 KM 有十具噴射引擎(前八後二)長 100 公尺,起飛最大重量 544 噸(相較之下,747-400 長 70.6m、起飛重 400 噸),而且目前還保持著最大離地貨物載重量的世界紀錄。

前蘇聯多年研究的成果,就是上圖這架在 1972 年首航的 A-90。A-90 空重 140 噸,長 58 公尺,並且可以以 400km/h 的時速航行 1500km 遠。本來蘇聯準備建造 100 架這種怪物,但實際造了幾架並不清楚。蘇聯解體後只有三架 A-90 還在服役。覺得 A-90 很厲害了嗎?看看這個:

裝了六枚反艦飛彈的翼地效應機!這台名為 Lun 的怪物於 1989 年服役,長 74 公尺,重 280 噸,全世界僅此一架,別無分號。下面是它發射飛彈的英姿:


裝了六枚反艦飛彈的翼地效應機!這台名為 Lun 的怪物於 1989 年服役,長 74 公尺,重 280 噸,全世界僅此一架,別無分號。下面是它發射飛彈的英姿:

可惜翼地效應艦終究太不穩定,無論是在強側風還是大浪的情況下,都比較容易翻船。不然翼地效應機倒是個替代貨機的不錯選擇呢!
垂直起降飛機

想要垂直起降?直升機就行啦!還研究什麼垂直起降飛機?其實沒這麼簡單啦,主要是因為直升機一直以來都有飛不快的大缺點,所以美國軍方從來就沒有放棄垂直起降飛機的研究。上圖是 Convair 的 XYF-1 Pogo,一架平常用屁股坐在地板上,靠著螺旋槳起飛後,再轉成水平飛行的一架怪飛機。雖然成功地完成試飛,但當時螺旋槳飛機已經接近淘汰,因此 XYF-1 計畫於1955 年結束,由噴射動力的 X-13 接替。最終,因為這種設計降落困難(等於是躺在椅子上向後看)、飛機本身不好控制,因此研究在 1957 年終止,現代的垂直起降飛機也沒有採用這種投計的。

另一種思維,是機身不動,旋轉整個引擎來達成垂直起降。這種型式的飛機有兩種,一種是機翼連著引擎一起轉動,一種是機翼固定,只有引擎轉動。上圖的 X-18 於 1959 首度試飛,是早期引擎連著機翼一起轉的例子。這種設計的大問題是在垂直模式下機翼和風帆沒兩樣,飛機會被風吹得四處亂跑,所以最後就放棄了。
垂直起降飛機

想要垂直起降?直升機就行啦!還研究什麼垂直起降飛機?其實沒這麼簡單啦,主要是因為直升機一直以來都有飛不快的大缺點,所以美國軍方從來就沒有放棄垂直起降飛機的研究。上圖是 Convair 的 XYF-1 Pogo,一架平常用屁股坐在地板上,靠著螺旋槳起飛後,再轉成水平飛行的一架怪飛機。雖然成功地完成試飛,但當時螺旋槳飛機已經接近淘汰,因此 XYF-1 計畫於1955 年結束,由噴射動力的 X-13 接替。最終,因為這種設計降落困難(等於是躺在椅子上向後看)、飛機本身不好控制,因此研究在 1957 年終止,現代的垂直起降飛機也沒有採用這種投計的。

另一種思維,是機身不動,旋轉整個引擎來達成垂直起降。這種型式的飛機有兩種,一種是機翼連著引擎一起轉動,一種是機翼固定,只有引擎轉動。上圖的 X-18 於 1959 首度試飛,是早期引擎連著機翼一起轉的例子。這種設計的大問題是在垂直模式下機翼和風帆沒兩樣,飛機會被風吹得四處亂跑,所以最後就放棄了。











讀者回應 (第 1 頁 / 共 2 頁)
mrchan @ Jul 17th 2009 12:29AM
喜欢飞机...
不是打飞机噢.
P.H @ Jul 17th 2009 12:32AM
真棒啊!個人以為最棒最有特色的戰機還是 F-14 ^^ 不知道筆者是否同意呢
RL @ Jul 17th 2009 12:52AM
飛行翼是不穩定的設計,電腦要發展出一段時間才能用,而且飛行翼比較難滿足加壓及逃生的需求。
翼地效應機只能在穩定的表面上航行,其實可以讓他航行在軌道上,做為磁浮列車的替代方案。
Samael @ Jul 17th 2009 1:00AM
第一張照片看起來很像宮崎駿動畫裡會出現的飛行器。
Illus @ Jul 17th 2009 1:00AM
飛行翼又叫全翼飛機
VTOL的話記得有一台「可變形機構」的,很像Macross裡面的設計
另外還有比較有趣的是斜翼機(AD-1)、非對稱機(BV141)
XF5U之類的短翼機似乎也值得介紹一下?
Andy Yang @ Jul 17th 2009 2:30AM
其實原本考慮了很多種飛機,但才寫完三種就已經太長了 XD
Illus @ Jul 17th 2009 2:32AM
所以這可以當第一篇(?)
期待下面幾篇出現(?!)
kuo @ Jul 17th 2009 3:00AM
那就期待「趴兔」,若還寫不完,可以再繼續「爬山」,爬完山還可以再「爬樹」…
比較好奇的是裡海怪物一開動,單就那個引擎聲應該就會嚇死不少的魚蝦。
Detoo @ Jul 17th 2009 1:45AM
飛行翼客機還有一項困難必須要克服: 當飛機傾斜時,愈靠近兩側的乘客,高度變化會愈大,實際坐起來會像雲霄飛車一樣,一點都不舒適。
... @ Jul 17th 2009 1:52AM
攻殼機動隊裡的直升和機XV-15好像~
skymoon @ Jul 17th 2009 4:05AM
攻殼車:巴特隊長,我胃痛可以不用出戰嗎?
巴特:你有胃嗎?
seisyuku @ Jul 17th 2009 2:03AM
我在大戰略裡面玩到後來太無聊了,生了一堆Ho229到處飛XD
Andy Yang @ Jul 17th 2009 2:32AM
我玩提督之決斷也是啊 XD
所有的飛機都改成這一種了
chris yu @ Jul 17th 2009 2:58AM
那....震雷呢??
不笑的老K @ Jul 17th 2009 3:19AM
還有「前進翼 (Forward-swept wing)」,例如 NASA Grumman X-29,希望在 Part2 裡可以一併介紹。 m(_ _)m
RyanSlow @ Jul 17th 2009 3:25AM
前進翼的話怎能少了Su-47呢~~^ ^
Hamburger @ Jul 17th 2009 5:48AM
.....雪風Yukikase....
MDGSC @ Jul 18th 2009 4:15AM
YUKIKAZE
lugerp08 @ Jul 17th 2009 4:11AM
其實在二戰德國時就設計出現代戰機了
其中全翼GO229,垂直起降飛機Weserflug P.1003/1,前掠翼機HE162
地面攻擊機Unnamed(美國到了70年代才感受到地面攻擊機的重要)
長程轟炸Ju EF132(美蘇到了50年代才作出相同型)
還有著名的米格15和軍刀機,他們是兄弟機
米格15是TA183,軍刀機是Me P.1101
ME P1101也是世上第一架可變後掠翼飛機
ME P1102是世上第一架在空中可變後掠翼飛機
以及空天飛機Sänger Silverbird,如文中提到的X-48B。X-48B
可在地球軌道飛行,這個概念歐美到了80年代後期才開始進行
還有其他未提到的,其中有趣是這些飛機到了電腦風洞模擬出現後
測計圖全部去測試發現到都是可行的,但那時電腦是未出現的
所以有人說二戰結束後,同盟國第一任務就是搶奪德國技術和人員
adi @ Jul 17th 2009 5:03AM
大家可以去翻古早的全球防衛雜誌說...裡面一直以來都有在介紹X系列實驗機
不過地面效應機發射飛彈那張...看起來根本就是科幻片啊...