人類總是在幻想未來,幻想十年後的世界,五十年後的世界,一百年後的世界。這些「遠見」後來實現了嗎?我們現在的世界,和五十年前的人想像的「五十年後的世界」有哪些相同,哪些不同?回到未來系列帶大家回到過去,看到這些當時人們心目中的「未來」是什麼樣子。

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。


飛行翼阻力小,載重量大,但是出了名的不穩定。二戰期間,美國也有 Northrop 公司在研究飛行翼的設計,並早在 1942 年就提出了一架大型飛行翼轟炸機的設計(上圖左)。這架暫名為 XB-35 的飛機從試飛之初就引擎問題不斷,再加上當時噴射引擎看起來比較有前途,因此 B-35 在生產兩架後就停飛了。[Wikipedia]

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



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:



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。



Bell 的 XV-15 是機翼固定的一個例子。這種設計比較大的問題,是「直升機」模式下,旋翼產生的下洗氣流會打在機翼上,產生一些不穩定的氣流。不過相較於 X-18 被風吹得四處跑,顯然這種設計合理多了,美國現役的 V-22 魚鷹式飛機基本上就是 XV-15 的放大版。



第三種垂直起降飛機,以 AV-8 為代表。這種飛機藉由將噴射引擎的噴射氣流轉成向下,來提供向上的升力。上圖中可以很清楚的看到四個噴射口中的一個,而且是在垂直朝下噴射的位置。目前最成功的垂直起降飛機都是採用這種設計,包括前蘇聯的 YAK-38、即將服役的 F-35B 等。