飛行的秘密

張茜

我曾經(jīng)做過(guò)一項(xiàng)問(wèn)卷調(diào)查——如果你有一項(xiàng)新技能，你會(huì)選擇什么？85%的人告訴我選擇會(huì)飛。越神秘越向往，那么“飛”的背后究竟有什么奧秘呢。

其實(shí)我們從古至今從來(lái)不缺乏對(duì)飛行的想象。在中國(guó)古老的大地上，也出現(xiàn)了很多的飛行傳說(shuō)，比如敦煌壁畫(huà)、嫦娥奔月、精衛(wèi)填海、萬(wàn)戶(hù)飛天、天馬行空。還有我們小時(shí)候看過(guò)動(dòng)畫(huà)片，從腳底安裝噴氣噴射引擎就能一飛沖天的鐵臂阿童木，到騎著掃把就能航空送快遞的魔女宅急便，再到用氫氣球就能環(huán)游世界的飛屋，我們從小就看了太多的飛行物和飛行模式，其中美國(guó)科幻電影里的超人也成了一代人心目中的偶像。他的飛行姿勢(shì)也是讓人過(guò)目不忘。超人在起飛的時(shí)候，自身獨(dú)具反重力的內(nèi)臟器官為其提供動(dòng)力，因?yàn)樵谄痫w到升空過(guò)程中不需要大幅度轉(zhuǎn)向，所以他可以伸直一只手臂并握拳像方向舵一樣調(diào)整前進(jìn)方向，而另一只手則握拳置于腰間以保持完美的流線(xiàn)形態(tài)。還有的場(chǎng)景是超人兩只手都握拳放在身體兩側(cè)，或展開(kāi)一定的角度，再配合伸展的紅色斗篷，使其身體呈現(xiàn)“前面尖、身體寬、雙腳窄”的流線(xiàn)型“機(jī)身”，巧妙地減少了飛行的阻力，可以有利于平飛、上升、下滑這一類(lèi)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。超人要想隨心所欲地轉(zhuǎn)向，就會(huì)將兩只握拳的雙臂同時(shí)伸向前方，像極了機(jī)身的左右副翼。比如使其左副翼向上，右副翼向下，那么左側(cè)升力相比右側(cè)較小，從而完成整體向左傾斜。

類(lèi)似的飛行不勝枚舉，而這一類(lèi)在大氣層內(nèi)或者大氣層外空間飛行的器械，就是所謂的“飛行器”。飛行器主要包括航空器，例如氣球、飛艇、飛機(jī)等，航天器，例如載人飛船、人造地球衛(wèi)星、空間探測(cè)器等，以及火箭和導(dǎo)彈共四類(lèi)。首先介紹大國(guó)重器——導(dǎo)彈。導(dǎo)彈是一種攜帶戰(zhàn)斗部，依靠自身動(dòng)力裝置推進(jìn)，由制導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)引控制飛行航跡的飛行器。其中戰(zhàn)斗部用于毀傷目標(biāo)，動(dòng)力裝置是推進(jìn)導(dǎo)彈飛行的各類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)，制導(dǎo)系統(tǒng)則控制導(dǎo)彈的飛行方向、姿態(tài)、高度，使導(dǎo)彈穩(wěn)定準(zhǔn)確地飛向目標(biāo)。制導(dǎo)系統(tǒng)非常復(fù)雜，但是它的作用過(guò)程和一款游戲特別相似，就是“憤怒的小鳥(niǎo)”。小鳥(niǎo)相當(dāng)于憤怒的導(dǎo)彈，往后拉彈弓的遠(yuǎn)近程度，可調(diào)節(jié)發(fā)射力的大小，上下移動(dòng)鼠標(biāo)則調(diào)節(jié)發(fā)射的角度，松開(kāi)將發(fā)射小鳥(niǎo)。它們以自己的身體為武器，就像導(dǎo)彈一樣去攻擊敵人的堡壘，準(zhǔn)確地打擊毀傷。這種攻擊策略就是制導(dǎo)方式。如果方法不合理，就會(huì)出現(xiàn)打不中甚至造成自身?yè)p傷的情況。

很多人分不清導(dǎo)彈和火箭，其實(shí)它們是傳說(shuō)中的“父子關(guān)系”?；鸺且揽炕鸺l(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反作用力推進(jìn)的飛行器。以前火箭還未成年，導(dǎo)彈和火箭是一家人，導(dǎo)彈無(wú)非就是制導(dǎo)復(fù)雜的火箭而已。但是后來(lái)任務(wù)復(fù)雜化，區(qū)分就相對(duì)明顯了。把導(dǎo)彈分成戰(zhàn)斗部和運(yùn)載器兩個(gè)重要部分來(lái)看的話(huà)，戰(zhàn)斗部里可以裝炸藥，也可以裝煙花，而運(yùn)載器是用來(lái)把戰(zhàn)斗部送向目標(biāo)的飛行器，可以是火箭，也可以是其它類(lèi)型的飛行器。的確，從一般意義上來(lái)講，既然運(yùn)載火箭能發(fā)射衛(wèi)星，那也就能發(fā)射導(dǎo)彈，因?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)是相通的。但是，運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈有一個(gè)最為顯著的區(qū)別，那就是一個(gè)往天上轟，一個(gè)往地上打，根本任務(wù)是不同的。

說(shuō)到飛行器，不得不提航空航天，其中關(guān)鍵在于是否有“空氣”。首先要區(qū)別大氣層內(nèi)和大氣層外。雖然我們每天都被空氣包圍著，但因?yàn)樘?xí)慣它的存在，而常常忘記它的特點(diǎn)。航空總是借助空氣的力量，即在大氣層內(nèi)，比如飛機(jī)利用機(jī)翼來(lái)穿過(guò)空氣產(chǎn)生升力實(shí)現(xiàn)飛行，氣球借助空氣產(chǎn)生浮力從而漂浮在空中。而航天飛行在大氣層外，也就是沒(méi)有空氣的空間里，因此這些飛行器不但不能借助空氣進(jìn)行飛行，還比較討厭沖出大氣層過(guò)程中空氣帶來(lái)的各種問(wèn)題，比如空氣產(chǎn)生的阻力。從這個(gè)差異展開(kāi)，航空利用能吸入空氣的發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，航天自帶產(chǎn)生動(dòng)力的燃料和所需氧化劑。

現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多飛行模擬軟件，包含眾多的機(jī)型，有輕型的私人飛機(jī)、重型的商業(yè)客機(jī)、軍用的戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸機(jī)以及各種類(lèi)型的直升機(jī)，而且?guī)缀鹾w了全球的地景。讓喜愛(ài)飛行的人可以以第一視角感受飛行。但如果操作不當(dāng)?shù)脑?huà)，模擬的視頻中會(huì)出現(xiàn)完全褐色和紅色的現(xiàn)象，這就是飛行中發(fā)生黑視和紅視的危險(xiǎn)狀況。飛行員向后拉桿，飛機(jī)向上方轉(zhuǎn)彎時(shí)，飛行員承受的是正過(guò)載；向前推桿，飛機(jī)機(jī)頭向下轉(zhuǎn)時(shí)，飛行員承受的是負(fù)過(guò)載。當(dāng)飛行員承受的正向過(guò)載太大時(shí)，人體的血液會(huì)向下流，眼部則缺血，看不見(jiàn)東西，即為黑視。黑視也是暈厥的先兆，對(duì)飛行安全危害較大。如果負(fù)過(guò)載太大，血液往頭部涌，眼睛充血，則會(huì)產(chǎn)生紅視。飛行中要盡量避免此類(lèi)危險(xiǎn)操作。

縱觀人類(lèi)的飛行史，我們對(duì)飛行的最原始想象是來(lái)自鳥(niǎo)類(lèi)的自由翱翔，大自然總是源源不斷地帶給我們啟示。而自然界和科技又驚人的異曲同工，于是現(xiàn)在有了仿生學(xué)的全新思維，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)新型飛機(jī)時(shí)，可以從自然界獲得更多的靈感。飛機(jī)的機(jī)翼在飛行時(shí)與鳥(niǎo)類(lèi)更相似，就像鳥(niǎo)類(lèi)展開(kāi)羽毛一樣。鳥(niǎo)類(lèi)可以通過(guò)改變翅關(guān)節(jié)的角度以變換飛行特征，新型飛機(jī)也可以做到，其適應(yīng)能力和滑行姿態(tài)都比傳統(tǒng)飛機(jī)更好。而自然生物似乎更勝一籌，在不斷的演化中，鳥(niǎo)類(lèi)的大腦演變?yōu)橐粋€(gè)高速的控制系統(tǒng)，相當(dāng)于一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算的機(jī)載電腦，可以不斷地進(jìn)行快速調(diào)整，改變翅膀的形狀和角度，因此，鳥(niǎo)類(lèi)擁有驚人的反應(yīng)速度?？茖W(xué)家利用風(fēng)洞研究鳥(niǎo)類(lèi)飛行的特點(diǎn)，不斷調(diào)整翼翅的組合效果，以及進(jìn)行不計(jì)其數(shù)的飛行試驗(yàn)，也許這正是仿生的樂(lè)趣所在吧，不再墨守成規(guī)，而是跳躍到新穎奇特的創(chuàng)新思維中，尋找更佳的飛行效果，完成自然選擇的又一項(xiàng)創(chuàng)新。