听顶级中国专家谈未来航空器
【环球时报-环球网报道 记者 马俊】在中国科协创新融合学会联合体24日举办的第一届创新融合发展论坛上，《环球时报》记者听中国航空、航天、电子、材料、仪器仪表等各领域的顶级专家展望诸多未来科技的前景。
“过去全球先后有15个国家、32家制造商研制了88个型号的喷气式客机，但只有2/3的型号研制成功、能够升空，1/10的型号能取得商业成功。”中国商飞公司ARJ21飞机系列总设计师、工程总师陈勇介绍说，从这一组数据可以看出，民航客机想取得商业成功的难度之大，它涉及流体力学、材料学、人工智能等前沿科学技术，具备巨大的产业拉动效应。
中国商飞被外界广泛视为全球民航制造业的新力量，其研制的ARJ21支线客机已经向国内外客户交付了上百架。今年9月，商飞在新疆乌鲁木齐地窝堡国际机场展示的7架ARJ21飞机中包含公务机、医疗机、货机和应急救援指挥机，这是ARJ21飞机4款衍生机型首次同台亮相，标志着该款飞机规模化、系列化发展正在稳步推进。同时商飞研制的C919干线客机已经交付2架，累计订单数达到1061架。
对于下一代客机的未来发展趋势，陈勇介绍说，大幅提高飞行速度是重要方向。目前各国使用的客机都是亚音速飞行，此前一度曾出现英法“协和”号和苏联图-144超音速客机，但它们都因为噪音大、油耗高以及安全性等问题，相继退出运营。如今随着新一代技术的发展，超音速中小型客机“未来可期”。陈勇表示，全球正在研制的几款超音速客机都属于中小型客机，例如美国正在测试的X-59超音速飞机采用细长的机身设计，以尽可能降低客机突破音障时产生的噪音；Aerion公司的AS2超音速公务机，能携带8-12名乘客以1.4马赫的速度运行，Boom Supersonic公司研制的超音速客机为45-55座，速度为2.2马赫。
绿色环保且更经济的电动飞机是未来客机的另一个主要发展方向。NASA正在研制的单通道涡轮电动飞机在起飞时，机翼下的发动机会产生80%的推力，在巡航时则是55%，剩余推力由尾部的电动发动机提供。陈勇认为电动客机将可能从支线飞机开始。全球正在测试不同的新能源支线飞机动力系统，包括纯电动力、燃电混合动力、氢燃料电池-电涵道风扇动力等，它们适合不同的机型。例如纯电动力系统的功率和能量密度有限，更适合轻型飞机。
陈勇介绍说，在飞行驾驶模式上，未来客机将从现在的双飞行员驾驶模式，转变为单一飞行员驾驶模式乃至无人驾驶模式。现代客机在飞行过程中已经在很大程度上实现了自动化，但在起降等关键阶段仍需要人类飞行员介入。未来客机将借助AI技术，有望实现在复杂环境下的自主飞行，并依托以北斗为核心的多导航源技术，实现驾驶舱的可视导航显示，提升飞行的安全性能。
近年来，“临近空间”这个充满科幻色彩的词语越来越多地出现在新闻中。中国航天空气动力技术研究院创新与应用中心副主任李广佳介绍说，临近空间是指20-100公里的高度，这里是普通航空器最高飞行高度到天基卫星最低高度之间的空域，具有特殊的优势：高透光性、低摩擦阻力、低辐射等。在临近空间拥有更高效的通信保障、情报收集、电子压制和预警等特性，但同时这里也带来更大的挑战性，尤其是低密度低温的高空环境。
目前投入使用的临近空间飞行器主要以低速的太阳能无人机、高空气艇为主，它们具有续航时间长、飞行高度高、覆盖区域广、载荷能力大等优点。例如太阳能无人机以太阳能电池提供动力，可以连续飞行数月甚至更长时间，同时不受飞行轨道限制，可以在任务区域上空长时间盘旋，需要的时候，太阳能无人机一昼夜机动能力达到2500-3000公里。
像美国陆军和欧洲空客公司合作的“和风-S”太阳能无人机翼展25米，可在2万米左右高空连续飞行数月。波音公司旗下的极光飞行科学公司研制的“奥德修斯”平流层太阳能无人，机翼展更是达到74米，设计留空时间为3个月。
李广佳介绍说，之所以外界对于太阳能无人机等临近空间飞行器如此关注，是因为它们在通信中继、公共安全、应急响应、抢险救灾、科学测绘方面有广大的应用前景，可作为大气层卫星，与卫星、常规航空器和地基装备组成立体信息保障体系。例如遭遇地震、泥石流、洪涝等重大自然灾害时，搭载通信中继设备的太阳能无人机和高空气球可以快速恢复灾区通信能力，满足救援应急需求；在远海岛礁、偏远山区等地，部署基于太阳能无人机的临近空间通信系统，可以覆盖这些地方的通信空白，为及时了解当地情况，开展防止非法越界、保卫边疆的工作提供信息支持。它们还可以搭载遥感设备，采集农田作物长势、生产面积、周边水文环境等农业数据，推动农业数字化转型。但另一方面，当前太阳能无人机还面临很多挑战。李广佳表示，在穿越对流层时，太阳能无人机容易受到紊流等影响发生事故，需要加强安全性设计；对于进一步缩小太阳能无人机昼夜飞行高度变化幅度，并提升系统使用效费比，储能电池的能量密度、循环性能和安全性技术水平至关重要；目前超长航时自主飞行/无人值守技术还没有完全成熟，需要专业技术人员持续进行地面监视和指挥控制。李广佳强调说，中国目前在临近空间飞行器方面已经开始实用化应用，主要性能水平与国外基本相当。随着材料、能源、导航、智能应用等技术进步，其性能将得到进一步提升。“我们应该在临近空间技术和产业发展中给出科学的中国方案，争取主动权和话语权。”