聽李椿萱院士講講，為什麼軍事需求促進了航空進步？

（文章來源《院士講科學》，該書由《知識就是力量》雜誌社總策劃，科學普及出版社出版）

今天是八一建軍節，在前兩天大閱兵中亮相的各種飛機，以及直升機編隊擺出八一和90字樣，想必都讓你印象深刻。今天，我們就聽李椿萱院士講講軍事需求促進了航空進步這一話題。

主講人

李椿萱，空氣動力學、航空航天飛行器設計、高速碰撞力學專家，中國工程院院士，北京航空航天大學教授。

李椿萱院士早年曾參與美國太空梭、導彈相關預研工作，並涉及超高速碰撞力學等領域的研究工作。1980年回國後，主要從事飛行器空氣動力學的研究工作，在天地往返運輸系統氣動力、熱特性，飛行器、推進系統一體化氣體熱動力，以及飛行器動態特性等研究中取得了一批成果。1987-1997年先後任「863」計劃航天領域主題專家組成員及專題組組長。

航空史上的一個「黃金時代」

1903年，萊特兄弟發明了飛機。僅僅不到10年，1911-1912年義大利與土耳其之間的軍事衝突，就讓人們看到了飛機的軍用價值。第一次世界大戰在1914年爆發，4年半的戰亂促進了各參戰國航空技術的急速發展。從1918年戰爭結束，到作為第二次世界大戰歐洲戰場起點的1939年9月1日納粹德國進攻波蘭的21年間，被認為是航空史上的一個「黃金時代」。

在此期間，歐美各國著手實施各種創紀錄飛行，比如查爾斯·林德伯格飛越大西洋，日本與美國飛行員飛越太平洋的競爭，以及美國女飛行員阿梅莉亞·埃爾哈特的環球飛行等，都發生在這一時期。

國防急需促進了航空技術的發展

（海軍航空兵使用的直升機，供圖／馬之恆）

第二次世界大戰爆發之後，世界各國又迎來了一個航空技術的急速發展期。到大戰後期，德國和英國空軍都裝備了先進的噴氣式飛機，而德國甚至開始了對下一代噴氣式飛機和超音速飛機的研發工作。簡而言之，在20世紀的上半葉對大部分飛行器的研發都同兩次世界大戰有關；也就是說，國防急需促進了航空技術的發展。

第二次世界大戰以後，美蘇爭霸又延續了航空技術高速發展的趨勢，使現代飛機變成了一種高技術的集成體。隨著人類進入太空時代，研發高超聲速飛行器和空天飛機成為航空航天領域的新目標，屬於材料、力學、信息、電子、控制、動力等多種學科的高技術組合以航空器乃至航天器為核心，各個學科的研發成果，帶動了各個高技術產業的發展，從而推動了整個國家國民經濟的發展。

正因為如此，在中國的科技中長期發展規劃里，有相當多的內容是關於航空航天領域的，比如大型民航飛機的發展、高超聲速飛行器技術等；航空對空氣動力學的研究成果，也會帶動其他一些前沿產業的進步，比如民用的大型風力發電機以及高速列車的研發，都會因為空氣動力學的進步而深受其利。

多種不同用途的飛機

（外觀獨特的傾轉旋翼機）

得益於人類航空技術的進步，特別是空氣動力學的進步，人們得以製造出有多種不同用途，而且性能越來越先進的飛機。

生活中常見的機型，是高亞聲速的大型民航客機；在關於軍事訓練和戰爭的新聞報道中，我們可能會看到軍隊使用的戰鬥機、轟炸機和運輸機等。除了這些固定翼飛機，航空器中還有一個很大的系列是非固定翼飛機，生活中比較常見的就是直升機，除此之外，還有旋翼機和傾轉旋翼機。旋翼機的結構類似於直升機，但除了提供升力的旋翼，還有垂直於前進方向的螺旋槳來提供前進動力；傾轉旋翼機的代表是美國的V-22「魚鷹」，一種混合了直升機起降模式和固定翼飛機飛行模式的可變型飛機。

互動問答

Q：英國著名的「鷂」式垂直起落飛機，是如何實現垂直起降的？

李椿萱：「鷂」式飛機是英國研製的垂直起落攻擊機，後來，美國購買了一些出口型用以取代本國老舊的艦載攻擊機，並改進了這些出口型。「鷂」式的垂直起降和短距起降功能，是通過它的「飛馬」發動機實現的。這種發動機的噴口可以旋轉，讓「鷂」式飛機能實現垂直起落，適應一些狹窄的環境，比如航空母艦的甲板。但垂直起落的代價也是很大的，這個過程會消耗大量燃料，嚴重削減飛機的作戰半徑。美國的F-35戰鬥機，其中一種正在測試中的改型F-35B，也具有垂直起落能力，這是通過升力風扇、發動機噴管下偏、調姿噴管這三種技術共同作用來實現的。

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