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我国正在研制的大型客机C919的模型出现在2009国际航展上
（按：本文原为中央电视台的专题采访而准备的发言提纲。后作为一次国际航模会议上的发言，全文发表在《航空模型》杂志上。最近中国老航模联合会开会，会议组织者认为此文对航空模型的总结很全面而有一定深度，特邀作者作为嘉宾参加聚会，现将这篇文章贴在博客上，论点与网友们分享）。
自从人类第一架飞飞机上天，飞机的诞生有一百岁了。航空成为20世纪出现的最重要的技术之一。对人类的社会生活，不论军事上及和平时期对航空运输用途上，以及科技发展都起了十分重要的作用。航空的发展成为20世纪最有代表性的技术领域，直到进入21世纪的今天，航空航天上新动态仍然是社会上最引人注目的热点新闻。而航空技术的发展，从最初的年代开始，便与航空模型有着密切的关系。
一、航空模型是飞机的先驱
追朔航空发展的源头，航模本是飞机的先驱。我国传说中鲁班制成的“木鸢”在某种程度就是一架航空模型。在美国华盛顿的航空航天博物馆曾悬挂着一幅条幅，上面写着：“人类的飞行始于中国的风筝和火箭”。风筝和火箭，也可以认为是现代航空器的一种模型。我国古代的“孔明灯”和“竹蜻蜓”也是后来的热气球和直升机的模型。
就近代飞机的发明来说，人类探索飞行，首先是模仿鸟类的扑翼飞行。但是20世纪初第一架成功升空的飞机，却是定翼机，机翼并不像鸟类或昆虫一样扑动。至今使用最多的、性能最好的、也是定翼机，而扑翼机则停留在儿童玩具上。从扑翼转向定翼，是飞行探索中一个重要的转折。这个转折就是由模型完成的。
在1800年，26岁的英国青年乔治.凯利，制作了一架固定机翼的模型，经过投掷滑翔证明飞行良好，被认为是第一个发现了飞机飞行原理的人。定翼机的研制成为两百年来的主流。飞机的发明人莱特兄弟认为凯利“把飞行科学推到一个从所未有的水平。”这种推进，是由一架手掷模型开始的。
人类的车和船诞生已经有几千年历史，但是飞机的出现却只有百年。这是因为在空气的海洋中飞行，依靠的主要是空气动力。这是一种看不见摸不着的力，需要人去探索和应用理解力才能掌握其规律，不像车和船所利用的地面的反作用力和液体的浮力那样直观。因此人类的飞行需要知识的洞察、经验的积累。并且，飞行的试探比车或船的试验带有更大的风险。自古以来许多人前仆后继地探索，结果都是非死即伤。后继者很难继承前人的经验教训，而不得不面对风险重新尝试。
航空模型成本低，风险小，是在实际空气海洋中的一种小规模的实践。因此，不载人的飞行模型便成为人们观察现象、积累经验的很好方式。可以说，在飞行这种极其复杂、难以掌握，而又风险很大的实践领域，模型自然而然地成为探路的先锋。
整个19世纪中，不少人用模型试探着飞行的道路。1847年英国的亨森，1858年法国人德拉克鲁瓦、1880年俄国的莫扎依斯基、1896年美国的兰利，都试验过动力驱动的飞机模型，取得或大或小的成功。这些模型鼓舞着人们不断努力制造出载人的真飞机来。于是得以在20世纪初诞生了第一架成功的飞机。
二、航模是航空技术有力的认识工具
发明第一架飞机的美国莱特兄弟，他们在自制的风洞中试验过200种不同的机翼模型，从中得到了至今仍是正确的关于翼型和机翼平面形状的结论，为他们设计飞机提供的依据。这是模型的第二个功能，即除了成为飞机诞生的开路功能之外，还是一提高人类认识的工具的作用。
直到今天，当人们研制性能先进，规模庞大的高性能飞机的时候，需要使用很多先进的试验手段来提高对于飞行客观规律的认识，比如大型及高速的风洞，强大的计算机等，但是航空模型仍然保留成为研制新型飞机有用的工具。
美国研制超音速两倍的F-104战斗机的时候，当时还没有超音速两倍的风洞。F-104的特殊的“剃刀机翼”，就是设计师在普通的火箭弹上先后安装过50付不同的模型机翼，在沙漠里高速发射出去试验来选定的。瑞典在设计“龙”式战斗机时，由于设计者为该机选用了前所未有的双三角机翼无尾布局，这种布局能否保证必要的稳定性和操纵性，在研制中首先是通过线操纵模型来试飞的。
从最根本的工程哲学意义来说，取模型，是一种科学方法。模型是一种比实际的事物要简化的人造的系统，但是它具有与实际事物某些相似的特性。因此我们可以建立模型来研究，将结果推论到实际的事物中去。通常我们常见的有四类模型，第一是几何模型，它们的特点是与实际事物在几何特点上相似（不论放大、缩小、或者原尺寸都在此例），第二类是物理模型，则是在物理特性上与原物相似。第三类是数学模型，则是由数字、公式、图形、及计算机算法为材料建成的模型，它们在外形上可以说与实物并不相似，却是近代计算机科学得以运用于大型工程设计与研究的有力工具。第四类则是理论模型，是对复杂事物内部的机理所作的一种理论性解释，如各种原子核理论模型等等。
因此，在工程设计或科学研究中，善于“取模型”是一种十分重要的功力，就是如何将复杂的事物简化，挑出事物中某种我们感兴趣的特性，然后建立一个能体现这种特性的简化的系统。接着，如何运用模型来研究得出某种结论，并将这种结论推演到实际的事物中去，都需要很精到的科学思考和技巧的工作。
就以有实物的模型来说，在现代飞机研制任务中，经常使用的有风洞试验模型、自由飞行模型，以及飞机试制中用来传递几何信息的各种样机、实模、和铸模等等，在航空产业的各个环节起着重要作用。
我亲自进行总体设计的“初教6”、“强五”、“歼教6”和“运10”等一系列实际的军用及民用飞机机型的研制中，除都用风洞模型在各类风洞中作过风洞试验之外。（风洞模型在风洞中是静止的，靠与风洞中气流的相对运动来研究空气动力现象的规律），还进行过本身是运动的模型的试验，即自由飞行的模型的尾旋试验。试验中用直升机将与真实飞机动力相似的模型带入空中，将模型在空中抛落后，由遥控装置令其进入尾旋并作改出动作，来观察飞机的动态反应。
三、航空模型是飞机设计师诞生的摇篮
这一点对于在青少年中推广航空模型活动有很大的意义，就是建立起我国将来航空进一步发展在人才上的后备军。学校的教师们、少年儿童活动的组织者们及家长们无疑对模型的这种功能给以很大的关注。
百年航空世界各国著名的飞机设计师中，不少在少年时代从事过航空模型活动。比如美国著名的约翰逊和前苏联的雅克夫列夫，他们在一生中都对飞机设计作出了重要的成就，而他们在少年时都曾热衷于航模活动。约翰逊十二岁时就立下志愿将来要当一名飞机设计师，当时他做了几百架模型飞机。雅克夫列夫自幼热爱飞机，中学时和几个同学用了一个多月时间造了一架翼展达到两米多的模型滑翔机。其它如首次制出实用直升机的西科尔斯基、设计出不着陆不中途加油环绕世界飞行的“旅行者号”的美国狄克.鲁坦等等，都在少年时设计制造过航模。这样的例子不胜枚举。
２０世纪内，我国在航空几个重要领域里做出比较出类拔萃的业绩的人，如国防科研岗位上、空军理论研究方面、军用飞机和民用飞机设计方面、甚至滑翔机研制方面有一定成绩的人物，凑巧在青少年时代都搞过航空模型。
一个飞机设计师很重要的是必须具有“技术综合”的能力。这是指将许多不同门类的技术，综合在一个产品中，最后显现出特定的总体功能。设计和制造航空模型，是一项小的系统工程，在飞机设计的最重要的三个学科：飞行力学、飞机结构学和动力装置的综合上给人以锻练。航空模型对从事飞机设计的人员，有很明显的锻练作用。
我认为早年从事过航空模型活动的人，对以后从事大的技术综合性工作作了某种准备，养成了他们观察和处理事物的某些思路，而思路对于工作的成功有着非常关键的作用。
我本人参加了20世纪我国第一架喷气式飞机的总体设计，并担任了20世纪我国研制最大的喷气运输机运10的副总体设计师。我自幼在抗日战争中度过了童年，经历了日本飞机的轰炸和扫射。便决心投身于飞机设计事业。我的中学阶段处在抗日战争的“逃难”的十分艰苦的物质条件下，我曾用农村“墟场”上买来的牛皮胶，用废自行车胎剪下来的橡皮条制造简陋的橡胶动力飞机模型。直到我24岁时已经从清华大学的航空工程系毕业，并且在航空部门工作已经成为航空工程师之后，才有机会接触到一种压燃式的航模发动机。我发现使用这种方便的动力装置，可以放手做许多飞机型式的试验，并在试飞中考验成效，这才比较经常地从事航空模型的设计、制作和试飞。
以后我的工作岗位转入了一系列不同机型的总体设计，其中包括螺旋桨式和喷气式、低速和超音速，军用及民用等不同类型的飞机。伴随着设计这一系列真实机型的进程，我对航空模型活动的热衷坚持了16年。从我个人的体会中，我感到航空模型活动对于一个飞机设计人员是很有益的。
我制作模型全是我自己的设计。我认为模型飞机是对飞机设计的一种小规模的实践。我尝试过各种机体结构型式和气动布局的配置，过去只在教科书上读到的不同的布局和构造，我都用模型飞机来体会其特点和性能。
我成为航空工程师后才热衷与航空模型活动，可称为“迟来的参加者”。我很喜欢设计飞机，那怕用模型飞机来实现小的设计我也不愿意放弃。我也确实从中得到很多航空知识的感性体会。这些体会使我在飞机设计中处理问题的时候，并不是作概念游戏而是可以想象到实际的后果。
我在28岁的时候，担任了一架通用四座螺旋桨式飞机“勤工号”的总设计师任务。这是一架完全由青年人组织起来业余设计的飞机。当时我们没有条件在研制中进行常规的风洞试验和结构静力试验。但是对这种型式的飞机布局，我已经在模型中实现了几种构造样式，并且进行过线操纵试飞，我通过已有的理论和航模试飞已经掌握了它的特点。是航模实践给了我作出重大技术决策的胆量。这架飞机设计后试制完成便径直投入试飞，但一路顺利，以后飞行良好。实际上，美国一位著名飞机设计师，设计不着陆不加油环绕地球飞行的“旅行者号”的鲁坦，他设计的飞机有许多也是通过模型试验来确定布局的。
20世纪60年代，我国出现对旋翼机、伞翼机、及气垫船等非常规的航空器的探讨热潮。我参与了最早试验型号的研制。在我国的天空还从来没有这些样式的航空器飞行过。就凭它们奇特的形状，它们能飞得起来吗？不会一头扎向地面吗？我参加这些最初的试探中，都曾首先制成模型来试验，使用航空模型来作为探路的工具。
四、从航空模型直接诞生出新的航空器类别“无人机”
在20世纪的后半个世纪，由航空模型发展而来的无人机成为战场上的新秀。
近代无人机始于专门挨打的“靶机”。早期使用小型的模型飞机代替飞机牵引的“拖靶”供高射炮手练习瞄准或实弹射击。初期的靶机常是螺旋桨推进，就是一架典型的航空模型。到了50年代，由于地对空导弹发展的需要，出现了喷气式靶机，以后的改进型可用超音速飞行。
60年代的越南战争中，美国的U－2高空侦察机先后被前苏联和我国击落。美国开始将“火蜂”靶机改装为无人侦察机，按机上的计算机存入的预定航线飞行、无人侦察机作为一种新的军用航空器开始发展起来。越南战争时期，美国一个空军战略大队就出动3400多架次无人机进行侦察和电子干扰，取得了大量侦察情报，也吸引了很多地面防空火力，而回收率达到约84％。有一架电子干扰无人机先后遭到11次地对空导弹攻击才被击落。用一架无人机的损失去换取对方11枚导弹的消耗，无疑很合算。
20世纪80年代，中东上空战云密布。贝卡山谷地形隐蔽，叙利亚在这里布署了许多导弹发射架，准备阻拦以色列的空中进攻。1982年的一天，突然一些小型飞机越过以色列一侧的山头出现在谷地上空。
这是以色列出动了三种型别的无人侦察机，不顾地面火力从容地将谷地内叙利亚的地面布署侦察得清清楚楚，然后以色列先发制人地发动进攻，用准确的火力摧毁了叙利亚处心积虑安排好的阵地。这个战例，唤起了世界重新认识到无人机的价值。
第四次中东战争中，一天夜间，埃及的雷达发现来袭的一架敌方飞机，埃及连忙发射导弹，不料一连发射了32枚SM－4型地对空导弹才将其击落。一看之下，才知道这是以色列的一架AQM－34L型无人机，是以色列故意放出来诱耗对方地对空导弹的。
无人机比同一级的载人飞机的尺寸小很多。一架无人机的成本一般只有同级飞机的几十分之一。比如，一架B2轰炸机单价达到5.7亿美元，而设计中的一种高超音速的无人轰炸机，预计单价为1,200万美元。一般高空型无人机的单价约50－60万美元。在危机时刻出动一大群来与敌方较量，也够敌方头痛的。
1992年，以美国为首的多国部分在海湾战争中，在“沙漠风暴”战役中动用了多种无人机，引导空中与地面部队攻击，将目标摧毁力提高了25倍。美国前总统布什事后说：“看来，无人机将在未来的各种军事行动中占有重要位置。”
在未来的战争中，用无人机协同载人飞机共同作战，将演变出新的战争局面。
微机械、微电机、微电子技术的发展，使无人机可以做得更小。今天定义微型无人机的尺寸是翼展在15公分之内，重量不超过100克。但是由高度集成电路制成的微型摄像机却可以在地面接收到一定距离外或障碍后面的实时图像。
我国研制无人机的队伍中，有不少原来从事航模活动很有成效的人员。他们将航模活动中的体会直接应用到无人机上。
五、航空成为新时代的一种文化品味
现代城市常有一些像真或抽象的雕塑作为装饰。在日常生活中，则有一些人常年剪窗花、做绒花、用花色布料的边角材料作小玩偶等等业余爱好来装点生活。这都是一些文化的迹象。
而文化时尚，总是随着时代的变化而演进着的。20世纪是一个以技术发展为特点的时代，航空作为这个技术时代的一种表征，也逐渐以社会文化的形式表现出来。
有的大城市，开始用飞机的形象来做为城市或建筑的装饰点缀。有时是用抽象的飞机图形，有时则干脆用整架飞机的实体，成为一种生活情趣，对环境的美化。在上海的南京西路的“恒隆广场”，曾经在七楼顶蓬下悬挂一架双发动机的喷气公务机，景象很雄伟很有气派，很有现代色彩，很多上海市民和外地游客在那里照相留念。
在人们的日常休闲活动中，有些人则在室内布置中，他们常在办公室、客厅甚至卧室内的桌上或柜内摆着实体飞机模型，在墙上挂着飞行的模型，飞机模型已经成为新时代的一种审美对象。很有文化品味，科技品味。我有一个朋友是著名的建筑学家，曾经是我国建筑大师梁思成的研究生，现在七十多岁了还奔波在各地去帮助做建筑规划。他告诉我他的业余爱好就是做飞机模型。这样一位有成就的专家，还花大量的业余时间在展览模型的制作装配上，乐此不疲，认为对自己的身心健康和文化修养都是莫大的帮助。
在节假日，则常有不分年龄，不分职业的“航模发烧友”相约到合适的地点去互相观摩放飞模型。这些爱好成为生活洪流的一部分。为了建立与建全一种高品位的生活，是一种值得提倡的文化活动。
从航空模型的这种功能来说，就不仅涉及航空产业的从业人员，以及将来有可能从事航空的广大青少年，而作为一种文化和科技品味与社会普遍的各阶层各行业都可能产生关系了。
我作为一名飞机设计师，航空模型热心者，希望今后我国的航空模型产业日益繁荣，产生越来越广泛的影响，对社会生活中扮演着越来越重要的作用！
程不时 博客文章
2010-04-14