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飞行试验中的太阳能飞机
（上周，向一群科技人员做有关“航空技术发展”的讲座。结束后听众涌跃提出不少问题，我一一作了解答。其中有一位教授提出说：最近，瑞士已经制出“太阳能飞机”，我国是否也应该在这方面进行一些研究？对这个问题我的回答如下：）
今天我们一般飞机使用的燃料，都是从石油提炼出来的。上个世纪，在中东地区由于地区政治问题曾经出现过“石油危机”，阿拉伯国家对西方世界进行石油禁运，造成很大的震动。另外，地质学家们也提出过地球的石油资源可能在几十年内枯竭的警告。今天的航空运输，对于人类社会的发展已经起着非常关键的作用。不能想象一旦石油的来源短缺，会对社会的发展起严重的障碍，那可要坏大事了。因此，人们一直在寻求对飞机的石油以外的代用能源。太阳能飞机也是这种可能的代用能源之一。
今天出现的太阳能飞机，是从人力飞机发展起来的。人力飞行本来是人类试探飞行的最古老的方式。即使在航空技术已经很发达的当今社会，仍然有人在不断设想能以人力，像“空中自行车”一样消遥自在地在空中飞行。这个愿望在上个世纪由一家出版商出一大笔奖金，奖励成功建造用人力驱动的飞机而能绕指定的两点作8字形飞行的人。有这个奖励的促进，许多人进行了这方面的尝试。经过几年的努力之后，居然有人成功达到了这个飞行要求，并且成功地用人力踏着踏板飞越了英吉利海峡。（见附图）
人力飞机飞越英吉利海峡
人力飞机，机翼必需做得很大，翼展要做得很长，而且结构造得非常轻，才能在空气中运行能产生必要的升力，而阻力很小，这样才仅仅依靠人的肌肉发功能够维持在空中飞行。
人力飞机机翼面积大，阻力小，重量轻的特性，演变为太阳能飞机是很好的技术基础。大面积的机翼正好安装许多太阳能电池。于是太阳能飞机便诞生了。但是载重的能力很小，只能勉强载一个人的太阳能飞机，它的翼展甚至比可以乘坐475人的远程喷气旅客机A340还长。
后来人们还研究过把翼展做得更大，以便加大有效载重，干脆不要载人，作为一种无人飞机，装一些必要的仪器，可以长时间停留在高空飞行。为了减轻结构重量，这种很长的机翼做得刚性很小，在空中几乎像一条丝带一样地飘飞。
太阳能飞机在实际用途上，目前看还只是在无人机方面，如果要像旅客机那样运输大宗人员及货物派上用途，目前看还很遥远。
除了太阳能，对石油的代用能源还有液氢和核能。
液氢可以从水中提炼，燃烧后仍然变为水，可以重复使用，也不对环境产生污染，可以说是很环保又取之不尽的燃料。在工程上使用液氢作为燃料可以说已经很成熟。航天的火箭和航天飞机都是使用液氢。飞机设计师们已经进行过液氢的飞机的方案研究。
使用液氢作为燃料的最大问题，是在能量上不平衡。从水中提炼出一个能量单位的液氢，需要花费六个单位的能量，这显然很不合算。因此，只有在将来开发出更高效的提炼氢的方法，或者能用廉价的途径获得提炼氢所需的能量（如使用太阳能来提练氢），这时，液氢飞机才会出现。可以说，这也是飞机使用“太阳能”的另一种形式。
另外谈一下核能。目前已经有了核能航空母舰，也有了核能潜艇。但是没有实用的核能飞机。主要因为核反应堆太重。
反应堆的工作部分的重量并不是关键，但是为了屏敝核心部分对周围的核幅射侵害，需要很厚很重的混凝土防护层。反应堆要能安全地运转，不得不背上沉重的包袱，变得很重。水面舰艇或潜艇需要做到很大尺寸，才能载运这么重的反应堆。20世纪内，人们曾将大型飞机改装成核动力试验机。但载上很重的反应堆之后，很大的飞机已经没有留下多少载运量来作有实际意义的飞行了。
所以，用于运输的飞机做得比今天的大型飞机更大上几倍的时候，设计核动力飞机才是合算的。
并且，一般飞机要经常起降，因为飞机本身的飞行就需要经常添加燃料。但一旦核动力出现之后，飞机本身并不需要经常从地面添加燃料。这样，将很大很重的核动力飞机反复地起降就变得并不必需了。
因此，人们想象中将来的体型巨大，重量很重的核动力飞机，一旦起飞后，将长时间（数月或数年）在高空巡航而成为一种“母机“。各地需要载运的人员或货物，则由体型较小的”驳运飞机“从路经各站送到上天空，与母机对接，将乘客及货物送上母机，而将到达终点的旅客与货物从母机上分流，运到地面上来。
这样，当核动力飞机出现的时候，不止是飞机的动力系统有所改变，连空中运输的方式都可能随着发生变化了。
关于“石油枯竭“的问题，近年来地球上又发现了许多油田，蕴藏相当丰富，所以对石油寻找代用能源的问题，没有前几十年认为的那样迫切。以后相当时期内，飞机的燃料，还仍然会以石油这种传统燃料为主。
程不时 博客文章
2010-06-02