能够长期留空飞行的微波动力飞机

发布时间：88年08月26日

Geoffrey Rowan 编译魏进尊

人们称其为“永久式飞机”，这是一种一次可以在离地面两万多米的高空翱翔几个月的“永动机”，据建造它的加拿大人称，它开创了一个崭新的纪元。

上个月，一批科学家从靠近渥太华的泥泞的田野里放飞了一架无人驾驶的、三米多长的电动飞机，他们利用一只无线电控制器，操纵该机在离地130米的空中飞行。

几分钟后，他们关断了飞机的电池动力，利用从地面发射的微波来作为动力，继续飞行。

负责这一计划投资的政府部门负责人，通信大臣弗罗拉 · 麦克唐纳（Flora Mac Donald）把这次试飞同1903年莱特兄弟在北卡罗来纳州吉蒂 · 豪克进行的12秒钟留空飞行相提并论。

微波飞机的研制者们发，一旦解决几个小难题之后，它就将成为轨道人造卫星的廉价替代物。轨道人造卫星的建造、发射、保险等要耗费几亿美元。

“用途非常广泛。”通信部的发言人米歇尔 · 鲁卡斯（Michel Lucas）说。“有人说可以用来进行遥感探测。只要带上各种各样的传感器，如红外传感器、光学传感器或者雷达等等，就能够用来确定粮食等农作物的产量，找出矿床或油田，也可以用来监测天气或者担任军事警戒活动。”

鲁卡斯先生说，无钱发射通信卫星的不发达国家却能够买得起一架微波飞机，这种飞机也可以用来发送电视广播。各个国家、省、甚至公司都花得起钱购置自己的这种通信系统。

鲁卡斯还说，一架无人驾驶的微波飞机，能够在二万三千多米的高空连续飞行几个月，可以作为一个价值几百万美元，覆盖直径740多公里区域的通信站。这架飞机在一个面积相当小的地区上空兜圈子，它的运动有点类似凭借风力。

在维护，改变荷载或者功能时，操作者可以让飞机降落地面。

鲁卡斯先生说，研制和试飞这种只有实际尺寸八分之一大小的模型飞机，花费了六年的时间，耗资大约折合一百四十万美元。他说，可望在两年内能造出一架实际尺寸三分之二的模型机进行试验。

“如果证明实用，紧接着我们就将建设一台全尺寸的模型机。”鲁卡斯说。这架模型机的翼展可能是34米，跟波音747相同，仅重三千一百公斤，可搭载2 ~ 3名乘客。

飞机的螺旋桨靠电力驱动。工程负责人，一位三十六岁的物理学家乔 · 斯莱萨克（Joe Schiosak）说，驱动电机的微波束，工作原理跟无线电波相同，促使这一工程可行的突破乃是研制成功了能够接收微波的轻体天线，这项成果是由坐落在马萨诸塞州列克星顿市莱森公司（Raytheon Cor. ）的威廉 · 布朗（William Brown）研制成功的。

斯莱萨克先生将这种飞行技术同无线电广播作了一番比较。无线电台广播时，它就把信号发往天线，再把它发送到千家万户的收音机。这时，就按特定频率和波长产生交流电流，FM信号的波长大约2米，而微波的波长仅为12厘米。电流从发射机天线发出，在另一端由调至这一频率的天线接收这些电磁波。

“我们所做的工作就是采用许多的电台，我们通过天线发射许多电力，被飞机下面的叫做耦极天线的检波天线接收。”斯莱萨克说。

音乐爱好者们可以在其墙壁上悬挂长长的金属天线来接收无线电信号，但加拿大造的这架微波飞机将需要4000具检波天线来接收飞行所需的能量，却不占很大的墙壁面积。

为了减轻飞机的重量，他们采用了一种称之为卡普顿（Kapton）的薄膜制造的天线。加拿大的这个小组又在天线的输出部补加了一个小小的电路结构。

每具耦极天线都接收地面发送的交流电流，通过这一电路，将其转换为直流，成为给电池充电的电能。

所有的能量都经由各条输送线汇集到一起，再送到转动螺旋桨的电机，通信设备、飞机自控系统，并给小型备用电池充电。

飞机飞行中的倾斜、颠簸、横滚等状况全都由电波束返回地面的小型计算机，它指挥飞机根据最佳风力状况在限定范围内按飞行方案飞行。计算机也指挥微波发射机对准某某方位。

这种微波飞机足以使美国宇航局及其宇航工业巨头洛克希德公司改弦易张，另辟蹊径。

斯莱萨克先生承认，仍有少量的障碍等待排除。

“我们已经计算好，凭借机翼上表面的太阳能电池获得的动力，足够飞行8小时左右，能使飞机保持飞行高度。”他说。但是那得有8个小时的日照。

斯莱萨克先生对于将飞机牵引到预定高度这一方案很喜欢。但是，这要求设计出一种专用的慢速飞机，因为所设计的微波飞机只要求在23，000多米的高空中以每小时120米的速度飞行，这里空气的阻力仅仅是地面的十七分之一。

“它必须以缓慢的运动速度牵引我们的飞机，否则它会把我们的飞机弄个七零八落。”他说。