——材料、喷气发动机和机形等方面的进步发展将使航空旅行更为便宜与安全。

未来的民用客机将会有引人注目的巨大变化。随着先进的计算机辅助设计工具的出现，飞机可能会呈现不同寻常的外形，性能会更好，载客也更多。航空工业已在设想采用类似隐形轰炸$那样的无翼飞机机形。带着座舱短而粗的机身从宽厚的机翼中突出，然而，多达800名乘客中的大多数人却是坐在机翼内类似影剧院般的空间中的。

其他各种飞机设计也大多采用了全新的外形。有一种未来的飞机将由好几个机身组成，每个机身用几个机翼和一系列的支杆相互连接而成。另外，美国与欧洲的研究工程人员正在对一种作为协和式超音速飞机后继者的超音速客机的可行性进行调查研究。

即使这些计划没有一个能实现，然而许多项技术的发展改进将使下一代的普通飞机比目前的飞机运行更经济，同时还将设定新的安全和运行效率的标准；在不久的将来，使用更好的材料和推进系统来制造飞机会不断提高飞机的性能。从长远来看，微型传感器、执行器以及分布在飞机各处的计算机将使工程师解决他们所面临问题的方法产生悄悄的变革。一种“聪明”飞机将使工程师能对自己虽已了解却对之束手无策的许多现象加以控制。微型传感器和活动翼面的反馈与控制机构称之为执行器，它们能减少空气阻力或者能使机械负荷重新分布从而提高了机翼结构的使用寿命。

利用从传感器网络中得到的信息可使飞机维修的间隔时间得到延长，并能有助机械师迅速地找到存在问题的症结所在。另有一些传感器当配上来自卫星的信息时就能使飞机驾驶员对其周围附近的飞机行踪更加清楚，从而提高了飞行的安全度。

材料的作用

新颖的飞机可能要经过几十年才能逐步发展完善而成。然而在下一个10年中，航空公司将继续不断地促使飞机制造商们去降低操纵一台价值数百万美元机器的费用。计算机设计软件将有助于实现这个目标，工程师们在传统上是使用它们来显示不同的部件和系统是如何装配在一起的〈，有关飞机各部件的庞大数据库将可确定哪些部件最为可靠，哪些则能使操纵费用更低。同样在下一个10年中，结构设计人员将应用一些能使机身和机翼重量减少的材料。一个颇有前景的材料是锂 · 铝合金。它比其他的铝含金比重更小、强度更高。基于这一点，所以空中客车工业公司在空中客车A330和A340型飞机的机翼主要部分上就使用了这种材料。

在研制人员制出一种抗断裂性更好的材料之前，锂-铝合金似乎还不会得到更广泛的使用。阿尔科美国铝公司目前正在研制一种铝-锂合金，据说这种金属比现有的铝含金的抗断裂强度更高出三分之一以上。由阿尔科公司委托的一项研究表明使用这种材料可使大型飞机的机尾重量减少大约12%，即650磅左右。一种引人注目的替代物就是在有机聚合物的基体中渗入石墨纤维，使得材料单位重量的强度变得更高的复合材料。设计师可通过改变纤维层的数量以及纤维分布的方向来使材料能适用于结构所承受的不同负荷。

在军用和民用飞机的承受轻负荷的结构中使用某些复合材料已有10多年的历史了。这些复合材料的成本阻碍了更广泛的将它们应用到商业民用客机上去。今年（1995年）6月投入使用的波音777型飞机结构重量的9%用的是复合材料，这大约是波音757和767型飞机上使用量的3倍。

由于大多数复合材料是在加压的熔炉中进行处理的，因而它们被称之为“热固材料”。不过它们不能再度进行加热重新加工成别的形状。使用“热塑”聚合物就可以克服这个缺点，它可以进行再塑以消除在制造过程中产生的裂纹。

铝和复合材料的使用寿命可通过在其中埋入微型传感器来测定出那里所受的应力大小。从应力这个数据可以估出整个结构还能使用多久，还可提供反馈来对可动飞行控制面——副翼进行调节以减少所受的机械负荷。

使用更佳的发动机

由金属和陶瓷组成的复合材料可以提高发动机的性能。比如，甩嵌入钛基体中碳化硅纤维制成的发动机能在高温下运行，因此以较少的燃料就可产生同样大小的推力。这种发动机比较轻，使用寿命也较长。工程师们还发明了其他一些能提高效率的方法。在当今使用的喷气发动机中，空气被风扇抽入，经过加压后再与燃料混合，进行燃烧后形成灼热的气流从发动机的后部排出。这种推进系统的效率（即其通过燃烧灼热的汽油混合物将热量转换成推动力的能力）可以让进入发动机的一部分空气通过发动机“核心”（灼热气体就在此进行燃烧）的旁通管来得到提高。这样一种称之为“高分流”的发动机产生的噪音也较小。

在现代的涡轮发动机中，弯管通过的气体流量是通过发动机核心气流量的6~7倍。一些实验性发动机已将旁流气体流量提高到为通过发动机核心气流量的20倍。然而，这些超高分流发动机会遇到一个价格上的问题。不用说，这些发动机除了增大了牵引力之外也将增大风扇和其他发动机部件的尺寸和重量。

涡轮发动机的效率还取决于空气压缩机中和驱动压缩机的涡轮机中旋转叶片的形状。麻省理工学院燃气涡轮机实验室正在研制一种新颖的装有传感器和执行器的发动机，这些执行器能在飞行中改变叶片的形状认而起到提高性能的作用。

使用一种阻力较小而效率更高的发动机将能更好地提高飞机运行的经济性。空气流过机翼上方是阻力形成的一个原因，是一个特别令人棘手的问题。空气动力学家们研究了飞机表面附近薄薄一层（通常被人们称之为“边界层”）空气的性质。在薄薄的边界层里气流是很平滑的。空间层之间彼此一层层地通过，就好比在玩一副牌似的一张牌轻快地滑过另一张牌的上面。可是在大型的客机上，这些一直存在的气流会变成打旋的紊流，从而引起了很大的阻力。

美国国家航空和航天局（NASA）用一架改装过的波音757型飞机进行的一些实验表明可以通过将紊流吸走的办法来减小阻力。要达到这个目的，就要在部分机翼上置有许多小孔，这些小孔都与一个抽吸泵相连。泵开动时就将空气抽入这些孔内，从而使边界层上的气流变得平滑。装在机翼上的微型传感器能检测出紊流的大小，它们就发出需要进行多少抽吸量的信号。用一些很小的执行器来采取某些措施就能减少紊流：一种方法就是当气流变成紊流时，将铰接在机翼上的数千个微小可动折板从机翼表面向上升起。

2050年时的飞机可能与当今在飞行的飞机相像也可能不像。不过，在航空技术上以及对飞行员认识过程了解方面所取得的进展将使航空运输对日益增多的乘客来说变得更安全、更便捷。

[Scientific American，1995年9月]