宋笔锋－从飞机外型变化看飞机的百年发展

宋笔锋简历

　　宋笔锋，1963年3月17日出生于陕西凤翔县，1981年毕业于西北工业大学飞机设计专业，从此和飞机结下了不解之源。

　　1988年宋笔锋获西北工业大学飞机设计学科硕士学位，并留校任教。

　　在工作的同时，他继续攻读博士，于1997年获飞机设计学科博士学位，博士论文获2000年全国百篇优秀博士论文。1998年被评为教授,时年35岁，从1999年起任博士生导师。

　　2001年获教育部长江学者，成为教育部长江学者奖励计划特聘教授。

　　2003年始任西北工业大学航空学院副院长，是国家重点学科"飞行器设计"学科的带头人，教育部优秀青年骨干教师，国防科工委优秀教师。

　　共发表论文80余篇，世界著名的三大索引报道20余篇次，获科研奖励7项，目前承担包括国家自然科学基金、973和863等科研项目多项。

　　许戈辉："问渠哪得清如许，为有源头活水来。"各位好！这里是《大红鹰世纪大讲堂》，我是许戈辉。今天我们要谈的是飞机，而在这里谈，应该说是Right Time、Right Place、Right People。怎么讲呢？

　　Right Time，叫合适的时间。整整一百年前美国的莱特兄弟，首次实现了人类的动力飞行，人类终于给自己插上了翅膀，也就是说今年是纪念人类（动力）飞行的一百周年。

　　Right Place，合适的地点。我们都知道这里是西北工业大学，分为航空、航天、航海，三大领域，其中又是以航空力量最为强大。

　　那么Right People，合适的人。我们知道下边的听众是西北工业大学，很多是航空学院的学生，也有很多是对航空感兴趣的学生。而台上的主讲嘉宾呢，更是西北工业大学航空学院的副院长，咱们国家重点学科，飞行器设计学科的带头人。

　　你看天时、地利、人和，一定会呈现给我们的电视观众一台精彩的报告。

　　我们首先就来认识一下宋笔锋教授。

　　宋教授，那问问您，就是现在飞机已经有一百年的历史了，现在的飞机，大家都在，各国都在发展自己的飞机，都在比拼哪些方面呢？

　　宋笔锋：大概是这样，就是说从飞机的类别来讲，主要是有，就是说各个国家，主要是在战斗机这个方面，竞争比较激烈。

　　许戈辉：军事方面的。

　　宋笔锋：在军事方面的，因为它是要取得，在战争里面要取得空中的优势嘛。另外战斗机，它的技术可以移植到其它类型的飞机。第二个类别就是民航飞机。民航飞机主要是，它是一个从市场价值来看，它是巨大的。

　　许戈辉：我们都知道波音和空客，两家打得特别厉害。

　　宋笔锋：实际上在十几年以前，世界上民用的航空飞机制造厂非常多，经过这几年火并以后，现在世界上基本上剩两大家，一大家就是波音，一大家就是欧洲的空客，实际上这两家竞争也很激烈。

　　许戈辉：那它们两家从技术上讲，有什么太大的差距吗？

　　宋笔锋：技术上来讲的话，应该说差距不是特别地大。

　　许戈辉：我们都知道，飞机可以有很多层面去了解它，那您今天为什么专门选择了从飞机的外型变化来看飞机的发展呢？

　　宋笔锋：有两方面的原因。正如你所讲的，影响飞机的因素比较多，其中有四个是最关键的因素。

　　第一个，就是它的外型。第二个，是它的动力系统，它的发动机。第三个，是它的控制系统。第四个，是它的结构、材料这些方面的，当然还有些其它因素在里头。

　　那么外型，在飞机的发展过程里面，特别是在八、九十年代之前，应该是起一个主导作用。

　　许戈辉：那也是就说在前八十年，甚至到九十年，就是从有了动力飞行到现在是一百年，前八、九十年，外型都占了一个很重要的位置。

　　宋笔锋：第二点，可能不一定搞飞机的人，那么他接触到飞机的话，就感觉飞机的外型各种各样，千奇百怪，有的给人感觉每一种飞机虽然样子不一样，但都比较帅、比较酷，这个是我今天选择这个题目两个原因。

　　许戈辉：就是内行人、外行人都会感兴趣这个题目。

　　好，那我们就欢迎宋教授给我们从飞机的外型变化来揭示一下飞机百年发展的历史。好，我们欢迎！

　　宋笔锋：刚才主持人已经讲了，飞机已经有一百年的历史，今年是人类纪念首次动力载人飞行的这么一个一百年的一个日子，有幸在这里跟大家一块回顾一下飞机的一些发展过程。那么飞机的发展过程，刚才实际上我已经提到过一点，那么飞机的发展实际上是取决于，从根本上讲取决于两大方面。

　　第一大方面，人类飞机设计理念的更新。

　　第二个大的方面，就是取决于我们的基础工业给我们所提供的可能性。

　　那么基础工业呢，这个里面主要是包含我们的材料领域和我们的制造领域。也就是我们设计出来以后，能不能制造出来，那么从飞机设计这个角度来讲的话，影响飞机设计的，或者影响飞机平台的因素，应该说大概有四种。

　　第一种就是飞机的外型。

　　第二种就是，它的动力系统，就是发动机。

　　第三块，就是它的控制系统和控制方式。

　　第四块，就是它的结构和材料。

　　应该说在一百年里面，这四个方面都得到了很大的发展。因为时间关系，我今天只给大家简单介绍一下从飞机的外型方面来看，这一百年里面有哪些大的变化。

　　那么在了解飞机的外型变化之前，我们想看一下飞机它的升力的产生原理，或者说飞机是怎么飞起来的。那么如果大家要对这个问题有一个直观的了解的话，我们不妨自己找一张纸，那么第一次把这个纸平放，让我们吹口气，我们看一下，这个时候实际上这张纸是，我们会感觉到这个纸是不会产生升力的。第二，如果我们倾斜地放这张纸的话，也就是说纸的前沿朝上，它的后沿朝下，我们吹一口气的话，我们就会感觉到，这个纸面会有升力。那么这个原理就是飞机飞起来的最基本的原理，那么它最后人们把它归纳成为一个数学的方程，叫伯努利方程。

　　它的最基本的规律是什么呢？就是气体的流动对于对称物体来讲是不产生升力的，就像我们左边这幅图。那么一个气流通过一个对称的物体它是不产生升力的，通过一个非对称物体的话，它就会产生升力，这个应该讲是飞机能够飞起来的一个最基本的原理。

　　那么从飞机的外型来看，今天我主要讲的是它的主流的发展方向，应该说可以分为七个阶段，或者说七个发展的主流外型。

　　那么第一个阶段，就是双翼机或者多翼机。

　　第二个阶段，就是单平直机翼飞机。

　　第三个阶段，是后掠翼的飞机。

　　第四个阶段，叫三角薄翼飞机。

　　第五个阶段，变后掠翼的飞机。

　　第六个阶段，鸭式薄翼的飞机。

　　第七个阶段，就是现在我们比较时髦的隐身飞机。

　　大概主流的发展阶段会分这样七个阶段。

　　那么我们就结合这七个不同的外型，来看看它的一些特点。我们看了这个画面上左侧，有一架双翼飞机。这架飞机就是1903年莱特兄弟制造的飞机。那么当时这架飞机只有飞行了几百米，那么留空时间也就几十秒，不到一分钟的时间。那么它是一个双层机翼的飞机。右边这幅图，我们看到一个三层机翼的飞机，这架飞机是德国的飞机，它在第一次世界大战里面起了很重要的作用。

　　可以说双翼机和三翼机，主要是用在第一次世界大战里面。那么下面大家可能会有一个问题，为什么早期的飞机是双层机翼的，或者是三层机翼的呢？原因有两个原因，或者说主要的原因有两个。

　　第一个原因，就是人们在早期设计飞机的时候，没有太多的空气动力学的理论，简单地认为机翼越多，那么它升力就越大。或者说飞机的升力是随着机翼的层数的增加，是成倍增加的。那么这样的话，我增加一个机翼，它升力增加了，我再增加一个机翼，升力就是原来单机翼的三倍了，这样的话是不是更好一些，出于这么一个简单的直观的一个理解。

　　第二个原因，当时因为工业水平，飞机制造主要是用木材、帆布、钢索，这种材料制作的，那么我们知道机翼在飞行过程里面，要承受它的空气动力学载荷，为了承受空气动力学载荷，机翼设计必须有一定的强度。那么如果用木材、帆布、钢索做单机翼的飞机的话，那结构强度是不够的。但是可以把它做成一个双层的或者三层的，这样会形成一个箱体，它的结构强度就是满足要求的。所以早期应该地来讲，飞机为什么是双层的或者是三层的，主要有这两方面的原因。

　　那么随着飞机技术的发展，飞机发展到它的第二个阶段，叫单直翼面的飞机。那么左边这幅是世界上比较早出现的一种单直翼面的飞机，是英国产的。那么右面边这幅图是非常有名的Bf.109，它在第二次世界大战里面发挥了很重要的作用。那么它另外一个作用，是在二十世纪三十年代，在西班牙战争里面，那么曾经大败英国的非常有名的双翼机。从而确立了单翼机在战斗机这个领域里面的地位。

　　那我们看到的这两幅图，就是被Bf.109打败的英国的格罗斯特斗士双翼机。

　　我们看到这两架飞机也是一个单直翼面的飞机，那么它也是非常有名的。

　　左面这幅图是日本的"零"式飞机，那么在第二次世界大战里面，特别是在太平洋战场，是非常有影响的。在战争的初期，"零"式飞机应该说是天下无敌。那么曾经在我们中国作过战，据记录击落了中国的战机99架，那么自己损失了两架，这两架还不是被击落的，而是由于在地面自己损坏的。那么在偷袭珍珠港的战役中，"零"式飞机也发挥了很重要的作用。那么在攻打菲律宾和其它东南亚的国家的时候，我们知道那个时候美国在这些国家都有驻兵，那么很快能把东南亚拿下来，那么这架飞机来说，应该说是功不可没。

　　那么右边这架飞机，是美国的F-6F，叫恶妇，它有一个绰号叫恶妇。它的出现以后，就击败了"零"式飞机，那么它总共击败了4947架日本的飞机，那么其中大多数是零式飞机。那么它又是单直翼面的飞机。

　　我们看到这幅图是二次大战里面非常有名的单直翼面的飞机，叫P-51系列，它有一个绰号叫野马系列。那么它是在二次世界大战后期，对战争的胜负或者对空中的优势，对美国的空中优势，对盟国的太平洋战争取得胜利，应该说起了一个非常关键的作用。它性能是非常好的。

　　大家同样有一个问题，为什么出现单直翼面的飞机呢？主要有三个方面的原因。

　　第一个原因，随着人们对空气动力学的认识，发现飞机的升力并不是随着翼面层数的增加而线性增加的。像根据空气动力学家的研究，那么单翼面飞机，它的最大升阻比可以达到17，而双翼面飞机它的最大升阻比达到14，那么这里面有个概念叫升阻比，什么意思？就是飞机的升力和阻力的比值。我们知道，设计飞机要升力比较大、阻力比较小，这是我们基本的原则。升阻比比较大的话就说明性能比较好。

　　那么三层翼面的飞机，经过空气动力学家的研究以后呢，最多（升阻比）只能达到12，因此可以看出来，它并不是线性增加的，它的升阻比，它并不是随着飞机翼面的层数的增加呈线性增加的关系。

　　那么第二个原因，就发现，在飞机的多层翼中间，特别是在翼面中间有（气流）涡系，那么这个涡系相互影响，增加了飞机的阻力。

　　那么第三个原因，随着工业技术的发展，这个时候人们已经开始用铝合金，大家知道铝合金它是比较轻、强度又比较高的一种材料，用铝合金开始制造飞机。那么就解决了双翼机和多翼机开始的时候存在的它的结构强度不够，必须用箱体承载的这么一个缺点，开始用金属，铝合金的结构来制造飞机。

　　实际上飞机在发展过程里面，在初期的发展过程里面，它一直在追求它的飞行速度。那么到单翼机出现以后，人们还希望它的速度继续提高，这个时候就面临一个突破音速的一个概念。那么随着这个人们需要飞机速度超过音速这样一个概念的出现，那么就出现了后掠翼的飞机。那么突破音障，那么这个概念的话，实际上是有两个，最后有两个（因素）作用来完成的。第一个就是，飞机的动力系统，由螺旋桨改成了喷气式的发动机。第二个，就是发动机（飞机）的机翼由平直机翼改成后掠的机翼。因为我们今天主要讲外型，所以不涉及到动力系统，所以我们仅仅从外型的角度来看，它是怎么样帮助飞机超过音速的。

　　那么这两架飞机，实际上是世界上比较早的，在实战中使用的后掠翼的飞机。我们看机翼是一个向后倾斜的，所以我们把它叫后掠。

　　那么这两架飞机呢，米格-19和F-101，那么也是后掠翼的飞机。那么米格-19，在我们国家叫歼-6，也是比较有名的后掠翼的飞机。

　　那么刚才我们讲了，随着人们追求这个飞机的飞行速度，在飞机设计的初期的时候，它是一个一直追求的一个目标。那当飞机接近音速的时候，音速是什么概念呢？我们知道，在海平面，温度在摄氏零度的时候，它声音的传播速度是每秒340米，大概是（每小时）1224公里左右，那么当飞机的飞行速度接近音速的时候，就会出现一个新的现象，叫激波。那么激波产生以后，那么就会对飞行物或者对飞机产生一个波阻或者压差阻力。那么这个阻力是由于空气的压缩形成的，这个空气的压缩层，这个激波，实际上是一个很薄的空气压缩层，它的厚度大概是千分之一到千分之四厘米这个量级，这么一个薄的空气压缩层，它前后空气的压强变化很大，就导致了这个飞机或者飞行物形成一个压差的阻力，我们有的时候也把它叫做激波，叫波阻。

　　那么飞机采用这个后掠的概念以后，可以延缓激波的产生，换句话说，可以减少波阻，像我们看到这幅图，那么这个是来流的速度，也就是飞机的飞行速度，它是超音速的，因为这个叫马赫数，马赫数就是飞机的飞行速度和当地的音速的比值。为什么当地因素呢？随着飞行高度或者飞行的过程不同的话，它声音的传播速度是不相同的。

　　那样如果机翼采用后掠的概念以后，这个时候垂直于机翼前沿的流速，它是飞机飞行速度的一个分量，M∞×cosλ0，λ0是它的后掠角。那么飞机飞行速度是超音速的，但是它流经翼面的气流的速度是亚音速的，那么经过精心设计以后，只要满足一定的要求，那么流经后掠翼飞机，机翼前沿的速度，总是处于一个亚音速的状态。那么就可以避免激波的产生，减少波阻，这就是后掠翼为什么产生的一个最根本的原因。

　　对后掠翼来讲，当飞机的飞行速度接近音速，或者超过音速不多的时候，那么后掠翼是起作用的。那么当飞机飞行速度很高，超过音速很多的时候，那么这个时候，它整个飞机的表面，包括它的一些，包括流经机翼的速度，气流的速度，它超过音速是不可避免的了。那么这个时候，就出现了三角薄翼的飞机，为什么会出现三角薄翼的飞机呢？我们看这幅图上，就是世界上比较早的出现的几种三角薄翼飞机，像我们比较熟悉的米格-21，我们国家现在改进以后，叫歼-7，等等，那么都是三角翼的，那么现在很多飞机的外型实际上也是三角翼的。那么三角翼应该说它时间比较长，到现在很多飞机仍然是三角翼的。

　　那么为什么飞机要变成一个三角薄翼呢？主要有两个方面的原因。

　　第一个方面的原因，人们发现，激波的阻力实际上跟飞机的机翼的厚度和它弦长的比值是有关系的。这个值越大，阻力是一个呈非线性增加的。那么只要是采用三角薄翼以后，这个厚弦比，这个参数就可以大大降低，这个就是减少波阻的一个最佳的途径。因此，就出现了三角薄翼飞机。

　　另外一个优点呢，三角薄翼飞机呢，它相对于后掠翼，我们刚才前面讲的后掠翼飞机来讲，在同样的机翼厚度和弦长比值的情况下，它跟机身对接那部分的高度是比较高的。对三角翼来讲，它的高度是比较高的。这部分结构高度可以用来干很多事情，比如我可以在这里面放起落架，我可以在这里面装油。因此，有这两个优点以后，人们在飞机上就采用了三角薄翼。

　　人们就想了，刚才我们也讲过了，在飞机速度比较低的时候，采用平直机翼的飞机比较好，人们经过研究以后，发现什么样的平直机翼，对低速来讲最好的呢？是展弦比，就是它飞机的展长和弦长的比值在5到6的时候，这种机翼对低速特性是比较好的。我们刚才讲到，在飞机超音速飞行的时候，它的后掠机翼和三角薄翼是比较好的。但是对一架飞机而言，对于任何一架飞机而言。它一个飞行过程里面，在某一个飞行阶段是低速飞行的，在另外一个阶段是高速飞行的，或者是超音速的。那么人们就想了，能不能有一架飞机，我在需要它是低速的时候我把它变成平直机翼，在高速飞行的时候把它变成大后掠的飞机，或者是一个三角薄翼飞机。那么有这个概念以后，就出现了变后掠翼的飞机。

　　那我们看到这两张照片，是世界上出现比较早的变后掠翼的飞机。

　　那么这三架飞机也是非常有名的，F-14是美国的"雄猫"战斗机，B-1是美国的轰炸机。那么"狂风"也是英国、德国和意大利联合研制的，那么这些飞机都是变后掠翼的飞机。也就是说开始在飞行过程里面是平直机翼，速度达到一定程度以后，机翼就变成大后掠的或者三角翼的飞机。当然这种飞机它有一个缺点，带来一个负面作用是什么呢？它必须有一套机构，来实现它的变后掠翼的操作。

　　随着人们对飞机性能的要求越来越高，包括它的飞行高度、飞行速度、和它机动性要求越高，那么就探求各种各样的布局形式或者外型形式，最后人们又找到一种鸭式布局的飞机。什么叫鸭式飞机呢，我们看到这几架飞机它有一个共同的特点。也就是说，我们看到前面那些飞机它有一个特点是什么？它机翼是在平尾的前面。而这几架飞机，机翼前面加了一个叫前翼，我们把放在机翼后面的叫尾翼，放在前面就叫前翼了。所以它的前翼，也就是说把平尾给放到前面来了，所以这种飞机也叫鸭式布局的飞机，有时候也叫抬式飞机。为什么呢？我们后面会看到这么一个图。

　　那现在我们看到这几架飞机，都是比较新的。像Su-33、Su-35和S-37，那么这些都是鸭式布局的飞机。这架飞机，大家可以看到很有特点，叫三翼面的飞机，也就是说机翼后面又有一个一对平尾，前面又有一对鸭翼，又有一对前翼，这个叫三翼面飞的机。为什么呢？后面大家会看到它的原因。

　　我们看到这个图是讲了正常布局的飞机，那么它的平尾在机翼的后面，这个时候飞机为了达到纵向平衡，在飞机飞行的过程中达到纵向平衡，那么它平尾产生的升力是一个向下的，机翼产生的升力是向上的，平尾产生的升力是向下的，目的是什么呢？为了达到纵向的平衡。

　　对一个全机来讲，这个时候平尾产生一个负的升力是不利的，为什么呢？全机的升力或者说机翼的升力被平尾的升力吃掉了一块，那么这个是人们不愿意看到的。当然开始在飞机前面设计的时候，都是采用这种布局形式。

　　那么我们看这种布局的飞机，就是鸭式布局，它就有一个优点。为了达到纵向平衡，这个时候，所谓纵向平衡，就是这两个力，机翼的升力和平尾的升力，对重心的作用点的力矩等于零，这就叫纵向平衡。那么这个时候，为了平衡，这个时候鸭翼所产生的升力是向上的，那么它不但没有吃掉机翼产生的升力，而且它还给机翼产生的升力补了一块，这是人们希望看到的。所以这个鸭式布局的飞机为什么出现？就是因为这个才是最根本的原因。

　　那么随着人们对鸭翼的研究，又发现一个更有趣的一个现象，如果说把鸭翼放在离机翼比较靠近的地方，在它的上方，比较靠近的地方的话，那么这个时候这个鸭翼会产生一个脱体涡，那么这个脱体涡从机翼的表面，上表面流过以后，就会增加机翼的升力。那么人们把这种现象叫做近距耦合作用，把这种飞机叫近距耦合鸭式布局的飞机。为什么这个,后面我看到现在很多的飞机，也是采用鸭式布局呢？主要涉及到利用鸭翼产生的脱体涡的一个近距耦合作用，来增加机翼的升力，达到这样一个目的。

　　那么随着飞机的发展，人们除了对气动性能有要求以外，对它的隐身也提出了要求，这就产生了隐身飞机。我们看到这两幅图，一架是目前世界上最先进的战斗机F-22"猛禽"，它就是一个隐身战斗机。右边这幅图，是世界上出现的第一架隐身飞机叫F-117，那么它曾经在很多战争里面已经使用过，发挥了很大的作用。那么你像在1991年的海湾战争里面，有45架F-117参战，那么出动了1300架次，那么投了2000吨炸弹，那儿当然这个飞机开始被美国认为它是不可被击落的，但实际上在南斯拉夫战争期间被击落一架。

　　那我们看到这三幅图，也分别都是隐身飞机。像X-35，它实际上是美国在F-22的基础上，采用了一个经济可承受性设计的概念，来发展的一种多用途的联合攻击机，它具有隐身性能。

　　那么右边这幅图，刚才我们知道是美国的B-1B飞机，刚才我们看到B-1这架飞机，它是一个轰炸机，它是变后掠翼的。那么这个时候,实际上美国最后又把它进行了隐身的设计，然后就变成了B-1B，它是一架变后掠翼的隐身飞机。下面这幅图，是一个B-2飞机，隐身的战略轰炸机。

　　所以说现在看起来这个形状，我们可以看到采用了隐身这个概念以后，这个外型跟我们前面讲的一些外型有很大的变化。

　　隐身飞机的出现它主要是原因有这样两条。第一条，在传统的概念里面，飞机的外型是受它的空气动力学的影响，受它的发动机，采用的什么发动机的影响，它的控制系统的影响，它的结构材料的影响，那么这是传统意义上的飞机的外型。

　　那么随着飞机的发展，电子技术等其它技术，也对飞机的外型产生影响。所以我们讲隐身飞机，特别是雷达隐身飞机，就是一个典型的电子技术影响飞机外型的一个范例。

　　我们看到这幅图实际上是简单地说明了，飞机雷达隐身的一个原理。那么我们看到这部雷达，这是一部雷达，它是一个收发合制的雷达，什么意思？就是它发射信号和接收信号是同一部雷达。它向空间发射无线电波，电磁波，当碰到目标以后，又接受目标反射到这个方向的电磁波。那么通过这个（反射）电磁波的强度来判断目标的存在与否，看目标存在不存在。

　　那么如果简单说，像F-117一样，我们把飞机的下表面设计是一个镜面平板的样式，当雷达发射出无线电波以后，它就像镜面一样，将电波反射到远离雷达接收机的方向。那么从而减弱了接收机接收到的反射电磁波的强度，达到了隐身的效果。当然这个是一个最简单的例子，因为雷达隐身本身已经变成了比较复杂的一门、比较深奥的一门科学了，我讲的这也是比较简单的一个例子。

　　总而言之，雷达隐身它就是说，想尽千方百计减少雷达接收机收到的目标反射信号的强度，来达到隐身的效果。

　　那么另外一种有效的雷达隐身手段，就是采用吸波材料，叫RAM，它是什么概念呢？就是说在飞机表面涂上这个材料以后，这个材料就会吸收雷达波，让你这个波反射不回去。它的概念实际上跟前面我们讲的，也是同样的减少、减弱目标反射到雷达接收机方向的雷达信号的强度。

　　在隐身飞机里面有一个很重要的概念，叫雷达散射截面积，简称RCS，它是衡量一架飞机隐身效果的最主要的参数，当然从飞机的各个方向看是不一样的，我们一般角度是从它的正面。我们看到到这个图，像B-52，大家熟悉的B-52，这是美国五十年代研制的战略轰炸机，到现在仍然在使用。它的雷达散射截面积是100平方米。而像采用了隐身概念以后，像B-1B采用了隐身概念以后，是0.75个平方米，那B-2，0.1个平方米。像F-117那种，设计得非常好，隐身效果非常好的，只有0.025个平方米，看起来采用隐身和不隐身的效果，应该说是相差很远的。

　　采用隐身这个概念设计以后，它对飞机的外型就产生了一个重大的影响，当然了，隐身飞机它除了雷达隐身以外，还有其它隐身方式。包括现在红外隐身，怎么样减弱它的红外信号。那么声学的隐身，也就是说减少噪音、减少声音，对方声探测的系统也探测不到。还有包括光学的信号，像飞机为什么采用银灰色的，等等，就像我们战士穿迷彩服一样，也是起一个光学的隐身效果。对于红外来讲，比较典型的两个方式就是，把它的发动机，把飞机的发动机放在机翼的上部，那么对它发动机的尾喷口所喷出的比较强的红外信号进行遮挡，从下面人们就观察不到红外信号。所以隐身效果比较好的这些飞机，它的发动机一般都是由元部件，或者是整架飞机的机翼来遮挡它这个发热部件的。当然另外还可以采用非加力涡轮风扇发动机，加力以后红外信号很强，采用非加力的涡轮风扇发动机就可以减弱红外信号。等等，那么隐身飞机应该说也是五花八门的。

　　宋笔锋：那么刚才给大家介绍了飞机七种主要的外型变化，就是说飞机一百年来，飞机的主要的七种外型。我在前面已经讲过了，实际上影响飞机的因素，飞机发展因素是很多的。那么主要有它的外型，它的动力系统就是发动机，它的控制系统，它的结构和材料等等，诸多方面。今天我讲这个内容主要是介绍飞机外型在一百年里面的一些变化。

　　另外一点，我需要强调一点，给大家说明的是，我讲这七种变化是外型，也就是说它在每一个飞机发展过程里面，每一个时间段里面主要的变化。那么实际上，大家可以看到，飞机的外型是多种多样的，没有任何，世界上没有任何两架飞机它的外型是相同的，完全相同的，这基本上是没有的。那么除了七种主要的外型形式以外，还有许多其它的外型形式。比如说边条翼啊，截尖三角翼啊，还有翼尖小翼啊，那么等等很多很多的变化，这些变化因为时间的关系，我在这里就不介绍了，仅仅是介绍一下它的主要的发展阶段和主流的发展方向。

　　那么正因为飞机外型很酷，它是多种多样的，那么这个也是人们关注飞机发展一个原因，相信随着航空事业的发展，随着飞机的技术进步，那么将会有更多的多种多样的飞机形式，出现在人们的面前，我的讲座就到这儿，谢谢各位！

　　许戈辉：我们中国有句古话叫外行看热闹，内行看门道。像我们这些外行人看飞机的外型，只是觉得酷不酷，就像您说的酷不酷。但是内行人，却能从这些外型研究出来，飞机怎么让它飞得快不快。

　　那接下来是我们的提问时间，我也征集了一些网上的问题，我们同学们也有机会提问，先看网友的问题。网友，网名叫先发制人，他说，宋教授您好！我是一名在校的学生。从1991年的海湾战争，直到最近的伊拉克战争，我多次在电视屏幕上看到预警飞机的模样。但是报道中说，中国目前没有自己的预警飞机，都在替咱们国家着急。是因为没有足够的大型飞机，能够承载相关的预警设备，我想听听您对此的评价？

　　宋笔锋：应该说这个看法基本是对的。因为大家知道预警机，它是要把很重的一个东西，这个东西就是天线，雷达天线，一般来讲有几十吨，这么重的东西驮到高空里面去，大概最少要在15000米以上，最好是2万、3万这种高度，它覆盖的面积很宽、很大。

　　许戈辉：就是说我们在电视里面经常看到那个雷达，在地面上的，有的时候是有好多好多的雷达，就刷地一下就转过来，它为什么在地面上不行，还得驮到高空上去？

　　宋笔锋：在高空以后，看的地域宽，看得远。雷达也像人的眼睛一样，就是说你站得高的话你就看得很远。预警的话指它要看得距离非常远，对方稍微，比如说有飞机的起飞，或者有军队的调动，我们通过预警飞机就能发现它。就是它是要相当于我们过去古代的千里眼，那种形式的一样，必须要看得很远，预警飞机的功能就是这样的。

　　要做预警机的两个因素，一个因素必须有很大的雷达，雷达天线是非常非常之大。

　　许戈辉：然后就要有足够大的飞机来把它驮上去。

　　宋笔锋：必须有足够大的飞机把它驮到空中里面去。那么我们国家目前来讲就是说，又没有这么大个子的飞机，当然也想了一些办法，想从国外引进一些飞机，毕竟数量有限，这个是影响我们国家预警飞机发展的一个因素吧。

　　同学：宋教授，您好！今天您做的讲座就是说，从飞机的外型看飞机的百年发展。那么是不是可以说，飞机的外型，现在也可以说是向微型化、小型化发展呢。因为我们知道，现在美国有很多的那种无人飞行器，是向小型化发展的，请您介绍一下，谢谢！

　　宋笔锋：今天我介绍主要的内容就是这位同学讲的问题，主要是针对大飞机而言的。那么对于小飞机而言，小飞机现在基本上对军用飞机来讲是无人机。无人机是小型化的，因为它们不载人，很多设备都可以减掉，可以小型化的。这个应该说它的外型，又跟大飞机有联系的地方，也有它不同的地方。

　　那么现在，刚才这位同学提到的这个，美国人现在搞的微型的无人机，现在可以说叫掌上飞机，美国人定义的是。

　　许戈辉：真的有那么小吗？

　　宋笔锋：有，大概是15厘米左右，飞机是15厘米左右，叫掌上飞机。这个，在战争里面有特殊的用途，就像近距的侦查、情报获取，然后通信中继，然后像生化探测，比如说现在突然来了一朵云，这个云里面有没有有害物质，通过发射一架很小的微型飞机，返回来就可以采样，判断它有没有。现在小型的微型飞机，可以作为步兵，自我携带的，它叫公文包里的侦察兵，就可能比这大不了多少，提在手里面，突然我感觉要看到两三公里以外的情况到底是咋样的。有没有埋伏，有没有敌方的坦克，有没有埋伏。打开以后，把这个飞机拿出来，发射出去，它在两三公里转一圈，就可以告诉你当时的情况，那么这个小飞机，应该说还是很有它的用武之地的。那么这个来讲的话，从这点讲的话，美国现在基本上集中两类。按说有三类，实际上有两类。三类主要是它的微型的固定翼飞机，还有一个微型的扑翼飞机，就像鸟一样，扑翼飞机。还有一种是它的旋翼机，就像直升机一样的，微型的直升机一样。现在目前发展比较好的是固定翼的微型飞机和扑翼的飞机。那么固定翼的微型飞机，大概是15厘米左右，已经接近于实战。据报道在阿富汗战争期间，美国曾经用过这架飞机，叫Microstar，就是微星。

　　那么扑翼，应该说从技术来讲是更具有优势。但由于技术原因，目前还没有使用。相信这块应该说是一个很大的，在航空这块以后一个发展的热点。包括咱们国家，包括我们学校，包括我自己也在做这方面研究，那么这个应该说还是很有前途的。

　　许戈辉：那我们知道现在微机电系统，这种学科也是发展得日新月异，可能会给微型飞机提供很强的技术支持。

　　宋笔锋：对，它给飞机的制造这方面，因为我的设计理念，比如说我要设计出一个15厘米，或者是更小的飞机来，那么微机电这套系统，把它想办法要做出来,否则的话，我这个概念也实现不了，就这么一个关系。

　　许戈辉：我们给两边的同学一点机会好吧。

　　同学：宋教授，您好！主持人，您好！我想问一下，您对法国协和客机，它也是超音速飞机，退出民航产业的看法，谢谢！

　　宋笔锋：这个问题也非常好，因为大家知道，世界上曾经有两架超音速的客机，一架是俄罗斯产的，一架就是协和。超音速的客机最大的问题在什么地方？它的噪音非常大，就是他带来的环境污染很厉害。那么以至于像欧洲好多国家，它拒绝协和号飞机在它那儿着陆，你不能到我这儿着陆，为啥？你噪音很大，我为了保护环境，不要你来。这样的话导致它效益不好，这个原因从营运的角度来讲，是超音速客机没有发展起来的一个最主要的原因，也是导致协和号最终退出，最后再退出民航运输领域它最主要的原因。

　　许戈辉：它的安全性能有没有什么问题？我记得好像是在一架协和出了空中事故之后不久，他们那个协和就宣布退出了。我不知道。

　　宋笔锋：主要不是安全问题。

　　许戈辉：不是安全问题。

　　宋笔锋：因为飞机实际上，大家对飞机可能有误解，飞机实际上是非常安全的。因为啥呢？飞机一出事，包括哪个国家的军用飞机出事，电视台也报道，哪个地方，比如汽车或者火车出一个什么事故，没有人报道的。所以给人感觉上飞机老出事，实际上根据国际上权威机构统计下来以后，飞机是最安全的一种交通工具。

　　许戈辉：就是飞机的事故率其实是各种交通工具中最低的。

　　宋笔锋：对，而且事故率跟它的速度不一定有关系，不是这个亚音速的民机出事的可能性就小，超音速的飞机出事的可能性就大，没有这种必然联系。

　　我刚才接着你这个问题说，但实际上人们追求这个飞行速度，那么这是一个人的永恒的追求目标。现在有很多国家在研究第二代的超音速的客机，有很多国家，包括俄罗斯、美国，日本也在研究第二代超音速的客机。那么为什么？相对于以后（世界）要变成一个地球村的概念，也就是说从中国到美国可能有几个小时就到了，那么你要用这种空间的话，你没有超音速的客机的话，你是实现不了的。所以这一点从人们的需求来讲，肯定以后还是要搞的，现在目前存在的问题是什么呢？就是它的噪音比较大。好多（国家），出于环境保护的目的他不让你降落，那么我想这个问题得到解决以后，超音速客机会很快发展起来的。

　　同学：您好，宋教授！我是从广东那边飞来听你这堂课的。我想问一个问题，就是说我们从科幻片上都可以看到，或者从人们所说的UF那里所得知，外星人所驾驶的，给我们感觉特先进的飞行器都是圆饼形的，而我们现实所存在的飞行器，基本上没有这种形状。我想请问一下宋教授，圆形的飞行器有没有很大的科学依据？还有如果有，我们是否有这方面的研究的发展方向？谢谢！

　　宋笔锋：这个问题已经比较专业了。是这样的，我想这样的，实际上今天我讲课的时候也讲到了，做讲座也讲到了，飞机它发展取决于很多因素，但其中有二个因素就是，一个它的外型，一个它的动力系统。那么您刚才提到这个问题来讲，如果目前的，依照目前咱们现有的工业基础给我们提供的动力系统而言，或者在大气层里面飞行这一个情况而言，那么您刚才讲的飞机的新的形式，应该说是科学根据不是那么牢固，要么的话可能人们早就做出那种飞机来了，他为什么不做？因为目前基于我们这种发动机，基于我们在空气里面飞行的概念，应该做出升阻比，就是升力大阻力小的一种飞机，这样才能飞起来，飞得快一些。

　　当然你看到科幻片里面这个，这个我想以后也许能实现，这个（需要）有新型的动力，但也可能不在大气层里面飞行，那我想这个是有可能实现的。因为这个方面，我没有做太深入的研究，但是我浅显地理解大概是这么一个概念。

　　许戈辉：好，人类动力载人飞行一百年的历史，那咱们今天很遗憾只有不到一个小时的时间，来讲这一百年的历史发展，这已经是一个极大的精炼、浓缩，那接下来我让您做一个更大的精炼、浓缩，就是用一句话对您刚才的讲座做一个总结。

　　宋笔锋：一句话。

　　我想这句话是这样，就是说，我们的先辈，我们的前人们，已经研制出了各种各样形状的，各种各样外型的飞机，我希望在座的各位和我们大家一起，研制出更新的，更加新颖的，更加性能非常高的，具有很好的外型的飞机来。这就是我想说的这句话。

　　许戈辉：好，非常感谢宋教授！也谢谢在座的西北工业大学的各位师生们！谢谢电视机前的观众收看我们的节目！下周同一时间和我们再次相聚《大红鹰世纪大讲堂》，再见！