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【物理科普】飞机到底能飞多久？

启示号
军事
3年前
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从东方神话中的“羽化登仙”、西方世界的阿拉丁“飞毯”到明朝的“万户升天”，再到热气球、滑翔机、自行车飞行器，直到莱特兄弟的首次有动力飞行，历史见证了人类对天空从想象到征服的完整过程。如今，飞行已经成为我们日常的出行方式之一，但不断提升飞行的质量与持续时间，仍然是现代航空人致力的方向。

与今天各类飞机动辄飞行数小时相比，人类历史上第一次真正意义上的带动力飞行短得让人尴尬。1903年，莱特兄弟首次试飞了世界上第一架完全受控、依靠自身动力持续滞空的飞机“飞行者一号”。

这次飞行留空12秒，但这12秒的意义无比重大，因为它意味着我们梦寐以求的载人空中持续动力飞行终于成功，被视为人类航空事业的起点。在此之后，飞机的飞行时长不断提升，飞机也逐步发展为用途更加广泛的航空工具。

飞机的飞行时长，在学术上称之为久航性能。想要提升这一指标，有4个主要方向。

首先是提升飞机的最大升阻比，也就是改善飞机总体气动特性，比如增大展弦比、增大机翼面积，或者采用飞翼布局形式。

比如B-2隐身轰炸机，该机采用飞翼布局，最大航程可达11100千米，曾经在北极上空飞行了18.5小时。但是，单纯依靠改善气动特性来提升航时效果有限。

其次是为飞机增加燃油量。一般的飞机通常有3个油箱，即中央油箱、左主油箱和右主油箱。左右油箱一般会安置在机翼的中空部分，有些大型飞机如空客A380在平尾上还有配平油箱。

除了这些传统的油箱位置外，飞机的机翼挂点也可以利用起来，这就是用来临时增程的副油箱。遇到需要进行空中机动的时候，可以随时甩掉。而战斗机有时候还可以加设和机身高度融合的保形油箱，再度提升了载油量。

除了让飞机本身多带油，还有一种方式是使用加油机进行空中加油。不过这对飞机性能、飞行员能力和空中加油系统都有一定要求，所以门槛比较高。

除此之外，就是降低发动机单位推力耗油率，这当然也是难度最大、收益最大的方向，需要跨越性地提升发动机的性能。

如今的民航飞机大量采用的是大涵道比涡轮风扇发动机，就是因为这种发动机目前是经济性最好的选择。

最后，对于有人飞机来说，久航性能还受制于驾驶员的疲劳状态。目前，有人驾驶飞机持续飞行的最长时间纪录为64天22小时19分5秒，是由美国人罗伯特·提姆和约翰·库克共同驾驶一架“大庄园172”号赛斯纳小型飞机创下的。其飞行距离相当于地球周长的36倍，期间使用的燃料和食物都是从几十辆在飞机跑道上高速行驶的卡车中吊入机舱，这对飞行员来说无疑是接近极限的时间。

在这一点上，无人机由于不受驾驶员的体能因素限制，天然具有优势。现在，超长航时太阳能无人机利用太阳能电池将光源转化为电能，从理论上打破了常规无人机所无法实现的“永久”飞行瓶颈，具有“准卫星”的特质，成为近年来无人机领域研究的“香饽饽”。

可以预期，随着高效气动技术、新动力能源（核动力、无线充电）等技术的发展及应用，以及对地观测、空中预警、侦察监视技术、通信中继等军事和民用领域需求的不断增长，未来飞机停留在空中的时间将越来越长，有关飞行时间的纪录也一定会持续刷新。甚至在可见的未来，飞机实现永久飞行将不再是梦想。让我们拭目以待！