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飞机可以不落地吗

《飞机可以不落地吗？》，全文约 1553 字，收录于万象书斋「十万个为什么」栏目。

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有一种飞机是靠接收微波来开动的，叫作微波动力飞机。微波就是微波炉里用来热饭菜的电磁波，它携带着能量，因此既可以加热饭菜，也可以给飞机提供动力。微波动力飞机不带燃料，只有一台直流电动机和微波接收整流装置。起飞时由蓄电池为电动机供电，待升高到空中后，电池关闭，地面上的微波发生器通过碟形天线发射微波，飞机上的特殊天线接收到微波并将其变成直流电，驱动电动机带动飞机螺旋桨旋转，这样飞机就靠微波作动力飞行了。这种飞机的飞行高度与地面微波的功率有关。

微波动力飞机重量轻，工作效率高，由于飞机所需的电能是由地面供给，因此它在空中飞行可不受燃料的限制而长时间飞行。它在军事上可作为预警机使用。在民用方面，这种飞机可用来进行农业监测、天气预报等，还可以装上雷达和通信设备，作为广播、电视、通信的天上中转站。但是目前微波飞机的能量传输效率还比较低，还处于实验阶段。

另一种不落地飞机的构想就是使用太阳能。从理论上说，只要能追上地球自转的速度，使自己永远暴露在阳光照耀下，太阳能飞机就能永久飞下去，直到部件达到寿命极限。但实际上，飞机要跟上地球的脚步，需要以接近2倍声速飞行，这只有在已经退役的“协和”超声速客机上才能体验到。因此，现实的太阳能飞机还必须面对黑夜的挑战。太阳辐射的能量密度很小，为了获得足够的能量，飞机上应有较大的接受阳光的表面积，以便铺设太阳能电池。因此太阳能飞机的机翼面积较大，重量也较重。

2003年，瑞士探险家贝特朗·皮卡尔提出了太阳能飞机环球飞行构想，计划经过5次起降实现环球昼夜飞行。皮卡尔的团队制造了一架“太阳驱动号”太阳能飞机，其细长的翼展有63.4米，上面装了大约1.2万块太阳能电池片。这些太阳能电池不仅要为飞行提供动力，还要给400千克的锂电池充电，以使飞机在夜间正常飞行。整架飞机重1.6吨，相当于一辆中型轿车。

2010年4月7日，“太阳驱动号”首飞成功。2010年7月，“太阳驱动号”成功实现了24小时不间断飞行。2012年6月，它完成了首次洲际飞行，从欧洲飞到非洲。到目前为止，太阳能飞机最长连续飞行时间的纪录由“太阳驱动号”创造，它在9千米的高空飞行了26小时 10分19秒。

2013年5月初，“太阳驱动号”从美国西海岸的旧金山附近起飞，开始向东跨越美国的飞行。2015年，“太阳驱动号”将尝试环球飞行。

不过，虽然飞机可以长时间不落地，但飞行员却不能永远不回家。为了满足人们对于不落地飞机的需求，世界各国普遍发展了长航时无人机。

美国的“全球鹰”属于典型的长航时无人机，它可以轻松执行12小时以上的超长任务。由于取消了飞行员，与人相关的设备都可以取消，从而大大减轻了飞机的重量。例如，不用带氧气，也无需设置增压座舱，环境控制系统只需要考虑设备要求。而且，无人驾驶飞机不必承担损失飞行员的风险。

在总体布局上，几乎所有的长航时飞机都采用细长的平直机翼。这种机翼虽然不适合高速飞行，但在低速状态下却拥有很高的升阻比，并且十分适合高空长时间飞行。除此之外，长航时无人机还广泛采用复合材料，以求降低飞机重量，延长飞行时间。

保证长航时飞行的另一个要点是提高载油系数，即燃料重量占飞机起飞重量之比。事实上，美国航空航天设计师鲁坦20世纪80年代在设计“航海家”飞机时，为了实现历史性的不加油环球飞行，就采用了极端高的载油系数。这架飞机最大起飞重量中超过72%是燃料。“全球鹰”也采用了类似的设计，而且由于不载飞行员，可以载更多的燃料，其载油量在6.5吨左右，载油系数大约是63%。目前，空中自动加油技术还在完善过程中，“全球鹰”没有配备相应的设备。为进一步提高航时和航程，美国未来很可能会给“全球鹰”这样的无人机增加空中加油能力。一旦具有了这样的能力，“全球鹰”有望在空中逗留3天以上。

为了能够更有效地利用燃料，“全球鹰”还采用了高性能的小型涡扇发动机。该发动机具有很高的可靠性和燃油经济性。在上述气动布局、高载油系数和高性能发动机的保证下，“全球鹰”的最大航程可超过25 900千米，自主飞行时间长达约42小时，可以完成洲际飞行。2001年4月，“全球鹰”完成了从美国到澳大利亚的越洋飞行创举，表现了非常强劲的洲际侦察能力和自动部署能力。

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飞机在清晨的阳光下出航，离开家乡，驶向新的冒险之旅。
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