新科学家：上天入海：飞天潜水艇

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刊物:《新科学家》7月3日导读者:韩晶晶、张怡纳原文:请看这里
8 `1 c$ j: `& ]美国国防高级研究规划局（DARPA）正计划研制一种可以像海鸥 、鸬鹚等水鸟一样，既可以在天上飞，又可以潜入水下、秘密地潜入海底以接近目标物的新型飞机，或者也可以叫做潜艇。是不是有些骇人听闻呢，这是前不久美国国防部高级研究计划局(DARPA)提出的一种战略设想。DARPA已经开始筛选设计方案，并将在明年开始拨款给获选的设计者。
8 G: z2 _  h* |% w研制这种潜水飞机或飞天潜艇绝非易事，飞机和潜水艇在设计方向上可以说有着天壤之别。飞机为了能飞上天空，重量必须尽量轻；而潜艇为了对抗水压，必须有厚重的舱壁。飞机依靠机翼提供升力，而潜艇则通过调整浮力上升或下沉。要制造出既能上天，又能入海的会飞的潜水艇，设计人员该如何战胜上述技术上的难题呢？
8 C4 q5 ]( ^, k) T; v+ }3 Z此前研制出的几种飞行艇皆因自身重力过大或没有获得官方认可而无法行之有效地应用于作战实践。当然，这些有益的尝试中也有值得借鉴的地方，如可把飞行器的机身设计成飞行艇模样，当要执行空中任务时，可自行卸除笨重的浮筒，这样飞行器就可以“身轻如燕”地在天空中翱翔了；而当要潜入水下作业时，可以选择在机身里灌满水，或是另行安装一种电动装置，使之产生向下的作用力，无论采用哪一种做法，都是为了克服水对飞行器产生的浮力作用。
9 `' W0 j# m! e# j9 D3 ?! G从实际考虑，潜艇飞天是几乎不可能的，飞机潜水则比较可行。过去美苏都曾设计过潜水飞机，但从来没有进入实用阶段。有人认为DARPA的计划过于大胆了，不过项目竞标人之一，旧金山的机械工程师，同时也是一位潜水艇设计师Graham Hawkes认为，随着工程和材料技术的飞速进步，尤其是碳纤维和高能电池的发展，潜水飞机完全有可能成功。Graham Hawkes正和他的同仁们研究设计这种能在水底遨游的飞机，或者也可以称之为“会飞的潜水艇”。
飞机如何潜水是一个问题，有一种设计方案是在下潜时利用燃料箱充水，上浮和飞行时用压缩空气把水排出。Graham Hawkes的方案则利用了机翼，这种机翼在飞行的时候可以提供升力，而潜水的时候机翼偏转，反过来提供下潜的力量。在空中时，机翼的前进方向(相当于气流的方向)和翼弦(与机身轴线不同)间成正迎角，飞行时呈机头高的上仰姿态；在水下时，则成负迎角，游动时呈下俯的姿态。
潜水时的动力是另一个问题，Auburn大学提出的方案是采用涡轮发动机为动力，由通气管来为水下的飞机输送空气，这样可以省去沉重的电池。Graham Hawkes计划让飞机的喷气涡轮发动机身兼两职，在空中燃烧煤油推动飞机，在水中则用电动机带动涡轮叶片划水来获得推力。这种设计方案有个关键的难题，就是工作温度很高的涡轮发动机必须冷却后才可以浸入水中，这样的潜水飞机恐怕要在水面上等上几个小时才能潜水。
0 _/ J! ^1 X% o也许在不久的将来，我们头顶上空飞过的飞机一不留神会象鱼一样，偷偷潜入水底去执行什么秘密任务呢。