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[趣味物理]2倍音速的无人机在研制中

时间：2006年06月29日07:55 我来说两句

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【来源：新华网】

世间但凡能飞的东西，不管是人造的还是天然的，都具备对称性，否那么就难以保持飞行平衡。但是，美军现在就是要造一种不对称的斜翼飞行器，而且，这种飞机飞得更快、更远，油耗更低。

一旦成功，这种新式飞机将在未来20年内成为美军隐形轰炸机的主打机型，并将改写飞行历史。

数年来，美国军方都在寻求一种飞机——它能够在敌方领空外徘徊十几小时，静静地等待命令。一旦接到指令，就立即以超音速直扑目标、瞄准目标、摧毁目标。但是，问题在于，但凡能够进行长时间亚音速飞行的飞机，都无法胜任超音速飞行，反之亦然。

代号“弹簧小折刀”

为了解决这个长期存在的空气动力学问题，美国国防部高级研究方案署(DARPA)近日授予诺斯罗普·格鲁曼公司斜翼飞行器研发工程。第一阶段合同为期20个月，拨款1030万美元，要求诺斯罗普·格鲁曼公司进行飞行器的初始设计，解决可控性问题。

这种飞行器被命名为“弹簧小折刀”(Switchblade)，一种可改变翼扫(机翼相对机身的角度)的无人机，既有很高的低速飞行效率，能执行盘旋监视任务，又能执行超音速打击任务。

既是侦察机又是轰炸机

美国国防部高级研究方案署要求诺斯罗普·格鲁曼公司在2007年11月之前绘制出详细设计图，实验机那么在2010年推出。初步概念是在单翼下面安装引擎、转轴以及监视设备。这样的设计使得发动机朝向飞行方向的同时，单翼可以旋转。

美国国防部高级研究方案署明确指出，概念性斜翼作战飞机有两大任务：一是情报、监视与侦察任务，要求该机能携带2000千克有效载荷，在18000米高空以亚音速飞行5000海里；二是轰炸任务，要求该机能携带7500千克有效载荷，飞行5000海里。该机的最大速度为2马赫。

巡航时亚音速轰炸时超音速

在巡航状态下，“弹簧小折刀”展开61米长的单翼(不像普通飞机那样是双翼，而是把双翼从中间接合在一起，组成一块翼)，像一架普通飞机那样飞行；但是，当它要突破音障前，它的单翼将旋转60度，形成一个翼尖前掠、一个翼尖后掠的状态。这样的构造重新分配了飞机前部积累的冲击波，有效降低了超音速状态下的波阻力，飞机就进入超音速飞行状态。当“弹簧小折刀”要恢复亚音速飞行时，单翼就再次旋转，使之恢复和发动机垂直的状态。

2010年进行首飞

美国国防部高级研究方案署称，假设一切进行顺利，1/5比例的“弹簧小折刀”示范模型将于2010年进行首飞，该试验机翼展约为12米，全比例飞行器预计于2020年投入使用。

对于“弹簧小折刀”这种无尾翼变掠角飞机，可控性是主要问题。诺斯罗普·格鲁曼公司必须演示该机在改变飞行模式从而大大改变空气动力特性的时候能够保持稳定性。

“弹簧小折刀”试验机将最终验证斜翼飞机方案是否可行，这个问题自20世纪40年代以来就存在争议。如果这架超音速试验机的飞行试验取得成功，斜翼飞机可能成为美空军方案2025年后装备的、具有高速和长航时飞行能力的下一代隐形轰炸机的候选机型。

历史镜像

斜翼飞机真能高速飞行吗？

上个世纪40年代，科学家们认为，不对称翼飞机，或称斜翼飞机，是超音速飞行器的最正确形态。但60年过去了，还没人能造出一架超音速斜翼飞行器。

美国航空航天局(NASA)从20世纪70年代开始进行“斜翼研究飞机”(OWRA)和“艾姆斯·代顿-1”(AD-1)飞机方案，探索了斜翼布局技术，其中后者是由伯特·鲁坦飞机工厂设计的。1979年，“宇宙飞船一号”的创立人伯特·鲁顿曾为NASA设计了一款可变翼飞机，但是那架飞机的斜翼使它很难飞行——当飞行员拉起飞机头部的时候，飞机就开始滚向一边。

现在，五角大楼又开始关注斜翼飞机这一设想，NASA就站出来泼冷水，称斜翼飞行器是难以高速飞行的。

[趣味物理]摆与音乐的和谐-共振效应

??现在人们公认伽利略发现了摆的等时性原理，那是他在比萨的教堂中观察吊灯摆动现象时引发的结论。按照等时性原理，如果摆的振幅较小，那么摆动的周期同摆动的振幅无关。尽管在伽利略之前的好几个世纪中，等时性早已为阿拉伯人所熟知，但以严谨的科学态度去研究这一现象的科学家还是首推伽利略。他指出摆的周期并不取决于摆线上悬挂物的多少，而只取决于摆线长度的平方根。如果不考虑阻力的影响，悬挂在等长线上的一个软木球或一个铅球的摆动规律是相同的。如果谁想验证一下摆动的规律，只需找一个适当的支架、一根线和一个钓鱼的铅坠，并将它们如图1所示连接起来就行了。

频率增高：拉动摆线活动的一头，缩短摆长，摆的频率即随之增高。

轻轻推动摆锤，让其以较小的振幅摆动，然后拉动这