圖1：MIT設(shè)計(jì)的飛機(jī)。

　　據(jù)英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》3月14日報(bào)道，乘飛機(jī)旅行的需求并沒有下降，但利潤卻令投資者泄氣。到2014年，以飛機(jī)為主要出行工具的乘客人數(shù)有望從2009年的25億人次增加至33億人次。原因之一是機(jī)票越來越便宜：事實(shí)上，過去40年間，機(jī)票已降價60%。

　　然而，令航空公司憂心忡忡的除了要在保持低票價的同時擴(kuò)大機(jī)隊(duì)規(guī)模以增加載客量以外，他們也需設(shè)法讓航空業(yè)變得更環(huán)保。航空業(yè)雖然總體規(guī)模不大，但也是促使全球變暖的因素之一，各種交通工具排放的二氧化碳中，航空業(yè)占12%。即使不考慮環(huán)境因素，燃料也是航空公司最大的開銷之一。因此，航空公司亟須節(jié)能減排。

“改頭換面”才能與時俱進(jìn)

　　毫無疑問，現(xiàn)代飛機(jī)的效率比以前要高很多。1967年，第一架波音737客機(jī)能搭乘100名乘客飛行2775公里，而最新型號的波音737-800則能在搭載多一倍乘客、飛行多一倍航程的同時，將燃料消耗減少23%。更高效的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，更輕的機(jī)體結(jié)構(gòu)，空氣動力學(xué)方面的各種改進(jìn)以及飛行管理系統(tǒng)的發(fā)展共同促成了這一進(jìn)步。不過飛機(jī)還是老樣子：雪茄狀的機(jī)身、大大的尾巴、兩只翅膀，每只翅膀上吊著一個豆莢形的發(fā)動機(jī)。很多飛機(jī)設(shè)計(jì)師認(rèn)為，對傳統(tǒng)形狀的飛機(jī)來說，其節(jié)能降耗的潛力已然用盡，只有讓飛機(jī)“改頭換面”才能進(jìn)一步大幅削減燃料消耗。

　　過去幾年中，已經(jīng)有設(shè)計(jì)師提出了一些激進(jìn)的全新設(shè)計(jì)，但還沒有一種真正成為現(xiàn)實(shí)。例如，外形像巨大翅膀一樣的飛翼式飛機(jī)的效率可能更高，但目前還沒有真正在航線上運(yùn)營。首先，這種飛機(jī)的乘客座位和電影院中的座位一樣，讓大多數(shù)乘客遠(yuǎn)離窗戶和門。安全規(guī)范要求所有乘客在90秒內(nèi)從一側(cè)的安全出口逃離，這在飛翼式飛機(jī)上很難實(shí)現(xiàn)。另外，機(jī)場設(shè)施也要隨著飛機(jī)的設(shè)計(jì)發(fā)生改變，現(xiàn)有的機(jī)艙門、行李架、服務(wù)設(shè)施都不能適應(yīng)新要求；并且，單就舒適度而言，這種飛機(jī)一次突兀的急拉（升）側(cè)（翻）轉(zhuǎn)會讓處于飛機(jī)邊緣的乘客感到更加眩暈。

現(xiàn)實(shí)的選擇

　　盡管存在諸多限制，美國麻省理工學(xué)院（MIT）和英國帝國理工學(xué)院的兩個科研小組仍然推出了既能滿足業(yè)界實(shí)際需求、又能將燃料消耗減少一半的飛機(jī)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方案在很大程度上依賴現(xiàn)有技術(shù)。

　　麻省理工學(xué)院的馬克·德萊拉正在該學(xué)院的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)D系列的飛機(jī)，如果一架波音737-800飛機(jī)能變形為D系列中的一種，那么，在同樣尺寸、航線和載客量下，D8.1版飛機(jī)（也采用金屬鋁制成）的能耗將減少49%；D8.5（與D8.1外形類似，但采用2035年才可能被廣泛使用的復(fù)合材料制成）的能耗將減少71%。

　　德萊拉的D系列飛機(jī)與現(xiàn)有飛機(jī)大不相同，它不采用單個圓柱形的機(jī)身，而是將兩個圓柱體的部分結(jié)合在一起作為機(jī)身，以提供額外的升力；它的機(jī)頭向上傾斜，這也會進(jìn)一步提供升力?；谶@兩個設(shè)計(jì)，這種飛機(jī)機(jī)翼的厚度將有所減少，從而可以減輕飛機(jī)的重量。

　　3個發(fā)動機(jī)安裝在飛機(jī)的機(jī)尾，與機(jī)身齊平。德萊拉說，這樣的設(shè)計(jì)有很多優(yōu)勢，最主要的是使機(jī)尾變小。傳統(tǒng)飛機(jī)擁有高的、垂直的機(jī)尾，主要用于補(bǔ)償當(dāng)裝在機(jī)翼下的發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障時造成的偏航；而D系列飛機(jī)將發(fā)動機(jī)裝在機(jī)尾（這種設(shè)計(jì)思路在上世紀(jì)50年代很流行，當(dāng)時，法國南方航空公司的卡拉維爾飛機(jī)就采用了這種設(shè)計(jì)思路，但隨后，這種設(shè)計(jì)理念被其他大飛機(jī)摒棄），這意味著偏航程度更小，因此只需要一個小垂尾。D系列的雙垂尾總重量比波音737的單垂尾還要輕70%。

　　機(jī)身尾部附面層吹除設(shè)計(jì)能使進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流更加平滑。摩擦阻力能降低靠近機(jī)身的氣流的速度，發(fā)動機(jī)吸入低速氣流時，能更好地利用燃料來產(chǎn)生同樣的推力。然而，附面層吹除設(shè)計(jì)也會造成進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流紊亂。空氣離機(jī)身越遠(yuǎn)，其移動速度越快，可能給發(fā)動機(jī)零件造成不必要的壓力。

　　飛機(jī)發(fā)動機(jī)制造商普拉特惠特尼公司也參與了麻省理工學(xué)院的這個項(xiàng)目，他們嘗試著通過重新設(shè)計(jì)和加固噴氣發(fā)動機(jī)中的部件來克服空氣給發(fā)動機(jī)零件造成壓力這個問題。解決辦法之一是降低飛行速度，結(jié)果，D8.1版飛機(jī)可以以0.72馬赫（音速的0.7倍）的速度飛行；D8.5的速度為0.74馬赫。德萊拉表示，盡管上述兩個D系列飛機(jī)的速度都不及波音737-800的速度（0.79馬赫），但是，D系列的寬機(jī)身可以彌補(bǔ)這一缺陷。與圓柱形機(jī)身的737相比，D系列機(jī)身多了一個額外的過道，這將大大提高人們上下飛機(jī)的速度，因此，在短途不換乘航行中，其航行速度還是會快過737。

無尾翼設(shè)計(jì)

　　英國帝國理工學(xué)院的瓦拉瓦斯·瑟費(fèi)德斯也提出了一些設(shè)計(jì)方案，其核心是通過減輕飛機(jī)的重量來減少所需推力，從而節(jié)約燃料。其中的一個設(shè)計(jì)方案有一對安裝在尾部、但在機(jī)翼上方的噴氣式發(fā)動機(jī)。這種飛機(jī)根本沒有尾翼。