在过去的100年，航空技术发生了翻天覆地的变化。假如第一架飞机的发明者穿越时空来到100年后的今天，他们必定会对自己的后来者主宰天空的方式感到惊讶。今天的交通工具与1903年12月17日威尔伯 · 莱特(Wilbur Wright)和奥维尔 · 莱特(Orville Wright)兄弟在基蒂霍克飞行时摇摇晃晃的飞行器已不可同日而语。新的飞行器已经打破声障，实现了垂直起降，还访问了月球。

在今后的100年中，随着飞行员的退出，航空技术将进一步改头换面。事实上，欧洲宇航局最近的一项研究已经注意到，飞行器取得的许多进步简直跟小说里的素材相差无几。

为空气动力稳定性而设置的火箭舵翼(1929年预言)的概念；远程通信与同步卫星的应用(1945年预言)；以及用从地球运送上去的材料建造的轨道空间站(1945年预言)等等，所有这一切曾一度令人难以置信，然而，在今天都变成了现实。

无人驾驶的新型飞机

请你试想下面的情景：在广袤的沙漠中，一辆跑车载着6个人在道路上风驰电掣。而在邻国，一个军事行动小组正通过卫星在一辆满载着计算机的篷车里监视着它的行踪。沙漠上空，一架无人驾驶飞机已经无声无息地在离地面几千米的高空巡航了好几个小时。行动小组向飞机发出指令，让它按一定路线飞行去拦截这辆车。飞机随即通过自身携带的摄影机瞄准了汽车，然后，它射出一枚激光制导导弹，随着一阵强烈的爆炸，汽车被炸得粉身碎骨，车上所有人均在顷刻间命归黄泉。这听起来好似一段暴力十足的未来派电影情节。事实上，它是发生在一年多前的真实事件，当时，美国中央情报局控制一架无人驾驶飞行器(UAV)击毙了一组在也门的恐怖嫌疑分子。

目前至少有32个国家在开发UAV，总计超过250种型号。其中有80种已经在41个国家得到使用。这些UAV大多数是侦察机，并将成为未来的作战交通工具。作为航空研究的前沿阵地，军事上对UAV的概念及其发展将影响到其他领域。

有翅膀的微型间谍不久将来到你的窗口

随着在各种不同战场上的一显身手，UAV得到了广泛的军事应用。据管理“UAV论坛”网站的劳伦斯 · 纽克姆(Laurence Newcome)所提供的资料，在过去的两年中，美国花在UAV方面的资金已从每年3~4亿美元上升到每年10亿美元。美国国防部预计在2002到2010年期间将投入160亿美元用于UAV的研制。根据美国国防部的UAV路线图，到2012年，可能出现大小与F-16战斗机不相上下的UAV。这些飞行器可以用于多种战斗任务和增援任务，包括抑制敌方防空和对敌方传感器进行电子攻击。

在起步阶段，后方基地需要飞行员和大量设备来控制这些远行的UAV。最初，这样的基地看上去像是美化了的电脑游戏房。到后来，飞行员们将通过与他们的神经肌肉系统相连接的飞行服来控制飞机。通过头盔上的传感器，飞行员能够感受到UAV外的情形。但是，到2015~2020年，随着机载处理能力的提升，UAV有望开始自己思考，最终形成完全独立自主的UAV群，它们之间可以互相交谈和协作，也可以单独行动。

到2030年，UAV甚至有可能通过使用有伸缩性的外壳和有记忆功能的材料从一种形状“变换”到另一种形状来优化自己的外形。50年后的UAV将可以在决定拦截入侵者的情况下自动变换成行动更加迅速的攻击机；并且以垂直起降的方式将物资或伤员运送出危险区或障碍区。到2100年，人类军事飞行员将成为奇闻一桩。为什么？因为即使飞行员能够配以“外骨骼”而使他们的身体能够在20倍于地球引力的情况下转身，但他们的思维和行动总比计算机要慢。

目前世界上最小的电动UAV长15厘米，名叫“黑寡妇”。它能够飞行30分钟，通过随机携带的摄像机向地面发送实时彩色图像。各种各样的飞行器被用于战场，当战士们在危险地域需要侦察员的时候，这些飞行器就可以大显身手，完成“翻山越岭”的任务。未来的地面部队将常规性地携带昆虫般大小的飞行器，直接把它们放飞到空中。过不了多久，这些飞行器还将具备“栖息和注视”能力——这将使监视行动能够持续好几个星期。微型UAV将被用作传感器，用于精确标注空袭点，探测放射性、化学性或生物性的污染等等。到2100年，UAV的个子将变得比家蝇还要小，在超级市场里就可以买到，10个一盒装。

这种微型化的UAV还将采用新型的能源和在空中停留的新技术。到2010年，为汽车工业开发的氢燃料电池将普遍用在UAV中，这可降低UAV的噪音和红外线“迹讯"，从而使它们难以追踪，实现隐身。加利福尼亚州蒙罗维亚市的航宇环境公司已经演示了一种由氢燃料电池提供动力的微型UAV和一种扑翼式UAV。另一个推进力概念是人造肌肉，可用于由外部能源(如从地面发送的微波或激光}驱动的UAV。

一个人加一条狗

在航空界有一个笑话，说未来客机的机组人员将由一名飞行员和一条狗组成。飞行员的职责是管理：飞机上所有的包括计算机在内的仪器，而狗的职责则是监视飞行员是否有违规行为。虽然这个笑话也有一些真实性，但商用航空想要取消飞行员则需要比军用航空取消飞行员经历更长的时间。由于现有的无人驾驶交通工具不携带人员，因此它们的设计不是为了可靠性，而且已形成坠毁的习惯。需要做更多的说服工作才能使公众和政府协调机构的工作人员相信无人驾驶交通工具是安全的。

但无人驾驶交通工具终将在商业和运输业中找到广泛的早期用途一一从消防灭火到地质和环境勘查、边境巡逻、电影制作、科学研究、危难营救，甚至农业生产。如果UAV能够很快获得正式批准，这些用途在2010年前就可能出现。UAV最有价值的用途之一将是用作“虚拟卫星”，翱翔于城市的上空，为人们提供宽带通信平台，费用却只是目前担任此项工作的同步卫星的一小部分。

尽管如此，民用航空方面的最大突破将是空中轿车的发明。早在上个世纪30年代就有人预言过个人“空中轿车”时代的到来。但在可以预见的未来，这一梦想仍然不可能实现，因为还存在几个大的障碍。

目前，一些新型的轻型喷气机或微型喷气机的研发进展顺利，这些飞机将成为公共运输到私人运输之间的过渡形式——即空中出租车。这种飞行器之一就是“日蚀500"商务飞机。其设计乘载能力为6人，是一种廉价的喷气机，售价不到100万美元。它的设计者——新墨西哥州爱伯克奇市的埃克利扑普斯航空公司一一宣称，它的运行费用比现有任何喷气式飞机都更低廉，现在已经有大量的定单。许多有竞争力的微型喷气式飞机也在研发之中，包括科罗拉多州英格伍德市的亚当“飞行器实业公司制造的一种。它比“日蚀500"要昂贵，但能够在2004年年底问世。

如果要让这些小型飞行器得到广泛应用，整个航空运输管理系统必须来个脱胎换骨。例如，根据美国国家航空和航天管理局(NASA)的一份航空蓝图，美国国内航空旅行者的数量可望在20年内增至3倍。但是，如果这种情形真的发生，那么美国必须增设5000多个地方性飞机场以供使用，但目前仅有64个飞机场承担着全美85%的民用航空交通量。在过去的十年中，美国只增加了一个大型枢纽飞机场和七条新跑道。由于各种限制，今后几十年也不会兴建多少大型飞机场。

因此，真正的个人空中运输将要求飞机具有垂直起降功能，而不光是更好地进出地方性飞机场的能力。它们也要求在现有的基础上增加更复杂的空中交通控制系统。

空中交通控制即将出现一个大的飞跃，这很可能是一种走向无人驾驶飞行的过渡形式，而并非个人航空所要求的终点形式。地面指挥者与驾驶员座舱之间的数字化数据通信是空中交通管理的发展趋势，下一步将是用计算机网络技术让飞行员能够随意飞到他们想去的任何地方，且不用从地面接受指令，而指挥者只是监视飞机运行状况。飞机可通过有能力防止错误操作、避免碰撞的系统来自行判定飞机之间的距离。

即使有一天设计出一种价格低廉的能在后花园里的晾衣绳和金鱼池之间降落的个人飞行器但要得到大众的接受也还需要社会和环境作相应的改变，没有几个人会受得了成千上万架交通工具不停地在头顶上飞来飞去。

因此，城市也必须加以彻底重新设计，至少在富裕的国度里是如此。如果这样的交通工具确实可加以利用的话，新的城镇，以及发展中国家那些不大有稳固建筑物的区域也许有这方面的优势。

无论个人航空的命运如何，在今后100年里，随着国家变得更加富裕，必将有更多的人乘坐飞机。这对环境将带来破坏性的冲击，例如航空飞行的高度、数量，尤其对全球气候变暖带来的重大影响。大型新型航空器从研制、生产、服务到最终报废，其寿命周期大约为50年。按照这样的计划前景，2010年似乎是一个合理的环境技术改进目标期，假如大部分承诺能得以实现的话。

纯净的蓝天

虽然新技术提高了燃料效率，减少了污染，但如果航空材料不变，随着航空业的迅猛发展，因航空排放废气带来的天空污染状况在今后几十年中不会得到什么改善。如今的纳米技术或许是提供更强更轻复合材料的关键。纳米管——即纳米纤维——可用来制造一种比目前的纤维复合材料轻50倍强6倍的新材料。

另一种对付CO₂排放问题的方法是通过氢动力飞行器(假定氢气以绿色环保方式产生)。研究人员正在开发用氢气作为喷气发动机和燃气涡轮机燃料的飞行器。这种飞机的潜在缺点是燃烧氢气会产生水。曼彻斯特城市大学的大气科学家戴维 · 李(David Lee)幽默地说，“你就用桶把水接起来嘛。”

大气科学尚未见分晓，因此不知道氢动力飞行器是否会比现有飞机产生更多的雾化凝汽尾迹。但这些尾迹产生的烟云却可能是目前航空对气候变化的最大影响之一。

对于较小型的飞行器来说，一种新出现的绿色环保替代品是适用于微型喷气机之类飞行器的轻型燃料电池。今天，该项技术已经能够为20座左右的客机提供动力。电动飞行器已经存在。另外，一种正由马萨诸塞州伍斯特市的高级技术产品公司研制的重1000磅的电池动力飞机将在2004年首飞。

商用超音速飞行的梦想仍然难以成真，协和式飞机的退出似乎标着一种结束。因为即使采用今天的技术，其经济效果仍不明显，未来的纳税人不会心甘情愿地把钱投放在主要供大款们享用的飞机身上。因而，超音速研究主要由军队的需求引领着。

“超音速翱翔” 飞机在两小时内从旧金山飞行到伦敦

但另一些人却坚信，一种新型的商用超音速飞机将在2050年之前问世。目前对超音速和极超音速(至少5倍于音速)飞行器的努力主要集中在对推进器的研发上，例如“吸气式”火箭发动机。传统的火箭发动机携带燃料和氧气，而冲压式喷气发动机和超音速冲压式喷气发动机则直接从大气中吸进空气。目前至少有5个国家在对极超音速飞行器进行研究，但基本上都是实验性的。

脉冲式爆震发动机具有一种超音速飞行的可能性。这种发动机利用超音速激波来压缩燃料并可以在瞬间点燃燃料，但这种技术可能要在20年后才能成熟。

另一种飞行器的概念——“超音速翱翔”飞机(见上图)是一个十倍于音速飞行并能在两个小时之内到达地球上任何地点的飞行器。它用氢气作动力，使用吸气式火箭发动机使之上升到地球大气层的外围。在那儿，它以掠过大气层表面的方式飞行，就像一颗石子掠过池塘的水面那样。如果能做到这一点，那么这种飞行器进入太空的费用则大大降低。即使开发出无人驾驶的原型机，它离如此高速飞行的旅客航班仍很遥远，很可能要远在军事应用之后才能到来。然而，尽管有许多超音速旅行的概念，但要研制出一种价钱适宜、起飞和着陆时噪音不是太大的发动机仍然是设计所面临的一个重大挑战。

一门复杂的学问——飞机生态学——正因不同的路线和不同的功能而初露端倪。一个极端是发展大型飞行器，例如服务于最热门航线的“空中客车A380”——它的后来者可能在运载量方面翻一番，增至1000人。而另一个极端是研制昆虫般大小的间谍飞行器。人类将在未来的百年里最终征服天空，这样一来，空中飞行将很有可能敢消飞行员。飞行器有着一个如此光明的未来，人类真正需要的是拿出对付时差反应的良药。