微型航空器戰場稱霸

展望2020年的戰爭，美國軍事戰略家預計：小巧玲瓏、致人于死地的微型航空器將蜂擁著飛向戰場，像一群殺人蠅……

把未來戰爭置于指尖之上，那時既不用叩擊死亡光束的扳機，也不用啟動末日機器的按鈕，只需控制粗短翼機器蠅的飛行即可。

機器蟲

“蒼蠅是所有飛蟲中飛行最穩定，機動性能最佳的一種。”加利福尼亞伯克利大學的一位生物學家說。“在動物世界里，蒼蠅就是噴氣式戰斗機。”美國五角大樓的專家持同樣觀點，并希望能將“奇妙世界”里的家蠅復制成名副其實的噴氣式戰斗機。伯克利小組是由工程師和生物學家組成的一系列小組中的一個，該小組正在探索微型航空器（簡稱微航器）的新領域。將昆蟲飛行的空氣動力學原理與全球定位系統以及分子電子學知識相結合，他們希望發明一種微型偵察器。一旦試制成功，不銹鋼和密拉（一種聚酯薄膜）機器蠅就可鼓翼而飛，飛往地球上最隱秘的地方——如國際精英間諜的策劃密室等。

如果第一代微航器能被證明是有效的間諜飛蟲，那么它們最終將成為一種最危險的武器。最近麻省理工學院的阿蘭·愛普斯坦在科技期刊《美國宇航》上撰文，就微航器的作戰設想作了描述。他展望，有了全球定位系統，微航器可以深入敵人腹地，降落在某個橋梁的任何關鍵地點。每架微航器攜帶一枚小型錐形塑膠炸彈，一旦接到指令，微航器立即起爆，只需一個定位準確的小巧炸彈的1%的炸藥量，頃刻間，這座橋梁就會被炸毀。

安裝了微型照相機的偵察蠅，可以執行偵察小組的任務，竊聽有關戰術信息，反饋敵軍陣地當時的景象。狙擊蠅則負責查找戰場指揮官，并用眼球虹膜將之認準，這時狙擊蠅就將自身對準指揮官的頸動脈飛擲而去，這無疑是21世紀“部落毒鏢”的化身。

同時，還有一種裝有鈦合金尖頭的機器蠅，由于體積太小，雷達無法探測，它們聚集在敵軍飛機場跑道盡頭的雜草叢中。飛機起飛時，它們蜂擁而起，等待噴氣發動機的進氣道將它們一古腦吸進去。機器蠅的鈦合金尖頭會將旋動的渦輪葉片打斷，任熾熱如火的碎片如雨點般撒向數千磅重的噴氣燃料和機械彈藥。用五角大樓的話來說，微航器是一種潛在的極限倍增器。

看來這些預見很符合未來科技的發展，因為五角大樓有資金支持的4大機構（陸軍、海軍、空軍科研部及國防先進科研項目局）正在認真處理這些設想。這一課題總共投入了5000萬美元以上的經費，主要用于研制拍動式翼體、極微小的噴氣發動機，以及大小如分子的電子包等。

研究拍動

“制造微航器，比縮微一架大型飛機還要復雜，”工程師們說，“假如人們固定機翼的理論應用于昆蟲，其計算結果一定像大黃蜂一樣，不能飛。他們必須采用別的什么方法才行。”這就是迪金森這些生物學家所涉足的領域，他們有志于創立一套昆蟲飛行理論，以便用機械方法制造微型機器蟲，使昆蟲飛行原理得以應用。

升力的產生和飛行后的控制，涉及到許多空氣動力學因素。這些因素中，最為重要的特性可以概括為空氣動力學專家所稱謂的“雷諾數”。印地安那州立圣母院大學宇航與機械工程系教授托馬斯·繆勒說，大型高速客機，如波音747具有極高的“雷諾數”，大大超過1億。隨著飛機尺寸變小，速度減慢，相關“雷諾數”也隨著下降。一個固定翼6英寸的微航器，巡航速度為每小時30英里時，其“雷諾數”約為13萬，結果很難控制。如果將飛機縮到一只大昆蟲大小，“雷諾數”要降到2萬以下。在這么低的“雷諾數”下，固定翼飛機的轉彎半徑一定很大，以至于不能實現直角急轉彎，而這種轉彎正是微航器要達到的，例如通過某地下室的通風管道。

要將微航器制作成墻上的蒼蠅，首先，機翼必須要像蒼蠅一樣，換言之，要能鼓動翅膀。“微航器的尺寸和“雷諾數”要與一只很小的鳥相一致，”繆勒說，“小鳥的翼面及翼形特性，我們了解不多，但人類對昆蟲和小鳥本能飛行的研究已有很長的歷史。”2000年6月，繆勒請了國際著名的鳥類和昆蟲飛行專家同微航器設計師一起出席研討會。研討的題目是：在極低“雷諾數”條件下，固定翼、拍動翼和旋翼飛行器的各種狀況。會議得到最重要的信息之一是，盡管昆蟲能拍動它們的翅膀，卻根本不能像鳥一樣飛行。

“如果你具有昆蟲一樣的身材，你就不能像小鳥一樣飛行，”伯克利大學的迪金森說，“你必須從根本上重新思考問題。”鳥翼從表面上看同機翼沒有多少共同之處，但是用方程式來描述客機或信鴿的飛行，其結果基本是一致的。“用于研究飛機的靜態氣動學對鳥類研究也很實用。”

飛行功率

微航器設計師面臨的最大挑戰，是早期載人飛行先驅者們經歷過的同樣問題，即尋找高效輕型的動力裝置。壓電電動機雖然效率高，但仍須供電。翼面所覆蓋的光電材料，在一定程度上能起些作用，但最后還是因為采光面積太小而無法生成足以鼓動翅膀，或驅動電子元件的能量。雖然蓄電池可以提供短暫的飛行功率，但是太重。

專家一致的意見是，微航器必須自帶動力裝置。現在有3種技術方案。功率最大的要數13毫米的微型噴氣發動機，其性能已由英國國防部評價與科研局在2000年范保羅國際航展上作了演示。其持續飛行時間可達1小時。發動機的啟動或關閉非常簡單，全由一個簡便的開/關閥門來實現，性能可靠，操作簡便。

愛普斯坦正在研究的方案與此略有不同。他的實驗室已獲得美國陸軍科研部500萬美元的經費支持，用于開發微型渦輪噴氣發動機，用生產計算機芯片同樣的工具和技術，最終實現批量生產。

與全球定位系統連接

在研制微航器過程中，要讓這些微小的機器戰斗群體發現目標，看來是最難對付的挑戰。愛普斯坦說；“促進系統縮微化的動力，來自微電子技術的發展。”他指出，縮微電子元件應包含重量只有6克的全球定位系統接收機，大約是12片阿斯匹林的重量。

另外，給微航器輸入指令也并非難事。紅外線端口，能使微航器現場編程。一旦上戰場，即可通過紅外線端口在機群中傳遞協調指令。

最近，洛杉磯大學的一些化學家宣布了一項重大突破，說微航器體積可以再縮小。他們精心設計了一種輪烷分子環狀組合結構，專門觀察晶體管的開/關動作。該工藝可以在一個微小芯片的1%的面積上放置10個超強計算能力的奔騰處理器。另外，由于輪烷分子晶體管可以光控開/關，所以能免去體積龐大的電纜連接。微航器終有一天能具備F-22那樣強勁的計算能力。

如果將喬治亞理工學院的毫微噴氣發動機和洛杉磯大學的分子晶體管合并，也許會造出更新更小巧的機器斗士。毫微微航器其體積之微小，可以匿藏于真蠅之中。

迷你飛行器取代偵察機

美軍將很快用迷你無人駕駛飛行器取代戰斗機執行偵察任務，戰斗偵察機就要像美國騎兵一樣成為一個歷史名詞了。

迷你無人飛行器目前處于試驗階段，美軍的地面部隊已經開始利用這些微型工具進行近距離偵查工作。有了這些直徑可能只有12厘米大小的無人飛行器，指揮官不必再擔心將先頭部隊送入未知的危險之中。正是這個原因促使美國五角大樓將發展無人飛行器和水下偵察器排在首要的位置。

目前美軍開發的微型飛行器包括：

龍眼——這種飛行器僅重2.27公斤，翼展為114.3厘米，可以被拆解為5塊，并裝入一個背包中。龍眼的發射方式也很簡單，就像射彈弓一樣。它可以對5公里以內的情況進行偵察 ，飛機上配備了攝像機和紅外線傳感器。

MAV——這種由美國陸軍主持開發的微型飛行器的飛行距離大約為10公里，它可以連續數周進行偵察活動。它的外形有點像裝咖啡豆的罐子，并分為多種型號，最小的一種大約只有0.5公斤重，直徑大約為12厘米。MAV上配備了攝像頭、紅外線傳感器、聲感設備和金屬探測器等。它的飛行速度高達160公里/小時。