发表评论-慕容青草-万维博客-万维读者网（电脑版）

今天的由喷气发动机推动的客机的巡航高度一般在12000米左右，而它们的高度的限制主要是由其速度所限制。因为飞机的升力由速度产生，当高度超过12000米时，空气密度变低，因而需要更高的速度才能飞得更高；历史上速度更高的协和号客机的巡航高度则可以达到18000米。很显然，这里限制巡航高度的速度并不单纯是一个技术问题，更是一个旅客安全和环境的问题。类似地，直升机虽然不需要由水平速度来获得升力，但是，它的螺旋桨的构造及整体机身的构造决定了螺旋桨的最大转速的极限使得当空气密度抵到一定程度时它的升力就会掉下来。因此，直升机的最大高度通常只有喷气客机的一半左右。

但是，飞碟的形状不但决定了它可以垂直上升，不需要依靠水平速度来获得升力，而且不论是使用垂直的喷气推力还是垂直的螺旋桨推力，都可以远超过直升机的螺旋桨升力。这不但是因为密封式的螺旋桨升力通常比开放式的高（喷气机则可以更高），而且因为一个飞碟上用来装喷气发动机也罢，螺旋桨发动机也罢的面积可以占它的总面积的很大一个比例。因此，一个飞碟上可以装八九台或十几台发动机。这样的话，即便到了同温层和中间层之后，只要加足马力，仍可获得所需的升力。

另外，飞碟的形状还使得它可以在一个发动机孔里装多个可以动态替换的发动机，不像飞机上的发动机一定是固定的。虽然这种可动态替换的发动机对于结构及材料的要求较高，但却是可行的；而对于体积和形状受到极大限制的飞机来说，那属于是不可行的。这种发动机的可动态替换性对于飞碟进行洲际飞行具有决定性的作用，因为它使得飞碟在卡门线附近，尤其是进入近地亚轨道后，可以短暂地采用不依赖空气密度的火箭推力，这样一来，飞碟在上升过程中就不像目前包括弹道导弹在内的所有的洲际飞行器那样需要高速上升以获取必须的轨道运行速度。

目前的洲际轨道飞行器都需要在超越卡门线时具有一个相当高的水平速度（大约8公里/秒左右），这样的话，可以在超出卡门线后让发动机熄火，然后在地球的引力作用下进行自由抛物运动（走的不是抛物线而是椭圆线，即所谓的轨道运动，当飞到轨道最高点时，在重力的作用下折向地球），的过程中有足以抵抗重力的水平速度。以目前的洲际弹道导弹来说，从地球的一点打到任何另一点的过程中，那个在重力作用下的自由抛物运动所需时间一般在30分钟以内（这个数据是网上得来的，估计是把海洋面积扣除，另外不需要计算绕地球一圈的时间而只需要算在半个地表运行的时间）。

对于飞碟来说，虽然达到卡门线需要比作为现在的一般客机的巡航高度的12000米高6到7倍，但那是在低阻力下的上升，只要发动机能提供足够的升力，飞碟可以获得比在地面高得多的上升速度。今天的一般喷气客机可以在5分钟左右上升的3000米左右。但是，飞碟上升却要快很多，因为飞碟是直接上升，而不是象受到冲角（angle of attack）限制的客机那样地盘旋上升（盘旋的目的是为了要在小冲角的限制下尽快在机场附近的空域达到诸如3000米那样的高度）。另外，当飞碟进入同温层后，由于空间阻力可以下降上千倍，上升速度可以更加快。为了不让旅客承受过大的G力，飞碟可以非常稳妥地以平均每秒40米的速度上升，相当于每小时144公里的速度。把这个速度平均分配到80000米的高度，其加速度只相当于重力加速度的千分之四，一般乘客基本感觉不出来，即便是按照一半的高度算，千分之八个重力加速度仍然是可以忽略。这样的话，即便是在喷气机或螺旋桨的推力下，飞碟也可以在半小时左右上升的卡门线。

虽然从技术上说，下降可以比上升更快，但是为了同样保持重力加速度的千分之四的加速度，下降需要同样的速度。因此，不论是上升还是下降，真正的限制速度的瓶颈并不是技术难度，而是对于作为非专业飞行人员的包括老弱病残在内的普通乘客的健康安全的考虑。

为了稳妥起见，我们不妨打个保险系数，假定上升下降都要一小时。虽然地球大气的厚度并不均匀，但是基本上差不多。因此，这个上升下降的时间可以认为是一个在地球任何地方都一样的常数。也就是说，乘坐飞碟进行洲际旅行的上升下降的时间加起来可以假定保持在两小时左右。

但是，前面提到现在的近地飞行的飞行器在离开卡门线时基本都具有（8000米/秒）左右的水平速度，因此可以基本上在轨道上运行30分钟左右便打到地球上任何一点，我们假设飞碟可以比它慢些，取它的四分之一，能达到（2000米/秒）的速度，那么我们基本上仍然能保证在卡门线外运行2小时之内从任何一点到达另一点，而且这时间随着这两点的纬度的增加减小。比如，从北京到伦敦，只需在轨道上运行（当然是估算）68分钟，从北京到纽约在轨道上运行需要92分钟。因此，把升降时间算进来，从北京到伦敦需要3小时左右，而从北京到纽约需要3个半小时左右。当然，这里忽略了地球自转的影响，而且把地球假设为圆球形（实际上地球是不规则的更接近椭球的形状）。

如何把速度加到2000米/秒又是一个难题。其实，由于在卡门线左右空气阻力基本为零，所以从技术上说，要把水平速度加到2000米/秒并不难。但是，如果从零开始加，即便是用10分钟的时间来加速，其加速度也要达到三分之一的重力加速度左右。这对青壮年来说应该没问题，但对于老弱病残（花得起钱坐快速洲际旅游的人当中可能有相当一部分是上了年纪的）来说，或许有点难受，而且，如果拿出10分钟加速，那么整体水平运行时间就要延长。所以，在没有到达卡门线之前就应该启动水平加速，另外，由于飞碟不需要象现有的洲际飞行器那样做自由抛物运动，所以在到达卡门线之前就可以去掉垂直的推力，让惯性将飞碟送入卡门线外的轨道。

还有一点就是重力的作用。现有的洲际飞行器取8000米/秒左右的水平速度的一个基本考虑是那样的速度足以抵抗重力使他们完成所需的轨道运行。但是，有两点需要注意：1）那个8000米/秒左右的速度是对于需要完成一个完整轨道运行估算出来的，如果不需要运行完整的轨道（比如只需要30分钟便返回大气层的弹道导弹）是不需要那么高的速度的。所以，2000米/秒虽然慢了些，如果目的地并不很远，也不一定就不能达到所需的抵抗重力的作用；2）即便2000米/秒的速度不足以抵抗重力对于所需的水平运行距离的扰动，由于飞碟上有足够的火箭推动力（上升过程中基本不需用），飞碟可以用火箭或是加一些垂直的升力，或是把水平速度提高到2000米/秒以上。

上面的分析虽然粗糙了点，但是基本差不多，其误差应该不会超过一个量阶（也就是说，在为了照顾乘客健康的前提下，将升降总时间定为两小时，在忽略地球自转影响把地球假设为圆球形状而且水平轨道速度大概为2000米/秒的前提下，实际值应该不会比这里的估计多出一半来）。

从上面的估算来看，虽然将北京到纽约的时间从目前的13小时缩短到3个半小时左右很可观，但那不是重点。重点是把现在北京到纽约的时间与北京到伦敦的时间差从4个小时缩短到半个小时。

这里的要点在于：升降的时间在世界各地基本不变，而在卡门线外因为空气阻力基本为零，因此时间可以大大缩短。

当然，进行这样的洲际飞行的飞碟一定要有良好的防辐射条件，否则的话，因为白天在臭氧层之外会直接受到太阳及宇宙射线的照射，每天飞几个班次的飞行员是会收不了滴。

总之，本博客认为飞碟的商业洲际航行业务应该会在未来几年内出现在地球上。所以，这里如果谁有富商朋友应该劝他们赶紧趁世界上还没有商用飞碟之前，投资飞碟生产业务，将来一定会热。

几点讨论：

1）到底用喷气机好还是用螺旋桨好。用喷气机需要带燃料，这必然增加重量。用螺旋桨的话，在不用核反应堆的前提下，为了支持十几台的螺旋桨高速运转的电池的重量如果远小于喷气机作一次升降所需带的燃料，那么用螺旋桨就有优势，否则，喷气机有优势；

2）用火箭与常规发动机（螺旋桨或喷气机）并用的模式是可以支持在卡门线外基本零空气阻力下的高速飞行，但是，火箭发动机本身必增加重量。因此，是否可以在卡门线以内仍用常规发动机推动运行？这里有两点需要考虑：a) 卡门线内的臭氧层内虽然空气密度以比地面低了数千倍，但仍然可以产生相当的阻力。从外太空高速坠入地球的彗星及废弃卫星基本上都是在臭氧层因摩擦产生高热而燃烧。虽然2000米/秒的速度远低于彗星等的坠入速度，但是到底会产生多大的阻力仍需要具体的数值模拟或直接送实验飞机去那里测试才能知道。如果可以在臭氧层仍以2000米/秒或即便是1000米/秒的速度运行，那么就可以考虑不用火箭而完全在接近外天空的臭氧层内运行；2）但是，即便臭氧层内仍可以1000米/秒的速度飞行，考虑到臭氧层对于人类生存的重要性，对于频繁的民用洲际航行可能对臭氧层造成的影响也需要有充分的评估后才可对世界各国开放臭氧层的飞行许可。