用微波的能量做飛機的動力,是航空學家多年來的理想。但是,由於技術的問題,一直未能實現。目前,美國和加拿大等國家,已經開始對這種飛機進行實質性的研製,使這一理想的實現出現了曙光。
微波是一種波長較短的無線電波,早在19世紀,德國物理學家赫茲和美國科學家特斯拉就對它進行過研究。這種波可以聚集成一個很窄的波束,定向向外界發射。這樣,它的能量不會分散,而且可以集中到一處去使用,這就為遠距離使用無線電的能量提供了可能。
1899年,特斯拉在高樓上進行了微波發射的試驗。第二次世界大戰後,由微波傳輸能量的試驗獲得成功。接著,就有一些國家開始研究,怎樣從地麵發射微波能,供飛機作為發動機的動力。為了使飛機能得到足夠的動力,可以多設一些微波發射站。通過定向天線,把各個發射站發出的微波集中到一起,對準飛機發射。而且要隨著飛機的飛行,地麵定向發射天線也要跟著一起運動,以便微波能可以持續不斷地集中到飛行的飛機上。
微波飛機目前有兩種設計方案。一種是螺旋槳飛機。這種飛機上裝有半導體整流設備,它可以把地麵射來的微波能,轉變為直流電,直流電帶動電動機,電動機帶動螺旋槳旋轉;另一種是噴氣式飛機。這種飛機可以將接收到的微波,直接加熱噴氣發動機的壓縮空氣,然後從尾噴管中噴出去。
1978年10月,加拿大設計了一種高空無人駕駛飛機。它的翼展長為4.57米,雙翼呈V字形往上翹。機體後麵裝了一個大圓盤。在大圓盤和機翼上,裝著一層薄薄的半導體矽整流二極管,類似太陽能飛機上的光電管。這架飛機的用途是準備作為微波通訊的中繼站,以代替通信衛星。
美國也設計了一種這樣的飛機,它的翼展為46米,總重量為270千克,上麵裝有40馬力的電動機來帶動螺旋槳。供應這架飛機微波束的地麵天線陣列分布麵積為91米×91米,足以使飛機在2萬米的高空,作“8”字形的航線飛行80天。這架飛機是為環境監控用的,上麵裝有68千克重的遙感設備,可拍攝地麵交通和農作物、森林情況,采集大氣中二氧化碳濃度等。
20世紀80年代,美國人設計了一種名為“阿波羅”號的噴氣式輕型微波飛機。它以微波作動力,不過它上麵裝的是噴氣式發動機。微波能轉化為熱能後,使發動機工作,噴出氣體而飛行。這是一架有人駕駛的飛機,可以爬高到12000米。2000年6月美國科學家利用微波將一小型飛行器成功地送入太空,標誌著人類利用微波能量取得突破性進展。
微波飛機的優點是可以大大節省傳統的燃料,減少燃氣的汙染。但是,它卻帶來了另外一種汙染,即電磁波汙染,微波是一種對人體和環境都十分有害的電波。此外,目前這種飛機的造價(主要是地麵微波發射設備)較大,而且飛機的載重也有待提高。
微波動力飛機不用帶任何燃料,隻有一台簡單的直流電動機和微波接收整流裝置。起飛時由蓄電池為電動機供電,待升高到100米後電池關閉,地麵上的微波發生器通過鍋形天線發射微波,飛機上的特殊天線把接收到的微波變成直流電,驅動由電動機帶動的螺旋槳,這樣飛機就靠微波作動力飛行了。
微波動力飛機重量輕,工作效率高,由於飛機所需的電能是由地麵供給,因此它在空中飛行可不受燃料的限製。
目前加拿大、美國都已試製出了這種微波動力飛機。它在軍事上可作為預警機守衛國土,也可作為高空偵察機。在民用方麵,這種飛機可用來進行農業生長的監測、氣象預報等,還可以裝上雷達和通信設備,作為廣播、電視、通信的天空中轉站等。這種微波動力飛機是一種很有實用價值,又非常有發展前景的新型飛機。