航向天空

★ 將過去四十年中《科學月刊》所刊載的各學科文章按編成專書。

航太科技是永恆的高科技，隨著時代的進展，台灣自然不能自絕於最尖端的科技之林。多少年來，台灣雖然沒有能力在航太科技領域內占有領先的地位，但是，我們所走過的足跡也是值得記載的心血結晶。

本書所收集的是部分在科月發表過的文章，由於字數的限制，許多佳作不得不割愛。本書共選了十八篇文章，航空方面九篇，太空方面也九篇。航空方面有四篇是有關航空歷史。在航空科技的領域內，跟一般人最有關係的一定是飛航安全。飛航安全也是台灣社會的重大課題，因此，本書選了四篇飛航安全的相關文章。

太空方面也有四篇是有關歷史的文章，在太空科技的領域內，由於台灣並未積極的參與，所選的四篇均著重在科技的本身。科技的發展本身就是一種文化，因此，本書在航空太空領域內，各選一篇科技文化的文章，作為本書的階段性總結。也算是一種提示，提示科技發展的根是在文化，科技要蓬勃，一定不能忽視文化的影響。

編者希望本書的集結出版，能夠為航太留下歷史紀錄，貢獻一己的微薄心力。

景鴻鑫

中央大學土木系畢業，台大土木碩士，美國俄亥俄州立大學力學博士，成大航太系教授，南京航空航天大學客座教授，東南大學客座教授，廈門大學客座教授。長期關懷科普教育，辦理成大論箭科教活動二十餘年。關心科技文化議題，在成大講授「航空科技文化」通識課程，提倡思維文化理論，以文化的角度推廣科學與科普教育。著有《龍在座艙》。

百年航空發展的回顧與瞻望
尤芳忞

今年12月欣逢萊特兄弟動力載人飛行一百週年，當大家熱烈慶祝之際，吾人亦當省思，如何為未來的航空科技發展提供一些重要的概念。首先，就科技發展的能力與速度來看，遠非百年前的人所能預見，然而歷史的經驗告訴我們，不斷的創作與開發，配合政治、經濟發展，是科技文明成功的法則。因此，當務之急是配合時代的政治與經濟發展的條件，朝向航空科技的創新思維上努力，以作為日後航空科技的基石。

要如何創新航空科技的思維方向？古人云：「以史為鑑，可觀興替」，百年航空科技的興起過程，應可提供吾人一面明鏡，作為未來創新的參考。本文謹表列萊特兄弟之後的航空發展史，供讀者作一回顧。

另外，綜合表列百年來航空發展的點點滴滴，僅記錄其大要，有更多的細節有待科技史家深入考據，然這些大綱已可看出來現今的成果是眾多航空、太空學者專家們努力研究與開發的成果，得之不易，值得大家讚嘆與珍惜。再看看發展過程中除了人們的才智與努力之外，財力的支援更是不可或缺的助力，而最重要的贊助者來自於政府組織與民間大型企業。因此，撫昔觀今，未來人力資源與政府機構的配合投入，再加上航空產業相關企業經濟規模的成長，應該是未來航空事業成長的保證。

再就航空科技層面來看，其實尚有很大的成長空間，以推進器的開發為例，現今的噴射推進技術是以燃油的化學能，來換取空氣增加的動量，就學理看來是拿100單位的能量去換10單位的衝量，顯然不是太聰明的交易，因此相信應有很大的開發空間。

其次，就空氣動力學上的升力與阻力來看，目前空氣動力外形的設計已相當的先進，然而就升力與阻力的改善，卻無法有更顯著的進步。筆者認為，應從物理學上來尋求根本改進之道。首先就空氣作用於航空器表面之應力與應變的作用上來思考，如有適當的塗料使飛行體表面上空氣之應力與表面塗料之應變接近正交，則磨擦損耗將接近零，磨擦阻力當然就近乎沒有了。飛機的升力目前由空氣動力產生，因而有巨大的誘導阻力，如果飛機升力改由強力電磁場的交互作用來產生的話，則誘導阻力就沒有了。因而極低阻力且有高升力的未來航空器就有機會誕生了。

在高音速的飛行方面，空氣形成的震波阻力是目前高音速飛行重大阻力的來源，但是由電磁場的技術開發利用，配合空氣的電離子特性的交互作用，震波阻力將可大幅的減少，因而未來超過10倍以上音速的空中運輸應可達到普遍化。

由上述觀察得知，電磁場技術與材料科技在未來航空科技領域的開發與應用非常值得期待，希望大家努力朝這些方向從事研究開發與測試，或許未來的50年間就有開花結果的績效，供世人來享用，如同吾人現今享用前人研究開發的成果一般。

萊特兄弟之後的航空發展史

年 份 大　事　紀
1901年 萊特兄弟利用當時的空氣動力數據表，建造了一架大型滑翔機，並進行試飛，結果與數據表預測結果相差很大。因此他建立了一個風洞，重新檢測，證實以前的數據表都是錯的，並立了一組新的數據表。

1902年 萊特兄弟利用新的數據建造一架滑翔機，效率提高將近兩倍，他們在北卡羅萊那州、小鷹鎮附近的屠魔山上進行了近1000次的飛行測試。

1903年 12月8日，Samuel P. Langely的載人大型飛行器一起飛就立即解體墜毀。同月17日，萊特兄弟則完成了機械動力的載人飛行試驗，開啟了人類利用機械動力自由遨翔天際的美夢。

1904年 萊特兄弟測試了更新機型與引擎的二號機。
1905年 萊特兄弟的三號機驗證成為實用的飛機，然而此時他們的成果並未引起當時世人的重視，次年他們獲得了飛機控制系統的專利。

1914年 1月，世界第一條定期航空班機航線建立，名為The St.Petersburg-Tampa Airboat Line。同年雙向的飛機駕駛員與地面管制站聯絡用的無線電系統架設完成。

1915年 由美國政府資助從事航空工程研究開發的機構正式成立，名為國家航空諮議委員會（NACA）。同年歐威爾．萊特出售他在萊特飛機公司的股份，從此退休。

1923年 6月27日，首次的空中加油在加州的聖地牙哥完成。
1942年 6月19日，全世界首架噴射動力戰機Messerschmitt 262由德國人Fritz Wendel駕駛升空。

1947年 9月18日，美國空軍正式從陸軍獨立出來，成為另一軍種。同年10月14日，空軍上尉飛官Captain Charles E. Yeager駕駛一架由火箭動力推進的Bell X-1實驗飛機，完成了首次超音速飛行。

1953年 11月20日，試飛員Scott Crossfield駕駛D-558實驗飛機完成全球首次2倍音速的飛行。同年試飛員Jackie Cochran則成為首位超音速飛行的女士。

1954年 美國空軍官校成立。同年7月15日，波音公司的Dash-80型飛機（B-707的原型機）進行首次試飛。
1955年 8月4日，U-2偵察機原型機首度試飛。

1959年 9月15日，試飛員Scott Crossfield駕駛以火箭推進的X-15實驗飛機，成為全球飛得最快且最高的人。
1960年 5月17日，幽靈式戰機的原型機YF4H-1以及Douglas飛機公司的DC-8型飛機正式亮相。

1963年 8月22日，美國的X-15實驗飛機創下67英哩的飛行高度。
1969年 美國的波音747客機原型與英法合作的協和號超音速客機原型分別進行試飛，3月2日協和號舉行首航。同年7月20日，阿波羅2號登陸月球。

1970年 10月24日，X-24升力體（Lifting Body）實驗飛機首度完成1倍音速的試飛。
1979年 美國空軍的F-16戰機，成為首次在軍機上使用線控飛行操作的軍用機。

1981年 4月12至14日，美國首架太空梭哥倫比亞號飛進地球軌道。
1984年 12月14日，美國X-29前掠翼實驗飛機進行首次試飛。

1986年 1月28日，美國太空梭挑戰者號發射升空73秒後，因燃料槽外洩爆炸失事，7位組員在此意外中犧牲。12月23日，航海家號完成環球飛行挑戰。

1989年 美國空軍的B-2隱形轟炸機首度公開飛行。
1990年 9月29日，美國空軍的新一代戰機YF-22原型機首度進行試飛。10月31日，X-31向量化噴嘴及特殊控制設計的實驗飛機進行試飛，而YF-22與YF-23二架軍用飛機的原型機則正式公開。

1991年 8月27日，原型機編號YF-23的可傾式螺槳（tiltrotor）、V-22 Osprey號飛機首次飛行。9月17日，麥道飛機公司承製的美軍C-17大型軍用運輸機首次公開飛行。
1996年 1月4日，美國Boeing Sikorsky直昇機公司首度公開Comanche型武裝直昇機。

1997年 5月17日，縮小尺寸且無人駕駛遙控的無尾翼實驗飛機X-36公開亮相。
2003年 2月1日，美國太空梭哥倫比亞號於返航進入大氣層的途中發生爆炸，7位太空員因而犧牲。