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第21章 发明简史(20)

为了解决许多城市机场的拥塞问题,美国波音公司还研制出一种巨型飞机,与今天常见的飞机有很大不同。它是借助先进的计算机辅助设计技术进行设计的,它五短身材的机身内含驾驶舱,像树桩一样从厚厚的机翼中探出头来,类似一个三层影剧院,可容纳600~800名乘客的客舱位于机身和机翼内。它使用铝锂合金制成,重量较轻,它的喷气式发动机功效更高,寿命更长。飞机上还大量采用微型传感器和致动器,并且由电脑将内外信息联通起来,集中到驾驶舱内由电脑控制的仪表上。这种飞机于1988年投入使用,它虽然体积大,但因重量轻,性能好,飞行速度比通常的飞机要快,飞得也高,噪音小,所用燃料也少,并能连续飞行14小时,也更加安全、便利。

飞机的速度越来越成为人们追求的重要目标。80年代,人们还在幻想以5倍或7倍于音速的速度在天空飞翔。如今,美国、法国、英国、德国的一些大飞机公司正在联合研制25倍于音速的飞机发动机,这时,飞机的速度可达每小时27000千米。另外,将采用火箭发动机的空间飞机,集普通飞机与宇宙飞船的优势为一体,既可在两三个小时内将乘客和货物运送到世界上任何地方,也可取代火箭和航天飞机,以最理想的方法把卫星送入轨道,将人们送入空间站,这种飞机又叫“空天飞机”。这种空天飞机的一般飞行时速为5000千米或6000千米,约为音速的五六倍,但最高时速可达27000千米。这两种超高音速飞机便是最近即可实现的。

21世纪的欧洲战斗机EF2000已于1994年3月在德国试飞成功。这种飞机是由前西德、英国、意大利、西班牙四国于1984年~1985年间开始共同研制的。它的速度2倍于音速,完全用新材料制成,重量轻而强度增加,可同时携带五种武器如导弹等,利用阿帕奇远程导弹系统,可对150千米射程内的地面和海上目标进行攻击。EF2000的系统指标和试飞如果都达到预定目标,就将成为这四国21世纪的主力战斗机。

新中国的航空历程

旧中国几乎没有自己的航空工业。

最值得纪念的一个人,是美国华侨冯如。作为中国第一个飞机设计和制造者,他曾在1910年10月旧金山的一次飞行比赛中获得优异证书。他后来回国准备发展中国的航空事业,但因困难重重,终未能实现。不幸,他在一次飞行试验中殉职。在抗日战争初期,前苏联曾向中国派来1000多架飞机和12000多名航空志愿人员参加抗战。抗战胜利后,美国又以低价卖给国民党1000多架飞机,为其发动内战提供援助。这时,国内只有几所重点理工大学设有航空系,也仅有几个飞机工厂。

新中国的成立改变了我国航空事业发展的条件,基本上走过了一条仿制、改进、研制的道路。在1951~1986年间,中国建设了11个飞机制造厂。沈阳建立了我国最早的喷气式发动机厂和飞机工厂。1954年,江西南昌飞机厂制造出第一架“雅克”18型初级教练机。1956年,沈阳造出了当时还属先进的“歼五”型喷气发动机,随后又造出了“歼五”型飞机,在此基础上发展出的歼六、歼七两种型号,成为中国空军60年代至70年代的主战歼击机。南昌飞机厂1958年研制出我国最早的运输机“运五”。同年,哈尔滨飞机厂制出“直五”型直升机。1966年,哈尔滨厂又造出“轰五”轰炸机。由留学英国的飞机设计师陆孝彭设计的“强五”型强击机目前已形成一系列型号。由沈阳飞机设计所黄志千、顾诵芬、叶正大等1966年设计、1969年制成的“歼八”型歼击机是一种飞速2倍于音速的高空高速战斗机。80年代,在顾诵芬主持下,又推出了“歼八”Ⅰ型和Ⅱ型歼击机。截止1993年,中国研制和生产的轰炸机、强击机、歼击机、运输机、直升机、无人驾驶机、教练机共27种,有60个型号,共计14000余架。

改革开放以来,我国加强了航空领域的技术交流与合作,与英、法、德、美、俄等国的合作已取得了显著的成效。目前,从总体情况看,我国航空事业的生产、科研、教育体系已相当完备,其规模甚至超过了航天系统。

要想全面了解我国在飞机技术方面的现状,还是让我们看看中国空军在建国50周年庆典上接受检阅的情况吧,新闻界称这是“用50年浓缩而成的6分59秒”。

这个受阅梯队由132架战机组成,拉成73千米长的机群阵列。领队梯队是空军“八一”飞行表演队的8架战机,英姿飒爽,以刀裁斧切般的阵势,威武地护卫着一架巨大战机。紧接着,是6个“三角形”编队,共18架大型轰炸机组成的楔子形空中第二梯队。这些轰炸机被誉为“空中大力神”,是中国战斗机家族中体积最大、载弹量最多、航程最远的多功能机种,具有全天候、全方位的空中打击能力,它的第一代产生于我国第一颗原子弹爆炸7个月后的1965年5月14日。

由两架空中加油机和四架受油飞机编成的两个三机楔形,是第三梯队。中国是继当今世界英、美、俄、法之后第五个掌握这种飞机的研制技术的国家,标志着我国空军的远程作战能力已有了突破性进展。第四梯队是被誉为“民族之鹰”的“中国飞豹”海军航空兵组成的箭形梯队。紧接着,飞过天安门上空的是拥有“空中坦克”之称的空军强击机,这也是我国自行研制生产的,曾执行过空投原子弹的重任。素有空中“夜老虎”美誉的20架国产新型截击机组成的强大机群构成第六梯队。这种飞机曾在云底高不到1000米的夜空中,连续出动24架次,拦截敌轰炸机和巡航导弹20多架次,命中率达100%,两分钟内完成一次拦截攻击。

第七梯队由24架新型歼击机组成。这是由中国自己设计制造的高空高速歼击机,被官兵誉为“空中美男”,其现代化程度可与90年代世界最先进的战机同领风骚,当然也最有资格进入21世纪的空战领域。它所携带的空对空导弹和炸弹、空对地火箭等都有极高的命中率。由12架新型战斗机组成的空中“雄鹰”,它神勇的英姿标志着中国空军武器装备实现了历史性跨越。最后是两个直升机梯队,即武装直升机梯队和勤务、攻击直升机梯队,一共有20架。

中国的飞机在短时间内取得了举世瞩目的成绩。但是,前面的路还很长,需要一代代人为之献身和奋斗。

电脑简史

你一定经常听说“信息革命”、“信息社会”、“新技术革命”、“第三次浪潮”及“知识经济”等词,对“电子计算机”、“电脑”、“因特网”等说法也一定非常熟悉,你甚至是“电脑迷”或网上游戏、通信、了解国内外新鲜事物的高手。但是,你可能未必清楚正是电子计算机或电脑掀起了这些“革命”或“浪潮”,而且成为它的核心技术和发展水平的重要标志。

是的,我们正处在人类历史上一个非常重要的革命时代。这时,我们可用先进的技术手段观察到100亿光年(1028厘米)以外的宇宙天体,还可观察到比10-16厘米还小的微观粒子。这大小横跨44个数量级的科学认识能力,正是这个信息革命时代人类智慧的象征。而导致这一革命的技术手段主要是现代电信工程、微电子技术、计算机和机器人。其中计算机或电脑是最具有推动力的一项技术,它正在使我们由消费石油、煤炭等能源来维持生存的阶段,逐步过渡到使用信息来改善人类与环境之间关系的阶段。

人们一般把计算机当做一种进行数字计算或数据处理的机器,但是,既然又称之为“电脑”,就理所当然地应该具备“脑”的其他一些功能。正在研制中的最新电脑将使我们进入由它担负“知识处理”的时代,因为它不仅能够存储知识,而且还将具有与人类相似的联想、推理和判断的能力,甚至能与人直接对话,执行由人的声音下达的命令。那时,我们的社会生产方式、人们的日常生活方式等都会发生难以想象的变化。那么,这样神奇的电脑是怎样发展起来的呢?我们不妨追寻一下科学家或工程师们发明计算机的足迹,从中体悟这电脑的奥妙。

巴贝奇的子孙

在1946年第一代(台)电子计算机诞生之前,人们对类似这种机器的探寻大约已有300多年的历史了。但若从更早的古代算起,历史当然更长。

算盘,大家一定很熟悉,至今许多会计、商店或小商贩那里还在使用这种古老的计算工具,而这恰是古代人类的创造,古罗马人、埃及人和中国人都曾广泛地使用过它。

17世纪初,苏格兰人约翰·纳皮尔发明了“纳皮尔筹”,它运用上面写有数字的骨棒,帮助进行除法和乘法运算。1642年,法国青年数学家布莱斯·帕斯卡为帮助父亲算账,发明了第一台机械计算机器,它能够进行加、减法运算,但不能进行乘、除法运算,因此又被称为“加法机”。到1671年,德国数学家和自然哲学家莱布尼兹发明了可以进行四则运算的机械计算器,它的核心部分由“莱布尼兹轮”构成,这种结构长期被后人沿用,直到第二次世界大战。莱布尼兹同时汲取中国《易经》中“阴阳”思想的精髓,发明了二进位制,后来成为计算机运行逻辑中“1”、“0”或“开”、“关”机制的源头。一直到19世纪早期,法国人J·M·雅卡尔发明了一种衣布织机,使用了穿孔卡控制衣布花样,这一构思帮助其他人发明新的计算机。1820年,汤姆斯改进了莱布尼兹计算器,造出所谓算术机,还曾大量生产过。

但是,最有影响的还是英格兰人查尔斯·巴贝奇发明的第一台机械数字通用计算机,又叫“机械式差分计算机”或“差分机”。1823年,巴贝奇得到英国政府的支持,专门研制用于编制各种航海表格的计算机,能够进行加、减、乘、除、对数、正弦、余弦等运算,并可用于进行物理观测。1833年,巴贝奇又发明了“分析机”,能够处理单元和存储单元,用穿孔卡片输入。100年后哈佛大学设计的机电式数字计算机Mark-1型机与它非常相似。现在,历史学家往往称巴贝奇为“计算机之父”,而把1946年第一代电子计算机诞生前的所谓“代前”计算机称为“巴贝奇的子孙”。美国明尼苏达大学还建立了“查尔斯·巴贝奇研究所”,专门研究计算机的历史。

自巴贝奇的“分析机”之后,1835年,一位女数学家阿达·拜伦建议巴贝奇利用雅卡尔发明的穿孔卡为他的计算机编制程序,并亲自编制了分析机的一些程序。这成为计算机程序的最初起源。1890年,美国人赫尔曼·霍勒里思发明一种计算机,成功地利用穿孔带以电的方式计数美国第十次人口普查中收集的信息。而布鲁斯制造的“累加和登记机”,则统计出了美国1890年的准确人口数。

历史进入20世纪,计算机技术在头30年里居然没有显著进展,直到1936年,计算机设计理论才取得了重大突破。美国逻辑学家波斯特和英国数学家图林各自发表了一篇有影响的论文。第二年,现代信息论的创始人香农在他的硕士论文中最先证明,由19世纪英国数学逻辑学家布尔所建立的二进制数字逻辑理论,可用于简化二进制计算机的设计。同年,贝尔电话实验室的斯梯比兹制成第一台继电器式计算机。1939年,他又制造出机电式“复数计算机”,这就是贝尔1型继电器计算机的原型。安德鲁斯参与并相继研制出贝尔2型机和贝尔3型机。贝尔3型机于1944年诞生,拥有9000个继电器,占地1000平方英尺,重10吨,它的运算速度超过以往任何计算机,七位十进制加法只用300毫秒时间,一道乘法一秒钟,除法2.2秒钟,一个弹道计算平均用40分钟。与此同时,由霍勒里思创办的国际商业机器公司也生产出由哈佛大学毕业生艾肯构思出来的Mark-1计算机,这是一台自动定序计算机,占地面积2500平方英尺,内含80万个部件,有60个常数存储器,能进行对数、正弦函数等超越函数的计算,一道加法需0.3秒钟,乘法需3秒钟。

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