求龙卷风原理在航空上的应用？？

　　高歌谈到，航空发动机最近显示了一些很有前途的方向，就是有没有可能不利用压力膨胀过程来实现热功转换，而以往所有热机都是压力膨胀实现热功转换的。他把研究方向瞄向了自然界的龙卷风。龙卷风不是利用压力过程而是利用旋涡，依靠龙卷风式的特殊旋涡的旋转把热能变成机械能。高歌带领的研究人员已经在这方面做了大量试验和应用研究。

　　高歌指出，龙卷风的旋转能量来源对于研究大气流体力学的人来说，他们肯定可以明白无误地说，这是龙卷风外围的热气流的热能提供的旋转能量，但有一些教条的人会说，"热力学上没有这一说法，热能变成机械能必须要有压力膨胀过程！"实际上龙卷风在旋转过程中遵守着流体力学的一个定理，称为克罗科（Crocco）定理。这个定理通俗地讲，就是在一个旋涡的外围，如果外边热里边冷，就产生了一个沿半径方向内指的焓梯度，或是温度梯度，这个焓梯度越大，旋风的旋转强度就越大。如果在龙卷风外围有热量加入的话，龙卷风就会得以强化。

　　高歌利用龙卷风的原理开发了一项"余热增推"，在不改变核心机的前提下可以轻而易举地获取发动机推力的增加，增推效果相当可观。这项原理和技术是高歌首创的，并且在航空发动机上得到了验证，有重大的实用价值。通过"余热增推"技术，可以直接利用龙卷旋涡将热能转换为旋转动能，进而提高发动机的推力和推重比、降低单位推力的耗油率。龙卷风组合燃烧技术也可极大地改善燃烧性能，使燃烧效率从85%提高到97.5%，阻力、贫富油、稳定性等性能指标也达到国际领先水平。可以断言，龙卷风原理开辟了热机一个值得探索的新方向。

　　克罗科定理在20世纪初就有了，是一个纯粹的理论工具，人们没有找到其工程技术运用的途径。高歌首先在试验中发现龙卷风能够把热能变成机械能，然后想到了能利用它来增加发动机推力，最后才找到了克罗科定理。并不是克罗科定理指导其开发出有关技术，而是高歌做出来以后为了找理论解释才想到了克罗科定理。

　　高歌强调，中国人应增强自信心，我们有能力在科技领域自主创新。"沙丘驻涡"技术为我国的航空发动机技术做出了贡献，而这项"余热增推"技术比"沙丘驻涡"的价值要大得多。

　　物质观的改变和能发动机

　　高歌还将研究方向扩展到高能方面。他说，21世纪伊始，就传出了一些和20世纪科学观有着重大突变性质的观点，一个是物质观的改变，另外一个就是关于真空概念的改变。所谓物质观的改变，就是宇宙的物质构成是4.4%的显物质，95.6%的暗物质、暗能量。暗物质、暗能量是什么，怎么提取它、利用它，将成为21世纪科技具有划时代变革意义的一个标志。如果能够提取和利用暗物质、暗能量，人类的科学技术和文明就要进入一个崭新的新纪元。

　　有关真空概念，过去的课本上都说真空是什么也没有，现在真空观发生了重大变化，认为"真空是物质的凝聚态"（李政道语），真空是能量海，蕴藏着极大的能量。有人说1立方厘米真空里面含有1095克的能量，通过质能互换定理（E=MC2），可以把真空中的能量看成无穷大。

　　高歌进一步解释到，暗能量充斥于远离星系的宇宙深空之中，具有单纯磁性斥力而导致宇宙加速膨胀；在地球周围真空中则凝聚着暗物质，具有单纯吸力。暗物质粒子的尺度和电子相同，可以自由穿透显物质实体，实际上人们都"浸泡"在这样一个暗物质的海洋里，因为各个地方的密度都一样，就不易感觉到它的存在。如何才能"感觉"到它呢？就是在容器中用旋涡或者是电磁、冷核聚变等方法，把一个局部空间变成真空，即所谓的显物质真空，这样暗物质的浓度就要进一步地提高，与有显物质的外围就不一样了。暗物质有了密度梯度以后，它就会对显物质发生作用，真空对显物质的作用称为"界变"。

　　"界变"和物质的"相变"是完全不同的，和"质变"也有区别，真空就是一个界变点，物质和真空相互作用会发生能量形态和物理属性上的突变。可以说，真空的重大作用就是使物质能够发生界变，而界变能够使正熵过程变成负熵过程，正物质变成反物质。真空中的暗物质具有吸聚作用，可增强旋涡的旋转，这就是旋涡真空能动力系统的基础原理。"真空能"在国外称为"ZeroPointEnergy"。以这个理论为指导，应用在工程上，例如：磁流体真空能系统能够制造出反重力系统，而真空能技术也可与航空发动机组合起来。

　　高歌认为，以上两种观念的改变要引起人类科技的一个天翻地覆的变化，对航空发动机而言，今后一个确凿无疑的发展方向，第一步就是发展涡轮和真空能组合发动机。这是一种混合式动力系统，是一种真空能发动机的初级应用形式，但对于现有的航空发动机技术已经是高级形式了，它将是现有航空涡轮发动机的后续机种。2001年在英国伦敦召开了一次场推进会议，有个美国专家提出来，20世纪是核能世纪，21世纪是真空能世纪。还有人认为，5年之内有可能造出真空能发动机。高歌在真空能发动机方面也做了大量的研究，证明了真空能的存在和提取的可能性，也证实了在航空发动机上应用的可能性。

　　第二步就是制造纯粹的真空能发动机。真空能发动机既包括水平动力式，也包括垂直动力式。垂直动力的单极磁流体真空能发动机就是做成一个圆盘形，它具有几十吨到上百吨的提升力，可以使飞行器悬浮在空中，也能高速升降。这种发动机在今后的几十年内一定能够造出来，高歌希望能亲自参与我国真空能发动机的研制工作，并亲眼看到它实用化的到来。

　　除了真空能发动机，下一代航空航天动力系统就是反质子发动机，研究的序幕已经拉开。2003年7月，美国NASA把反质子发动机列为今后十年的三大绝密项目之一。反质子发动机制成以后，将会为航空航天飞行器提供非常强劲的动力，因为它可实现全部的质能互换。高歌说："美国人能不能成功，我不做评论，美国人走的方向和技术细节我们也不清楚。但我们也不必一天到晚跟着他们后面走，我们可以走出中国人自己的路。以中国人的智慧，完全可以自主创新做出这些东西来。"