據(jù)國外媒體報(bào)道，近日，三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)由美國國家航空航天局航空研究任務(wù)理事會(huì)負(fù)責(zé)的環(huán)境責(zé)任飛行器工程的要求設(shè)計(jì)了未來概念飛行器，將在2025年左右設(shè)計(jì)定型，突出了精簡、綠色的特征。研究團(tuán)隊(duì)來自位于加州亨廷頓海灘的波音公司設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、加州帕姆代爾市洛克希德馬丁公司、加州埃爾塞貢多市諾斯羅普格魯曼公司。這三家全球頂級(jí)飛行器研發(fā)機(jī)構(gòu)在過去的一年內(nèi)研究了各種方案，以滿足美國宇航局的設(shè)計(jì)合同要求。
2025年未來概念飛行器的基本指標(biāo)將比1998年飛行器油耗標(biāo)準(zhǔn)減少50%、減少75%的有害氣體排放以及減少83%由于飛行器噪音而受限的機(jī)場(chǎng)數(shù)量。美國宇航局環(huán)境責(zé)任飛行器工程(ERA)的項(xiàng)目主管費(fèi)伊科利爾(Fay Collier)認(rèn)為：該飛行器工程真正的挑戰(zhàn)是我們必須將所有設(shè)計(jì)在同一時(shí)間完成，并且整合到一起，其中一些指標(biāo)是非常苛刻的，難度很大，這是以前所沒有接觸過的。因此，美國宇航局花費(fèi)了1100萬美元左右的經(jīng)費(fèi)給三個(gè)設(shè)計(jì)小組，以評(píng)估滿足這些指標(biāo)需要什么樣的飛行器，比如飛翼設(shè)計(jì)等。
目前，美國宇航局剛剛將這三個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的方案進(jìn)行了審查，正在擬定下一步的研究計(jì)劃。波音公司先進(jìn)飛行器概念設(shè)計(jì)中心的設(shè)計(jì)人員從現(xiàn)有的X-48技術(shù)驗(yàn)證機(jī)入手，將所熟悉的翼身融合技術(shù)繼續(xù)挖掘，應(yīng)用到他們的設(shè)計(jì)方案中。X-48技術(shù)驗(yàn)證機(jī)已經(jīng)在美國宇航局蘭利研究中心進(jìn)行過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，并在德萊登飛行研究中心試飛，該驗(yàn)證機(jī)由波音公司著名的“鬼怪工程”開發(fā)的一種混合機(jī)翼機(jī)體技術(shù)。
另外，X-48技術(shù)驗(yàn)證機(jī)體現(xiàn)的技術(shù)概念與當(dāng)前飛行器所不同的是發(fā)動(dòng)機(jī)的布局，該機(jī)使用了普惠公司生產(chǎn)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，并置于垂尾的頂端，這樣有效地降低了發(fā)動(dòng)機(jī)噪音對(duì)乘客的影響。同時(shí)，X-48驗(yàn)證機(jī)使用了重量更輕、更耐損的復(fù)合材料、各種機(jī)體減噪減震技術(shù)、先進(jìn)的飛行控制系統(tǒng)、混合層氣流控制技術(shù)，該技術(shù)可使機(jī)體表面的氣流分布更加合理，以減少阻力，并采用了大翼展機(jī)翼以提高升力，降低燃油的消耗。
洛克希德馬丁公司的設(shè)計(jì)方案采用了完全不同的概念。工程師提出了一個(gè)“盒式機(jī)翼氣動(dòng)布局”設(shè)計(jì)。從圖中可以看出，該飛行器的機(jī)翼下方與垂直尾翼形成了一個(gè)盒式結(jié)構(gòu)。洛克希德馬丁公司對(duì)這種新式的氣動(dòng)布局已經(jīng)研究了三十多年，最大的難題便是要使用較輕的復(fù)合材料、起落架技術(shù)、混合層氣流控制技術(shù)等其他輔助技術(shù)，“盒式機(jī)翼氣動(dòng)布局”便可付諸實(shí)施。該驗(yàn)證機(jī)使用了羅爾斯羅伊斯(勞斯萊斯)設(shè)計(jì)的超級(jí)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)一無二的設(shè)計(jì)有一個(gè)比目前發(fā)動(dòng)機(jī)大五倍的涵道比，推動(dòng)了渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)限制。
諾斯羅普格魯門公司則選擇了該公司的老牌強(qiáng)項(xiàng)：飛翼式氣動(dòng)布局。雖然該技術(shù)可追溯了上世紀(jì)的30、40年代，但卻是目前成熟也十分先進(jìn)的氣動(dòng)布局，其設(shè)計(jì)者是該公司的創(chuàng)始人杰克諾斯羅普(Jack Northrop)，得意之作便是鼎鼎大名的B2隱身轟炸機(jī)。諾斯羅普格魯門的設(shè)計(jì)方案中也采用了羅爾斯羅伊斯公司提供的發(fā)動(dòng)機(jī)，四具發(fā)動(dòng)機(jī)嵌入機(jī)體表面，不僅有效控制了氣動(dòng)效率也降低了噪聲。
該公司將“沒有機(jī)尾”的概念設(shè)計(jì)投入商業(yè)航空市場(chǎng)，該方案同樣也采用了先進(jìn)的復(fù)合材料、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)以及后掠翼氣流層控制技術(shù)。三家頂級(jí)航空研發(fā)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案表明，美國宇航局未來概念飛行器的設(shè)計(jì)主要指標(biāo)是降低油耗、有害氣體排放以及降噪三個(gè)方面。初步的設(shè)計(jì)方案中有害氣體排放、起飛和著陸階段氮氧化物排放降低50%的指標(biāo)。在降低油耗以及降噪方面雖然挑戰(zhàn)難度較大，但還是有解決的方案。所有的設(shè)計(jì)都非常接近降低50%的燃料消耗率，而噪聲削減屏蔽指標(biāo)上還存在不同的差距。
環(huán)境責(zé)任飛行器工程(ERA)的首席工程師馬克曼格爾斯多夫(Mark Mangelsdorf)認(rèn)為：在本次概念設(shè)計(jì)階段中，所有的研發(fā)團(tuán)隊(duì)都基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)就是一件偉大的工作。他們的設(shè)計(jì)方案讓我看到了20年后的飛行器模樣。另一個(gè)偉大的結(jié)果是使我們知道在接下來的數(shù)年內(nèi)應(yīng)該在哪些方面進(jìn)行資金投入。
美國宇航局的官員對(duì)環(huán)境責(zé)任飛行器工程的評(píng)價(jià)很高，相信所有的設(shè)計(jì)指標(biāo)都能達(dá)到，如果在噪聲控制上進(jìn)行優(yōu)化以及燃料降低方面再設(shè)計(jì)，應(yīng)該就能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。未來概念綠色飛行器有利于引導(dǎo)美國宇航局環(huán)境責(zé)任飛行器工程在六年工程期第二個(gè)三年計(jì)劃的投資策略。
聯(lián)系客服
