美“綠色飛機”將于2025年面世
2012-03-31 10:09:26 來源 : 中國科學(xué)報在美國宇航局1100萬美元左右的經(jīng)費支持下,加州亨廷頓海灘的波音公司設(shè)計團隊、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門公司等三個研究團隊根據(jù)由美國國家航空航天局航空研究任務(wù)理事會負(fù)責(zé)的環(huán)境責(zé)任飛行器工程的要求,設(shè)計了未來概念飛行器。將在2025年左右設(shè)計定型,突出了精簡、綠色的特征,以滿足美國宇航局的設(shè)計合同要求(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%由于飛機場飛行器噪音影響區(qū)域)。
波音公司先進飛行器概念設(shè)計中心的設(shè)計人員從現(xiàn)有的X-48技術(shù)驗證機入手,驗證機已經(jīng)在美國宇航局蘭利研究中心進行過風(fēng)洞實驗,并在德萊登飛行研究中心試飛,該驗證機采用了波音公司著名的“鬼怪工程”開發(fā)的一種混合機翼機體技術(shù)。另外,X-48技術(shù)驗證機體現(xiàn)的技術(shù)概念與當(dāng)前飛行器所不同的是發(fā)動機的布局,該機使用了普惠公司生產(chǎn)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機,并置于垂尾的頂端,這樣有效地降低了發(fā)動機噪音對乘客的影響。同時,X-48驗證機使用了重量更輕、更耐損的復(fù)合材料、各種機體減噪減震技術(shù)、先進的飛行控制系統(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)計方案采用了完全不同的概念。工程師提出了一個“盒式機翼氣動布局”設(shè)計,即機翼下方與垂直尾翼形成了一個盒式結(jié)構(gòu)。目前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),“盒式機翼氣動布局”便可付諸實施。該驗證機使用了羅爾斯羅伊斯(勞斯萊斯)設(shè)計的超級渦輪風(fēng)扇發(fā)動機,該發(fā)動機獨一無二地設(shè)計有一個比目前發(fā)動機大五倍的涵道比,突破了渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的技術(shù)限制。
諾斯羅普格魯門公司則選擇了飛翼式氣動布局。其設(shè)計者是該公司的創(chuàng)始人杰克諾斯羅普,得意之作便是B2隱身轟炸機。諾斯羅普格魯門的設(shè)計方案中也采用了羅爾斯羅伊斯公司提供的發(fā)動機,四具發(fā)動機嵌入機體表面,不僅有效控制了氣動效率也降低了噪聲。
三家頂級航空研發(fā)機構(gòu)的設(shè)計方案表明,美國宇航局未來概念飛行器的設(shè)計主要指標(biāo)是降低油耗、有害氣體排放以及降噪三個方面。初步的設(shè)計方案中,有害氣體排放、起飛和著陸階段氮氧化物排放等指標(biāo)降低50%。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。
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