未来机型:“绿色”是关键

来源 :大飞机 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong603
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  2003年10月25日,英法联合研制的“协和”超声速运输机由于空难、噪音大和航空公司亏损严重等原因,在服役27年后黯然退役。从此,天空中再无一架以2马赫速度飞行的民用客机,跨越大西洋的载客飞行最短时间由3.5小时以下拉长至8小时。
  当然,美欧都没有放弃对超声速民用客机的探索。NASA、波音、空客都在积极探索对未来20年、30年甚至50年新型飞机关键技术的创新。有专家指出,实现持续高超音速飞行在技术上的飞跃类似于从螺旋桨飞机发展到喷气式飞机,我们目前正站在门口,等待进入这一领域。如果成功,搭乘时速为5倍音速的飞机从伦敦到纽约,可能只需要1小时,这是何等令人振奋的场景!
  NASA:“N+3”代机
  在2008年制订的有关民用运输机先进理念和技术的“N+3”代机项目计划中,NASA对飞机噪音、发动机排放、燃料消耗和跑道长度等4项指标提出明确要求。根据计划,这些飞机将在2030~2035年左右投入市场。目前,波音公司、诺斯洛普·格鲁曼公司、麻省理工学院以及通用电气/塞斯纳公司的四个团队参与了该项目的研究。
  根据有关资料,该项目分三个不同阶段:“N+1”(2015年)、“N+2”(2020年)和“N+3”(2025年),这三个阶段的飞机有各自相应的技术目标,这也是“N+3”代机名称的由来。
  大体而言,“N+3”代机项目致力于研发先进的亚声速和超声速两类客机。亚声速客机项目的目标是在波音窄体客机737和宽体客机777的基础上,“N+3”代机的耗油率下降70%,氮氧化物排放量下降75%,机场噪声下降7ldb,跑道长度缩短一半。这是NASA未来20年的研究方向一一亚声速超绿色飞机研究(SUGAR)。
  麻省理工学院在亚声速超绿色飞机研究中提出了两种概念机:一种用于美国国内航行,相当于波音737和A320机型,载客180人,航程从500海里(约804公里)到能横跨美国大陆,以0.74马赫巡航速度飞行。此种概念机称为D系列,其最大特点是采用“双泡”式机身截面,尾部安装涡扇发动机。另一种则用于国际航线飞行,三角机翼,载客350名,航程7000海里(约11263公里)以上,主要作为波音777的替代机。由于采用翼身融合体结构,被称为H系列。
  波音公司在亚声速超绿色飞机研究项目中,经18个月的调研后提出桁架支撑翼飞机方案。该机机翼采用自然层流技术,配置电力推进系统,有更好的气动效率,能有效降低油耗,但飞行速度较低。
  此外,波音还提出了用于洲际飞行的“Icon-ll”超音速客机概念:V型尾翼,两台发动机在机身上表面,载客120名,能以1.6~1.8马赫飞行5000海里(约8047公里)。该设计试图达到降低燃油消耗和机场噪音的目标,力求大大降低音爆噪音水平,以符合陆地上空超声速飞行的噪声标准。
  诺斯洛普·格鲁曼公司提出了“SELECT”商用运输机设计方案。“SELECT”是一种120座的支线客机,可使用短至1500米的跑道,以0.75马赫飞行2963公里。这一设计方案是“在性能而不是外形上的革命”。“SELECT”的机身和超高涵道比的推进系统结构突出使用了陶瓷复合材料、纳米技术和形状记忆合金等。
  洛克希德·马丁公司则提出了新的“N+2”超声速概念机。该机能在短短的两个小时内,将80位乘客从美国西海岸送到东海岸,而且没有其它高速喷气式飞机的音爆。飞机上装有3台发动机,一台在机身尾部上方,两台在机翼下。
  空客:大胆革新
  在2010年范堡罗航展上,空客公布了对未来大飞机的展望,它是工程师们梦想的概念机,将在2050年前后投入航空运输。此概念机很明显是在现有技术上进步并不断加速发展的结果,它与飞机所用材料、空气动力学、客舱和发动机等的设计密切相关。概念机拥有细长的机翼、半嵌入式发动机、U形尾翼和一个轻量化的透明机身。
  空客预计,人们有望在本世纪中叶体验到这款奇特的飞机。该机的机身结构借鉴了鸟类骨骼的特点进行设计,使飞机更加轻巧便捷。客舱是一个仿生结构,能够智能地调节温度、湿度和空气流通,舱壁膜状态可以根据光线条件作出改变,乘客通过透明的舱壁和360度全景天窗可以欣赏四周的景色。此外,这款未来飞机也将解决降低噪音、燃油消耗和废气废物排放等问题。
  除了上述计划,空客还十分关注基于“分布式”混合电推进系统的翼身融合体飞机方案。2013年11月,空客公布了与西门子公司和罗罗公司联合研发的基于“分布式”混合电推进系统的100座级EAirbus支线概念机。
  “分布式”意味着采用更多的风扇来取代通常的2台更大、更重的涡扇发动机。EAirbus将有6台电力风扇,在左右机翼上沿着翼展各分布3台,由一台被置于机身尾部的燃气动力单元(涡扇发动机连接到发电机)为6台风扇供电和能量储存充电。
  2014年11月,空客还公布了另一种未来飞机的设计图。从外形上看,其与传统客机不太相像,飞碟形座舱是其中最激进的设计之一。有专家评论:“这种方法能降低飞机的总体燃油消耗量。”但在这种“简单而有效”的解决方案中,不仅为乘客送餐的餐车需要走过弯曲的走廊,乘客还需要学习一种全新的登机方式。
  波音:稳中求进
  波音的单通道窄体客机737和双通道超大型客机747的原型机都是20世纪60年代设计的,虽然有过多次改进,但面对竞争对手空客的强烈攻势,波音在20世纪末期就开始研究737的替代机。2005年4月,随着787项目的进展,波音向一些重要客户谈到新的737喷气客机,即基于未来高效双通道喷气客机技术的现有737的替代机型。
  波音777的成功是用2台发动机代替4台发动机,787的成功是降低了20%的燃油消耗。那么,737的替代机有什么创新呢?波音打算利用787的先进技术来发展737的后继机。该机型可能采用更大的复材机身段,有三种不同的机身,但由于种种原因,波音后来搁置了这一计划,转而全力发展737MAX。
  此外,波音还一度研究过翼身融合体概念机797,但该项目很快被放弃了。波音宣称,因该机客舱的旅客座位安排向机翼扩展,座位横向距离过大,在紧急情况下乘客难以快速撤离。同时,在飞机转弯飞行时,乘客会感到明显不适,安全性也存在一定的问题。当然,可能还有其他深层次的技术原因。
  目前,除了在NASA的“N+3”代机项目中的方案以外,波音尚未正式对外宣布未来机型的发展目标。
  未来:绿色环保
  除了NASA、波音、空客这些官方机构或大公司外,民间爱好者和研究者也在为未来大飞机而努力。西班牙航空爱好者和设计师Oscar Vinals公布的“天鲸”概念飞机图片,就曾轰动一时。
  “天鲸”概念机的机翼将有能自我修复的蒙皮,翼展达88米,大尺寸窗户,具有垂直起飞能力,客舱分3层,能搭载755名乘客。为了提高效率,飞机将使用4台鹞式发动机,以便能垂直起飞或在很短的跑道上着陆。飞机发动机采用混合动力系统,在机翼上装有很多太阳能电池板,使用高强度合金、陶瓷材料和碳纤维复合材料,以便减轻飞机重量,减小阻力并降低碳排放。
  对于这一设计,一些专家认为,“天鲸”概念机的机身不是圆形结构,而圆形机身是最能承受压力疲劳的结构。此外,能旋转的发动机结构复杂,没有必要,而且会增加飞机的重量。
  不管人们怎样评价,OscarVinals至少切中了一个要点,那就是“绿色环保”。未来那些能够真正成功的机型,不管是亚声速飞机还是超声速飞机,都必须是“绿色飞机”。
其他文献
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
本文以初中生媒介素养为研究对象,通过现状调查,描述了初中生媒介素养的现状,而初中生媒介素养较低导致了其价值观易受电子媒介的负面影响,诸如初中生价值观的平面化和世俗化
改革开放20多年来,“开发区”对于中国老百姓来说已成为非常熟悉的事物,“发展是硬道理”这句名言也几乎无人不晓。然而,天天听到、说到的“熟知”的事物,我们却不一定“真
期刊
对于数理-逻辑概念的获得,教育促进是否有效?经典皮亚杰理论认为教育促进收效甚微;历史文化学派则强凋教育的促进作用,但却又未能给出具体可行的促进方法;Reuven Feuerstein的
由河南省焦作市向东行进10公里,一个现代化的村庄在太行山脚下拔地而起。你看那一幢幢中西合璧、整齐划一的两层别墅式民居,一条条笔直平坦、纵横交错的水泥道路,一座座绿色
脉冲压缩技术的应用是雷达系统的一次革命,它在不影响雷达作用距离和距离分辨率的前提下,大大降低了天线发射功率。从而从根本上解决了全固态雷达发射功率小的问题,使一次雷
该文从挂篮荷载计算、施工流程、支座及临时固结施工、挂篮安装及试验、合拢段施工、模板制作安装、钢筋安装、混凝土的浇筑及养生、测量监控等方面人手,介绍了S226海滨大桥
尽管教育在不断变革,教育仍然不能满足青年人的需要而备受谴责。人们总是抱怨孩子们的缺点,而这些孩子一直受到不太成功的革新的、变化的教育。例如,许多当今的孩子不喜欢注