作者:黄健 来源:中国科学报 发布时间:2012-3-22 8:53:50
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美“绿色飞机”将于2025年面世
 
在美国宇航局1100万美元左右的经费支持下,加州亨廷顿海滩的波音公司设计团队、加州帕姆代尔市洛克希德马丁公司、加州埃尔塞贡多市诺斯罗普格鲁门公司等三个研究团队根据由美国国家航空航天局航空研究任务理事会负责的环境责任飞行器工程的要求,设计了未来概念飞行器。将在2025年左右设计定型,突出了精简、绿色的特征,以满足美国宇航局的设计合同要求(比1998年飞行器油耗标准减少50%、减少75%的有害气体排放以及减少83%由于飞机场飞行器噪音影响区域)。
 
波音公司先进飞行器概念设计中心的设计人员从现有的X-48技术验证机入手,验证机已经在美国宇航局兰利研究中心进行过风洞实验,并在德莱登飞行研究中心试飞,该验证机采用了波音公司著名的“鬼怪工程”开发的一种混合机翼机体技术。另外,X-48技术验证机体现的技术概念与当前飞行器所不同的是发动机的布局,该机使用了普惠公司生产的涡轮风扇发动机,并置于垂尾的顶端,这样有效地降低了发动机噪音对乘客的影响。同时,X-48验证机使用了重量更轻、更耐损的复合材料、各种机体减噪减震技术、先进的飞行控制系统、混合层气流控制技术,该技术可使机体表面的气流分布更加合理,以减少阻力,并采用了大翼展机翼以提高升力,降低燃油的消耗。
 
洛克希德马丁公司的设计方案采用了完全不同的概念。工程师提出了一个“盒式机翼气动布局”设计,即机翼下方与垂直尾翼形成了一个盒式结构。目前最大的难题便是要使用较轻的复合材料、起落架技术、混合层气流控制技术等其他辅助技术,“盒式机翼气动布局”便可付诸实施。该验证机使用了罗尔斯罗伊斯(劳斯莱斯)设计的超级涡轮风扇发动机,该发动机独一无二地设计有一个比目前发动机大五倍的涵道比,突破了涡轮风扇发动机的技术限制。
 
诺斯罗普格鲁门公司则选择了飞翼式气动布局。其设计者是该公司的创始人杰克诺斯罗普,得意之作便是B2隐身轰炸机。诺斯罗普格鲁门的设计方案中也采用了罗尔斯罗伊斯公司提供的发动机,四具发动机嵌入机体表面,不仅有效控制了气动效率也降低了噪声。
 
三家顶级航空研发机构的设计方案表明,美国宇航局未来概念飞行器的设计主要指标是降低油耗、有害气体排放以及降噪三个方面。初步的设计方案中,有害气体排放、起飞和着陆阶段氮氧化物排放等指标降低50%。在降低油耗以及降噪方面虽然挑战难度较大,但还是有解决的方案。所有的设计都非常接近降低50%的燃料消耗率,而噪声削减屏蔽指标上还存在不同的差距。(黄健)
 
《中国科学报》 (2012-03-22 A2 国际)
 
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