美國NASA公開其下一代飛機(jī)設(shè)計(jì)的四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域創(chuàng)新
導(dǎo)讀:作為超音速超綠色飛機(jī)研究項(xiàng)目的一部分,NASA和波音公司正在開發(fā)跨音速桁架支撐翼設(shè)計(jì)。

據(jù)flyingmag網(wǎng)站4月22日?qǐng)?bào)告,美國NASA研究人員正在與美國空軍和工業(yè)界合作,作為NASA航空戰(zhàn)略實(shí)施計(jì)劃的一部分,繼續(xù)致力于為民用航空開發(fā)可以持續(xù)發(fā)展,且減少燃料消耗的未來客機(jī)技術(shù),NASA將這一創(chuàng)新成為之為“4E”戰(zhàn)略:環(huán)境(Environment)、效率(Efficiency)、電氣化(Electrification)和經(jīng)濟(jì)性(Economy)。
NASA高級(jí)航空器項(xiàng)目經(jīng)理詹姆斯-肯揚(yáng)(James Kenyon)表示:“這些技術(shù)將基于先前的NASA項(xiàng)目(如環(huán)境友好航空項(xiàng)目,Environmentally Responsible Aviation)以及對(duì)我們稱為N + 3的未來飛機(jī)設(shè)計(jì)的研究奠定的基礎(chǔ)而構(gòu)建。NASA可以為更大的利益進(jìn)行投資,但我們不會(huì)制造,生產(chǎn)或運(yùn)營商用飛機(jī)。我們只是開發(fā)技術(shù),以便行業(yè)可以按需競(jìng)爭(zhēng)地將這些技術(shù)推向市場(chǎng)?!?/p>
在NASA發(fā)表的這篇文章中,他們解釋了他們?yōu)樯a(chǎn)更高效的客機(jī)而開展的工作,并指出該工作的目的不是要?jiǎng)?chuàng)造出一個(gè)比聲音飛得更快的未來客機(jī),也不是針對(duì)小型個(gè)人空中出租車運(yùn)營或包裹遞送服務(wù)。取而代之的是,重點(diǎn)放在未來的民用客機(jī)上,該客機(jī)可能會(huì)搭載150至175名乘客,以亞音速飛行,并可能在2030年的時(shí)間范圍內(nèi)補(bǔ)充或替換波音737或空客320系列客機(jī)。
美國NASA航空部門副主任羅伯特·皮爾斯(Robert Pearce)表示:“從概念上講,這真的很簡(jiǎn)單,為減少對(duì)環(huán)境的影響,我們必須盡一切可能提高飛機(jī)效率,整合電氣化以輔助或替代現(xiàn)有的推進(jìn)方法,并以經(jīng)濟(jì)上受益的方式來做所有這一切。”
NASA也表示,可以減少碳排放的同時(shí)也可以減少燃油消耗,從而降低了航空公司的運(yùn)營成本。而且,如果這些新飛機(jī)對(duì)航空公司具有吸引力,那么航空制造商們就會(huì)希望制造它們,同時(shí)也將持續(xù)改善這些技術(shù)。肯揚(yáng)說:“所有這些都符合我們的激勵(lì)機(jī)制,因此我們可以在對(duì)氣候有利,對(duì)環(huán)境可持續(xù)性有利,對(duì)市場(chǎng)有利的方面共同努力,并幫助美國保持其在航空業(yè)世界領(lǐng)導(dǎo)者的地位?!?/p>
NASA的工作圍繞四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域展開,第一個(gè)領(lǐng)域是電動(dòng)飛機(jī)推進(jìn)器。NASA綜合航空系統(tǒng)計(jì)劃的飛行策略主管費(fèi)伊-科利爾(Fay Collier)解釋說,計(jì)劃首先在地面實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試功率更高的電力系統(tǒng),功率高達(dá)1MW,然后再在試驗(yàn)機(jī)(尚未選中)上飛行試驗(yàn)。
肯揚(yáng)指出,在大型飛機(jī)上,也許短期內(nèi)它不能完全電動(dòng)化。他說:“但我們能夠使用電力化來幫助改善飛行包線的某些部分,那么我們可以設(shè)計(jì)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)并使它們整體上更加高效?!?/p>
第二個(gè)工作領(lǐng)域是開發(fā)小型燃?xì)廨啓C(jī)。NASA正在與美國普惠公司和美國空軍合作,在空軍C-17機(jī)翼上用稀有金屬,陶瓷和獨(dú)特的內(nèi)部幾何形狀測(cè)試新的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。NASA的研究人員說,由于機(jī)艙的尺寸限制了發(fā)動(dòng)機(jī)更高的涵道比,因此該解決方案就是制造具有較小尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)。
NASA的研究人員進(jìn)一步解釋說,懸掛在客機(jī)機(jī)翼上的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙的直徑是受限的,太大了就直接拖地了(注:這也是波音737MAX客機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)短艙有些奇怪的原因),因此如果您不能使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的直徑變寬,但又想增加涵道比,那么解決方案就是使發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的直徑更小。
第三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域是與波音公司合作開發(fā)的跨音速桁架支撐翼(TTBW,The Transonic Truss-Braced Wing)飛機(jī),該概念客機(jī)將具有超長(zhǎng)超薄的高效機(jī)翼設(shè)計(jì),并帶有額外的桁架以增加支撐。從理論上講,高縱橫比的機(jī)翼通常會(huì)產(chǎn)生與當(dāng)今客機(jī)上較厚,較短的機(jī)翼相同的升力,但阻力要小得多??蠐P(yáng)說:“我們認(rèn)為TTBW設(shè)計(jì)和相關(guān)技術(shù)可以準(zhǔn)備好,為制造商和航空公司在未來10年內(nèi)考慮使用?!?/p>
NASA正在研究的最后一個(gè)領(lǐng)域涉及復(fù)合材料的發(fā)展,以克服在大型客機(jī)設(shè)計(jì)中顯著增加復(fù)合材料使用相關(guān)的兩個(gè)挑戰(zhàn)。第一個(gè)挑戰(zhàn)的工作重點(diǎn)是減少從概念到設(shè)計(jì),制造,測(cè)試以及隨后由聯(lián)邦監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行材料認(rèn)證所需的時(shí)間,而第二個(gè)挑戰(zhàn)是提高大型復(fù)合結(jié)構(gòu)部件的制造速度。
肯揚(yáng)認(rèn)為:“用于創(chuàng)建更好建模功能的設(shè)計(jì)方法,檢查方法以及用于使零件制造自動(dòng)化的過程的技術(shù)將使我們能夠減少認(rèn)證時(shí)間,我們現(xiàn)在需要的是提出有關(guān)如何以可靠的方式制造復(fù)合材料的想法,
up:一直以為nasa只玩火箭