2025年未来概念飞行器

IT精英

       2025年未来概念飞行器的基本指标将比 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% 由于飞行器噪音而受限的机场数量。美国宇航局环境责任飞行器工程（ERA）的项目主管费伊科利尔（Fay Collier）认为：该飞行器工程真正的挑战是我们必须将所有设计在同一时间完成，并且整合到一起，其中一些指标是非常苛刻的，难度很大，这是以前所没有接触过的。因此，美国宇航局花费了 1100 万美元左右的经费给三个设计小组，以评估满足这些指标需要什么样的飞行器，比如飞翼设计等。

　　目前，美国宇航局刚刚将这三个设计团队的方案进行了审查，正在拟定下一步的研究计划。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，将所熟悉的翼身融合技术继续挖掘，应用到他们的设计方案中。X-48技术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，该验证机由波音公司著名的“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。从图中可以看出，该飞行器的机翼下方与垂直尾翼形成了一个盒式结构。洛克希德马丁公司对这种新式的气动布局已经研究了三十多年，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，该发动机独一无二的设计有一个比目前发动机大五倍的涵道比，推动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该公司的老牌强项：飞翼式气动布局。虽然该技术可追溯了上世纪的 30、40年代，但却是目前成熟也十分先进的气动布局，其设计者是该公司的创始人杰克诺斯罗普（Jack Northrop），得意之作便是鼎鼎大名的 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。

　　该公司将“没有机尾”的概念设计投入商业航空市场，该方案同样也采用了先进的复合材料、涡轮风扇发动机以及后掠翼气流层控制技术。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降低 50% 的指标。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。

　　环境责任飞行器工程（ERA）的首席工程师马克曼格尔斯多夫（Mark Mangelsdorf）认为：在本次概念设计阶段中，所有的研发团队都基本达到设计要求的指标就是一件伟大的工作。他们的设计方案让我看到了 20 年后的飞行器模样。另一个伟大的结果是使我们知道在接下来的数年内应该在哪些方面进行资金投入。

　　美国宇航局的官员对环境责任飞行器工程的评价很高，相信所有的设计指标都能达到，如果在噪声控制上进行优化以及燃料降低方面再设计，应该就能达到预期的设计目的。未来概念绿色飞行器有利于引导美国宇航局环境责任飞行器工程在六年工程期第二个三年计划的投资策略。