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1、从2008年起,NASA(美国国家航空航天局)开展了一项为期18个月的未来客机概念设计活动。这些概念设计并没有来自科幻小说般的怪异外形,乍看上去与现在的客机没什么不同。本文所展示的是四个工业团队为NASA基础航空计划进行先进概念研究的成果,完成于2010年4月。 与现在客机的不同之处 仔细观察后你会发现这些可能在20至25年后投入运营的概念性设计完全不同于今天的客机。这些设计的外表之下采用了突破性的机身和推进技术,有助于未来商用飞机大大提高安静性、清洁性、燃油效率,以及乘客舒适度方面的表现,并能使用美国国内更多的机场。你可以在这些飞机上看到诸如形状记忆合金、陶瓷或纤维复
2、合材料、碳纳米管或光纤、自修复蒙皮、混合动力发动机、折叠翼、双机身和虚拟现实舷窗等超现代科技。 “站在这些飞机旁,你可能无法说出它与今天客机的不同之处,但在表象之下却有着革命性的改进。”NASA弗吉尼亚州汉普顿兰利研究中心,负责基础航空计划亚音速固定翼项目的科学家理查德·华尔斯说“技术之美不仅在于外表。” 2008年10月,NASA要求工业界和学术界展望未来,研究先进客机概念,要求能同时满足2030年及以后的未来商用运输需求以及能源效率、环保和运营方面的指标。这个研究的目的是确定未来客机先进机身和推进系统所需的关键技术。NASA眼中21世纪30年代的飞机与现在运营的客机相比有以
3、下的不同之处: ●噪音比目前联邦航空局标准低71分贝,目的是将有害噪音限制在机场周围。比现在国际民用航空组织规定的氮氧化物排放标准减少75%以上,目的在于改善机场周围的空气质量。 ●燃油消耗降低70%以上,有助于减少温室气体排放和航空旅行费用。 ●小型机场起降能力,可以优化使用大都市区域的多个机场跑道,作为减少空中交通拥挤和延误的手段。 4个团队的不同报告 这4个团队分别由通用电气、麻省理工、诺斯罗普·格鲁曼和波音公司组建。他们各自提交了以下的最终概念报告: 通用电气航空系统公司团队构思了一种20座小型客机,能使用支线机场实现点对点旅行,以改善大城市枢纽机场
4、的拥挤状况。这架飞机有一个椭圆形的机身,客舱横向安排4个全尺寸座椅。其他的特点还包括能使气流平滑流过所有表面的机身外形,以及依靠燃料电池提供电力的先进电子设备。该机的先进涡轮螺旋桨发动机配合低噪音螺旋桨,可以进一步降低噪音并能为短距起飞和快速爬升提供充足的动力。 凭借其180座D8“双泡泡”构型,麻省理工学院的技术团队带来了最反常规的设计,他们把两个机体融合在一起并在尾部安装3个涡扇发动机。麻省理工学院概念的重要组成部分在于采用复合材料降低重量以及超高涵道比(与今天的发动机相比,核心机直径大大小于风扇直径)的涡扇发动机提供更大的有效推力。与今天发动机直径不断增大的设计趋势相反,麻
5、省理工学院是通过控制发动机总体直径的同时减小尾喷管直径来提高涵道比的。该团队说D8的载客量与波音737-800相同,但D8不同寻常的机身使得客舱比波音737更为宽敞。 诺斯罗普·格鲁曼团队预计未来一种120座小型客机的需求量最大。该机专为较短跑道的机场设计,可以扩大客流量减少航班延误。团队描述其静音高效低排放的商用运输机(缩写为SELECT)概念是“在性能而不是外形上的革命。”SELECT的机身和超高涵道比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。这架飞机可以使用短至1500米的跑道,适应更广泛的航空交通地理分布,在很大程度上实现了环保和运营目标。 波音公司的
6、亚音速超绿色飞机研究项目(缩写为SUGAR)团队一口气推出了五个概念。首选概念SUGARVolt安装了两个混合动力发动机,由桁架支撑的机翼安装在筒状机身顶部。相对于今天的典型机翼,SUGARVolt的机翼翼展更长,弦长更短,后掠角也更小。另外Volt在机场航站密集停放时机翼还可以折叠,以减少占地面积。预计到时电池技术的进步可以实现该机独特的涡桨电力混合动力推进系统,另外发动机核心机可以使用两种驱动方式,在核心机关闭后由电动机驱动螺旋桨。 NASA并没有给出未来国内或全球商业航空运输的具体需求。所有4个团队都将焦点集中在了适合在单一大洲运营的客机上,因为他们的商业案例表明在未来中小
7、型飞机将继续占据整个民航机队最大比例。只有一个团队提交了一种用于洲际运输的大型翼身融合体客机概念。 4份报告的共同点 各团队都为未来技术研究与发展提出了“明确的路径”,NASA克利夫兰格伦研究中心亚音速固定翼项目课题负责人罗萨里奥说:“他们的研究报告将被借鉴来修正我们的研究规划。我们将确定这些研究的共同点,并利用它们建立更有效的未来战略。” 以下是这4份报告中的共同点: ●更慢的巡航速度——大约0.7马赫,比目前的飞机慢5至10个百分点——同时巡航高度
