据中新网报道,2023年1月30日,西北工业大学研制的翼身融合大型客机的缩比试验机BWB300试...
据中新网报道,2023年1月30日,西北工业大学研制的翼身融合大型客机的缩比试验机BWB300试飞成功。作为系列关键设计技术飞行验证的摸底试飞试验,此次试验进行了试验机的起降、通场、规划航线自主飞行等科目测试,完成了预期的飞行计划。
与常规客机对比,最大的不同之处在于,这款大型客机缩比验证机采用的“翼身融合”设计,全机的机身机翼不存在明显的分界线。这种设计的最大好处就是它的亚音速升阻比远高于常规客机,换句话说就是采用这种气动布局可大幅度降低耗油率。研究表明,同等载重条件下,采用翼身融合气动布局的油耗要比采用常规布局的飞机低20%以上!
对于客机来说,耗油率是最重要指标,耗油率越低,竞争力越强,越能受到航空公司的青睐。几十年来,客机气动布局都是圆筒状机身加机翼设计,气动效率再怎么优化也不会有很大提升,哪怕是提升1%都很难。因此,以前的客机都是通过改进发动机来降低飞机的耗油率。
然而,基本上每一代客机发动机的耗油率相比上一代降低幅度都只有15%左右。而如果直接改进客机的气动布局设计,那么飞机耗油率的降幅将远超15%。例如,美国波音公司的X-48B翼身融合验证机,同等条件下,相比常规客机油耗可降低32%左右,相当于发动机性能提升了2.5代左右!
翼身融合气动布局问世时间非常久远,早在1910年就被提出来。二战时期,纳粹德国就造出了一款翼身融合军用飞机。1937年,德国霍顿兄弟就研制出首款翼身融合飞机——HoV实验机,1943年又研制出Ho-229战斗轰炸机。
然而,这款军用飞机并不成功,3架原型机中,有1架是无动力飞机,2架有动力飞机,但其中一架在第三次试飞时坠毁。这可能跟它的研制时间太短有关,但也暴露“翼身融合布局飞机存在的飞控难度大”的缺点。在那个年代,计算机尚未问世,仅靠人力来操控翼身融合飞机非常容易导致飞机失控。
如果应用在对安全性要求非常苛刻的客机上,翼身融合飞机还面临机舱疏散设计难以达标的问题。常规客机的机舱呈圆筒状,比较细长,逃生疏散设计相对简单,而翼身融合客机机舱更加扁平化,一旦发生紧急事件就极易发生混乱、踩踏,如何满足民航客机90秒逃生要求需要进一步研究。
我们知道,采用“翼身融合”设计的飞机机舱比较扁平,如果有载人需求,它的机舱高度就不能太小。按照机舱2米高计算,它的机舱宽度将极容易超过8米。这就导致有载人需求的“翼身融合布局”飞机尺寸不会太小,那么它的起飞重量自然也就不会太小。这就意味着它难以用于小型运输机。
前面提到,翼身融合飞机存在飞控难度较大和机舱扁平化导致难以小型化两个主要缺点。第一个缺点相对好办,可以通过给它增加尾翼或者用计算机辅助控制技术来解决。第二个缺点对于大型运输机来说反而是优点。因为扁平化的机舱反而有利于快速装卸货物。
很多网友对前苏联研制的安124、安225,美国研制的C5等巨型运输机羡慕不已,迫切希望我国也抓紧研制400吨级中国版安124运输机。
资料显示,前苏联于1975年完成起飞重量200吨级的伊尔76的研制工作,7年后又完成起飞重量达400吨级的安124运输机的研制工作。前苏联在几十年前从200吨级向400吨级跨越也仅用了7年而已。
我国自主研制的220吨级大型运输机运20首飞至今已经超过10年,在拥有后发优势的前提下,我国对标俄罗斯安124级别的400吨级巨型运输机却迟迟不见身影。
目前我国已经拥有8万吨级模锻机,各种高强度合金,也已经造出推力达35吨级的长江2000的验证机。外形尺寸与美制C17运输机发动机相当的涡扇20也达到可用状态,基于它发展出推力20吨以上的发动机也并非难事。显然,目前我国已具备自行研制安124,甚至安225这种级别巨型运输机的基础工业条件。
根据美国公布的消息来看,美国的下一代军用运输机基本确定采用“翼身融合”设计,以满足运输机/空中加油机隐身化,后勤压力更小,装卸速度更快等指标。
如果我国的400吨级军用运输机仍然采用常规气动布局设计,等到多年后设计定型,美国的“翼身融合”运输机可能也差不多完成研制了。届时我国的400吨级军用运输机就面临着一问世就落后美国同类装备1代的尴尬局面。
此前有传闻,我国正在研制400吨级中国版安124巨型运输机。如今,随着“翼身融合”飞机关键技术越来越完善,越成熟,我国很可能会放弃中国版安124设计方案,转而发展400吨级“翼身融合”巨型运输机。
这种巨型运输机将凭借更加扁平的机舱大幅度提升装卸速度。“翼身融合”气动布局本身也有利于大大降低雷达反射截面,有利于实现隐身化,改装成隐身加油机可在全程隐身的前提下,大幅度提升隐身军用飞机的作战半径。更低的油耗也有利于降低日常使用成本和后勤压力。
从实际需求来看,运20级别的大型运输机已经能够满足现阶段我军绝大部分运力需求,对于我军来说,现阶段安124级别的巨型运输机需求并不迫切,有充裕的时间让研发团队慢慢论证、研制,完全可以直接全面对标美国下一代运输机。
综上所述,对于大型或者巨型运输机来说,采用“翼身融合”设计能达到的综合性能远远优于采用常规气动布局,非常有利于实现更高的燃油效率,更优的隐身性能,更高的装卸效率。随着“翼身融合”飞机关键技术的发展完善,我国很可能同美国一样,在400吨级巨型运输机上应用“翼身融合”设计。
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