西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

这架外形怪异的飞机,看不出明显的机身和机翼,仿佛整个机体都是机翼的一部分,但又和B-2A那种飞翼布局不太一样,起飞后仿佛一条“空中蝙蝠鱼”。这架奇怪的飞机叫BWB300,是西工大研发的一种新概念飞机。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(准备试飞的BWB300)

这架外形奇怪的飞机模型在陕西榆林靖边通用机场试飞成功,BWB300试验机主要用来验证翼身融合体客机概念。

BWB300首飞成功标志着我们开始探索新一代民用客机/运输机发展,相关探索的前期理论研究工作已经取得阶段性突破,即将进入工程运用阶段。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(和BWB300相关的论文其实在2019年就已经发表)

现在投入运营的民用客机和运输机,自诞生以来总体布局就没有发生过根本性变化。国内外航空业均认为现有总体布局潜力已经接近极限,客机想进一步提高性能十分困难,需要进行创新性设计才能推动民用客机性能进一步提高。翼身融合体设计也发展的热点,这个布局被视为未来民用客机主要发展方向。

上世纪90年代,美国波音公司就开始着手新一代客机研究,提出了BWB-450方案。BWB-450就采用了翼身融合体设计,发动机安装在尾部,这个设计也成为翼身融合体飞机标准设计。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(波音的BWB450翼身融合飞机风洞模型)

进入新世纪后,在NASA的主导下,美国制造出了X-48缩比模型试验机,并且进行了多次试飞,从而获取了大量数据,为以后发展同类型客机积累了初步的经验。空客公司也紧紧跟随,设计了MAVERIC翼身融合体试验机。MAVERIC已经在2019年首飞成功,现在还在试飞之中。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(X-48B翼身融合验证机)

中国相关单位也在进入本世纪后,也把翼身融合体设计作为发展方向进行研究和攻关。先后突破了总体布局、气动设计、结构材料等技术难关,在关键的翼身融合布局客机最90秒应急撤离也形成了解决方案。在这些技术成果的基础上,我们研制了BWB300缩比试验模型用于进一步飞行验证,为以后型号发展打好基础。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(空客公司的MAVERIC翼身融合体试验机)

翼身融合体布局最大优点就是升阻比高,客机和运输机强调经济性。根据航程布列盖公式,提高客机/运输机经济性需要采取增加升阻比,降低飞机结构重量等等措施。现有客机升阻比止步在20大关之前,大量使用复合材料之后,结构重量也难以进一步挖掘潜力。

翼身融合体布局机身和机翼没有明显的界限,表面光滑平顺,整个飞机形成一个整体都产生升力,这样就大大提高了飞机升阻比。有资料说翼身融合体飞机升阻比可以达到30左右,同样条件下燃料消耗比现有客机降低20%以上,可谓效果显著。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(BWB300巡航状态下机体和动力舱的上表面压力等高线和流线图)

另外翼身融合体飞机没有外露的平尾,简化了机体结构,也降低了重量。扁平化设计可以取消占用体积较大的部件,能节省大量材料,从而进一步降低飞机结构重量,更好的提高飞机载荷/航程性能,经济性向前迈进一大步。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(C919的机舱,一排只有6个座位)

此外,翼身融合飞机的独特设计使得同等级起飞重量下,机体内空间远大于目前的常规布局飞机,特别是客舱和货舱得到了极大地拓展。以客舱设计为例,目前的客机受制于客机机身直径的限制,一排的座位数比较少,比如C919这种单通道干线客机,一排就只能布置6个座位,像波音747这种双通道客机,一排最多也只有10个座位。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(BWB300已经考虑了载客的设计需求)

BWB300的设计,却可以达到一排16个座椅,数量是C919的将近3倍。这种设计对民航客机的载客量来说,是一个巨大提升。如果改成货仓,能装载的货物也远超目前的传统货机。

当然翼身融合体设计也有自己的不足之处,首先就是气动设计难度大,对于飞控和操纵系统要求极高。这种布局飞机的机翼宽大,机身相对较长,加上没有外置平尾参与纵向控制控制。所以飞机容易出现抬头,控制不好就会造成偏航甚至翻滚现象,给飞行安全造成极大的隐患。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(BWB300的平尾采用一体化设计,在机身后缘)

还有就是乘客集中在机身中部,沿机身展向布置,不利于紧急撤离。现代民航要求客机在90秒钟之内撤离全部旅客,这个要求对翼身融合体飞机来说是一个挑战。BWB300为了解决这个问题,在机身上设计了8个舱门,从而满足90秒黄金逃生标准要求。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(BWB300也是缩比例验证机)

翼身融合飞机的发动机布局也是一个难题,现在客机发动机安装在机翼下面,便于机场地勤的维护和更换,而翼身融合体飞机无法在机翼下面安装发动机,只能放在机身尾部上方,这对于维护和更换造成不便。

目前全球各地的民用机场设施也是按照传统布局飞机来设计的,在服务翼身融合飞机时会遇到诸多问题,翼身融合飞机投入商业运营,显然需要大量基础设施更新换代来支持。

尽管有这样那样的缺点,但是翼身融合体飞机优势十分明显,几个航空大国仍然投入大量资料进行研究和发展。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

翼身融合体飞机在民用领域还面临诸多质疑,不过在军用领域却有更好的发展前景,很多在客机上存在的缺陷,换成军用飞机就不复存在了。比如对地面设施的要求,比如发动机的维护问题,又比如客机载客的逃生要求等。

军用飞机对使用成本和维护时间上有更高的忍耐度,数量有限的军用机场也不强调像民用机场那样必须用标准化设施来服务大多数飞机,为翼身融合飞机单独建造一些设备也不存在障碍。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(翼身融合运输机的风洞模型)

翼身融合飞机出色载荷能力和机体空间可以为运输机和空中加油机提供巨大的优势,而这两种军用飞机从实践中看,很大程度上可以归类为一种平台。

美国近年来又开始在新概念运输机和空中加油机领域吹风。2022年8月,美国国防部创新小组要求工业界提供开发翼身融合体飞机原型机的信息,此举应该为发展翼身融合体飞机做好准备。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(美国空军2017年公布的翼身融合飞机模型)

按照美国空军的说法,现有空中加油机无法进入反介入/拒止作战环境,而翼身融合体飞机天生就是低可探测性飞机,隐身性能好。在此基础上改装隐身空中加油机可以配合隐身作战飞机执行作战任务,在高强度对抗环境下为后者提供空中加油支持。

外界据此推测美国空军下一代空中加油机应该是一架翼身融合体飞机,它既可以满足美国空军隐身空中加油需要,也能为未来商业运用积累经验。

西工大“空中蝙蝠鱼”首飞,外形怪异,一排16座,是C919的近3倍

(洛克希德·马丁公司的翼身融合飞机模型)

美欧在翼身融合飞机上的探索走的比较早,也取得了一些阶段性成果。中国虽然起步晚一些,但从BWB300的首飞成来看,我们在该领域已经逐渐追赶上了美欧的脚步。

现阶段我国的大飞机才刚刚起步,走通C919和CR929这条路还需要时间,我们还没有精力和资金去将BWB300这样的翼身融合飞机投入到民航领域。不过或许在下一代军用运输机和加油机上,会率先看到翼身融合飞机的身影。

本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至81118366@qq.com举报,一经查实,本站将立刻删除。发布者:简知小编,转载请注明出处:https://www.jianzixun.com/18064.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫

相关推荐

软文友链广告合作联系站长qq81118366