「军武骞尧」你可能坐上油电混合飞机，2030年( 二 )
波音与弗吉尼亚理工学院和佐治亚理工学院合作开发了TBW布局的有限元模型 ， 并通过风洞试验测试一个动态相似的TBW模型来完善和验证有限元模型 ， 进而获得对结构重量的精确评估 。 第二阶段的试验在NASA兰利研究中心跨声速风洞中进行（测试风速在Ma0.7左右） ， 采用15%缩比的半翼展模型 。 通过第二阶段的试验和方案改进 ， 波音团队将SUGARVolt的节油性能预期提高至88% 。
【「军武骞尧」你可能坐上油电混合飞机，2030年】2015-2016年 ， 波音继续开展了SUGAR项目的第三阶段试验 。 试验的目的是进一步了解TBW的高速气动性能和桁架与机翼的干扰影响 。 试验模型采用4.5%缩比、机翼平均后掠角12.5度、翼展2.35米的模型 。 波音和NASA于2016年3月成功完成了TBW布局的跨声速风洞试验 。 目前 ， NASA和波音正在讨论开展第四阶段的试验 ， 仍有很多领域需要探索 ， 比如低速条件下的抖振、损伤容限和鸟撞等 。
【两大亮点】
桁架支撑翼布局和油电混合动力发动机
文章图片
SUGARVolt可以在停机坪将翅膀折起
SUGARVolt巡航速度为0.79马赫 ， 载客量为154人 ， 最大航程为3500海里 ， 最大起飞重量70吨 ， 最大着陆重量67吨 。 机翼采用上单翼、T型尾翼布局 ， 大展弦比机翼（机翼面积1498平方英尺 ， 展弦比26.94）一端由一个支柱支撑 。 支柱另一端连接着安装主起落架区域的机体 。 主起落架可装进机体下方的整流罩内 。 动力系统为两台油电混合涡轮发动机 ， 安装在机翼下方 。 电池装在机身正下方或机翼内 。
总体上 ， SUGARVolt最主要的两大技术亮点是TBW和油电混合动力发动机 ， 均有助于降低油耗、温室气体排放、氮氧化物排放以及噪音 。 同传统机翼相比 ， TBW可减少机翼厚度和后掠 ， 从而在不增加结构重量的情况下增大翼展 ， 进而提高升力 ， 还可以减少发动机尺寸 。 由于支撑梁的卸载作用 ， 能够有效地减小机翼的弯曲变形 ， 缓和机翼的根部受载 ， 对于机翼结构的减重具有显著的作用 。
另外 ， 该机翼在着陆时可以折叠收拢 ， 以便和机场空间相适应 ， 减少占地面积 。 SUGARVolt采用并联式油电混合动力技术 ， 在驱动扇叶的轴上加装了一个电动马达 ， 在起飞时由燃油发动机和电池共同为飞机提供动力 。 这样做的目的是当飞机起飞时 ， 由电池增加的额外推力能缩短起飞时间 ， 达到环保目的；一旦飞机达到巡航高度 ， 它就可以完全切换到电池供电的模式 ， 以降低燃油消耗和氮氧化物的排放 。 飞机在执行飞行任务前 ， 可在机场进行充电 。 短途飞行主要通过电提供动力,而更长的飞行中喷气燃油将替代电提供动力 ， 为平衡燃油与电能使用提供灵活性 。
【未来分析】
商业前景良好 ， 但高性能电池能否如期问世存在风险
根据波音的有关研究 ， 基于900海里的飞行距离 ， SUGARVolt可减少63%的油耗 ， 如果提高电量使用比例 ， 油耗降低幅度有可能达到90% 。 氮氧化物排放可减少至CAEP6水平的21% ， 二氧化碳排放可减少81% ， 噪音可减少22分贝 。 通过优化电动机使用和航线 ， 起飞和降落阶段的噪音降幅可更大 。 全重量起飞距离可缩短至8200英尺 ， 通常情况下起飞距离可缩短至4000-5200英尺 。 此外 ， SUGARVolt采用的支撑翼布局具有较好的商业应用前景 。 除了增加一个支撑梁和机翼安装位臵更高外 ， 在外形上与常规布局的飞机几乎没有区别 。 从而与其它外形变化更为激进的非常规气动布局相比 ， SUGARVolt极可能更受到公众与机组人员的支持 ， 尤其是对飞行有恐惧的人群的支持 。 如果波音能够按照计划在2030年左右推出这款堪称改变民机制造产业游戏规则的产品 ， 不仅有助于进一步巩固其全球民机制造商霸主的地位 ， 也将极大的降低航空运输业对环境日益增加的挑战与压力 。
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