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航空业制造商仍热衷于开展飞翼或翼身融合技术研究

航空业制造商仍热衷于开展飞翼或翼身融合技术研究
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波音公司X-48翼身融合无人试验机 。
中国航空报讯：当前 ， 航空业界一些主要的制造企业或重要的研究机构仍热衷于开展飞翼或翼身融合技术研究 ， 存在或出现了一些新的项目 ， 翼身融合技术在向公务航空、电动垂直起降等客运方向发展 ， 但总体上仍处于概念机研发阶段 。 例如 ， 2020年2月11日 ， 英国《飞行国际》报道空客正在研究翼身融合布局的客机设计 ， 并已对其缩比模型进行了测试 。 在美国空军继续对未来十年及以后的先进空中机动和加油机概念感兴趣的情况下 ， 波音公司仍在继续深化翼身融合体布局研究 。 NASA则在研究更静音的翼身融合客机布局 。 英国SamadAerospacegs公司在2018年欧洲公务航空展（EBACE）上推出了一种名为StarlingJet的新型电动和混合动力垂直起降公务机 ， 其采用了翼身融合技术 。 2018年5月8日 ， Pipistrel公司推出一种采用了翼身融合技术的电动垂直起降（eVTOL）飞机概念 。
尽管翼身融合技术研究比较火热 ， 但翼身融合的结构设计一直是一个困扰该技术广泛发展应用的难题 ， 其距未来广泛的实际应用还有很长的路要走 。 2016年 ， 国际清洁运输委员会（ICCT）专家技术组按照三类飞机（包括喷气支线、单通道干线和小型双通道干线飞机）识别出了一组未来15年的飞机节油技术 ， 但并未包括翼身融合、桁架支撑等新概念布局飞机 ， 因为对这些飞机的成本和性能建模还存在较大的不确定性 。 以下是这些项目的一些详细信息 。
空客公司翼身融合客机研究
空客公司开发计划“用于验证和试验鲁棒创新控制的飞机模型” ， 简称MAVERIC ， 二氧化碳排放量减少20％以上 。 2019年6月 ， 该机的缩比验证机在法国中部进行了首次飞行 。 空客公司还改善了此类飞机所需的先进电传操纵技术 。 2020年中期之前 ， 将继续使用遥控模型进行飞行测试 。 参与测试的缩比验证机长2米 ， 宽3.2米 ， 表面积约2.25平方米 。
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空客公司翼身融合客机研究 。
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Pipistrel公司翼身融合体垂直起降飞机概念图 。
StarlingJet翼身融合公务机
2018年2月 ， StarlingJet在新加坡航展上首次亮相 。 该机配备一台涡轮发电机 ， 驱动5台风扇推进器 ， 航程为2408千米 ， 单价预计为1200万美元 。 配装的电动机由Warwick制造集团和诺丁汉大学合作开发 。 计划利用18个月实现1/2缩比可选有人驾驶原型机的首飞 。 全尺寸原型机的首飞计划在2021年进行 ， EASA的取证工作将在2023年前完成 。 计划在2024年之前交付首架10座的混合动力StarlingJet ， 以及7座的e-Starling 。
Pipistrel公司翼身融合体垂直起降飞机
2018年5月8日在洛杉矶推出概念图 。 该机采用翼身融合体设计和专用推进系统用于巡航和垂直起降 ， 没有任何产生垂直升力的可见旋翼 。 该产品系列可搭载2~6名乘客 。
波音公司BWB布局研究
2016年8月27日 ， 波音公司开始在NASA兰利研究中心的风洞中进行短距起降翼身融合体（BWB）布局测试 。 该模型为6%缩比、3.96米翼展BWB布局 。 2017年 ， 波音在加州亨廷顿海滩的试验设施中对BWB布局进行了一系列的水洞和其他测试 。 试验结果显示 ， 位于尾部上下对称的蛤壳式仓门开启后 ， 尾部流场足够稳定 ， 可以满足空投伞兵和货物的要求 。 2018年3月 ， 波音持续优化BWB布局研究 。 波音最新的BWB概念显示出重要的变化 ， 一是机身尾部集成了蛤壳式货舱门；二是对高升力装置进行了改进 。 这两个变化都是波音推动该布局在军事领域应用所做的努力 。 蛤壳式舱门在上表面后部还集成了升降副翼 ， 波音将该设计申请了专利 。 升降副翼在此处的作用一是主要进行俯仰控制实现短距起降；二是当蛤壳式舱门打开后进行载荷限制 。
NASA更静音翼身融合客机布局研究
2015年结束的NASA环境负责任航空（ERA）项目表明 ， BWB是截至目前发现的最安静布局 。 ERA项目瞄准的是中期（2025）环保目标（相比FAA36部第4阶段累积噪声裕度42EPNdB） ， 因此301座级的BWB布局稍稍未达标 ， 但相比同等尺寸的先进管状机身加机翼布局噪声水平低22.1dB 。 NASA已经识别出一些额外技术 ， 预计2035年应用后可实现累积噪声裕度50.9EPNdB；同时 ， 相比波音777大小的飞机 ， 可将暴露在85dB以上噪声等级地区的面积缩小94.4% 。 2017年6月 ， NASA在丹佛举行的AIAA航空年会上公布了瞄准2035年（远期）降噪目标（相比FAA36部第4阶段累积噪声裕度52EPNdB）的技术研究部分成果 。 一些技术涉及齿轮传动涡扇发动机 ， 包括拓展到进气道唇口的声衬 ， 更短、更轻、阻力更小的短舱;声衬还用到了核心喷管上以吸收燃烧室低频噪声;将外涵气流分成两股的分流器进行了加厚 ， 后部管道和分流器也进行了重新设计以改变风扇噪声的指向、增加屏蔽效果 。 BWB布局噪声降低的主要贡献来自于机身对风扇和喷流噪声的屏蔽 。 2017年 ， NASA售出三份合同 ， 要求开展BWB布局（波音牵头）、桁架支撑翼布局（波音牵头）和D8双气泡布局（极光飞行科学公司牵头 ， 极光公司已被波音收购）作为超高效亚声速技术X验证机（计划2020年后首飞）的风险降低研究 。
洛马翼身融合布局运输机研究
洛马公司2014年首次公开翼身融合布局概念 。 2016年2月 ， 洛马完成了在佐治亚州玛丽埃塔的低速风洞进行的翼身融合运输机4%缩比模型的全模试验 。 此前在2015年8月 ， 洛马已经在NASA兰利中心的国家跨声速风洞（NTF）中进行了同样比例的半模试验 。 两次风洞试验的结果验证了其CFD工具对非常规布局性能预测的精准度 。 2017年2月 ， 洛马完成带动力低速风洞试验和分析 ， 验证了翼身融合布局是执行多种空运任务运输机的理想构型 。 洛马的翼身融合布局在前机身采用翼身融合设计 ， 后机身采用传统尾翼设计 ， 兼顾了高气动和结构效率 ， 同时还可以执行传统的空运/空投任务 。 此外 ， 该设计布局采用了在机身上方尾部安装超高涵道比涡扇发动机 ， 大展弦比机翼 ， 轻质结构等 ， 使得这种布局的运输机能够胜任C-5运输机当前可以运输的所有大尺寸货物 ， 同时油耗相比C-17还低70% 。 洛马研究表明 ， 除了C-17等大型军用运输机外 ， HWB布局也可以成为C-130的替代机 。 但洛马更加倾向于采用全新研制的HWB布局验证机 ， 而不是在其它现有飞机上修改 。 2017年 ， 在美国海军MQ-25A“黄貂鱼”无人空中加油机项目竞标中 ， 洛马公司曾表示将采用翼身融合及尾翼一体化布局方案参与新一轮竞标 。
加拿大升力机身布局未来支线飞机研究
【航空业制造商仍热衷于开展飞翼或翼身融合技术研究】升力机身布局结合了BWB和管状机身加机翼布局的特点 。 加拿大研究人员发现 ， 大型民用飞机（例如目前的宽体飞机）采用翼身融合等非传统布局具有更高的气动和结构效率 ， 而对于支线飞机等小型飞机来说可能需要寻找其它更好的构型 。 加拿大多伦多大学航空宇航学院（UTIAS）采用气动外形优化（ASO）技术研究了几种不同的布局 ， 分别是管状机身加机翼布局、BWB布局和LFC布局 ， 并将这些布局分别应用在100座级支线飞机、160座级窄体客机、220座级宽体客机和300座级宽体客机上进行了对比研究 ， 研究发现：BWB布局可以提高大型飞机的燃油效率 ， 对于小型飞机带来的燃油效率收益微乎其微;升力机身布局结合了BWB和管状机身加机翼布局的特点;100座级支线飞机采用升力机身布局预计可带来6%~8%的燃油消耗降低 。


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