空客公司研究翼身融合客机 2020-02-18 

  

王妙香

2月11日,空客公司在新加坡航展上展示了MAVERIC(用于试验和验证鲁棒创新控制的飞机模型)“翼身融合”民机缩比模型技术验证机。该机长2米, 宽3.2米,表面积约2.25平方米,布局设计极具颠覆性,与当前的单通道飞机相比,预计燃油消耗可降低20%。“翼身融合”构型为推进系统创新和集成开辟了新的可能性,多功能客舱可提供全新的机上乘客体验。

翼身融合或将是未来

大型民机的气动布局

翼身融合(Blended Wing Body, 缩写BWB)是把传统的机身和机翼融合为一体的飞机设计概念,外形设计流线性好,使其具有传统飞机(桶状机身+机翼)所不能企及的飞行性能。多项研究表明,BWB布局的气动阻力较小、飞行效率高、结构重量轻、装载空间大, 不但节能环保,还能有效降低噪声和发动机有害气体排放。世界民航组织、美国联邦航空管理局、欧洲航空安全局均认为,翼身融合布局是有望实现未来绿色航空“经济、环保、舒适、安全”要求的民机革命性技术之一。

正因如此,翼身融合技术多年来也成为国际航空界争相研究的领域。关于“翼身融合”技术,并不是一个全新的概念,早在1940年左右就已经出现,不过, 大部分研究成果都被应用于军机,美国的B-2轰炸机就可以被视为一款类“翼身融合”飞翼飞机。十几年前波音公司和NASA联合研究的X-48系列无人机就采用翼身融合设计。

去年,荷兰皇家航空公司(KLM) 表示已与代尔夫特理工大学合作开发“Flying-V”翼身融合体飞机。几年前,NASA也提出N3-X概念,探索BWB布局全涡轮电分布式推进系统带来的收益。目前看来,BWB布局民机很有希望成为NASA下一个亚声速X验证机。

实际上,我国航空科技工作者早已关注到了这一重要发展趋势,从2000年初就开展了BWB布局民用飞机的探索研究,中国商飞、航空工业,西工大、北航等高校都已经开展了大量的研究, 在BWB布局气动性能、结构设计、飞控、适航等方面获得了许多成果。其中, 西工大团队为发展下一代宽体民机开展了BWB布局概念探索,提出了先进的BWB布局设计思想,形成了有工程应用前景的方案并进行了试验验证,解决了高速飞行与低速起降性能协调、客舱舒适性与应急疏散兼容、增升与配平能力匹配等核心技术难题。

然而,BWB布局距离真正的工程应用还有很多问题需要解决,包括起降特性、结构设计、飞控系统设计等。目前, 业界专家认为,BWB布局商用飞机最早或将在2030年左右问世。

空客MAVERIC项目概况及特点

MAVERIC项目是空客内部的保密项目,于2017年启动,于2019年6月在法国中部首飞,空客公司重点探索BWB飞机所需的先进电传操纵技术。此后,飞行测试活动一直在进行,并将持续到2020年第二季度末。

在首飞之前,在空客位于英国的菲尔顿基地进行了相关的风洞试验,验证了MAVERIC的气动特性,有助于更好地识别和分析关键技术,评估低速和失速特性。未来的测试将分析“MAVERIC”的飞行品质、飞行控制、多目标操纵面和模块化等方面。

空客公司执行副总裁让·布莱斯·杜蒙特表示,空客公司正在研究新兴技术开创未来的飞行,通过对颠覆性飞机构型的测试,来评估其作为未来产品可行性。虽然目前还没有该构型正式投入使用的具体时间表,但这一技术验证有助于商用飞机架构变革,为航空业未来环境可持续奠定基础。

空客表示,该机设计目标是节省高达20%的燃料,这可带来显著的环保收益,而且其宽敞的布局也打开了设计空间,从而可以集成各种类型的推进系统。与波音X-48C相似,该机采用了背负式发动机和双垂尾,机身对发动机噪声向下方传播有一定的遮蔽作用,双垂尾则提高了飞机航向稳定和控制能力;与X-48C不同的是,该机发动机安装在垂尾底部,此举可能有利于减小垂尾面积, 但对侧向噪声的屏蔽作用会有减弱,同时还会因发动机和垂尾结构的连接而使得重量和复杂度增加。如果未来此种布局用于商用飞机真正投入运营,势必可显著改善乘客体验。

空客公司正在利用其工程和制造的核心优势和能力,同时同创新生态系统密切合作,加速技术研发,以令人信服的规模和速度实现概念验证,从而加快技术的成熟并增加其价值。