NASA思量研制超音速客机验证机,NASA被必要准备超

作者:航天科技

使用保证安全运行的最简单的控制系统也可以降低成本。“一套液压系统成本为1000-1200万美元,一套数字飞控系统为1000-2000万美元,”雅各布森说,“虽然非传统的BWB布局很可能需要采用电传飞控技术,但是TBW布局可以沿用机械式飞控系统,就像缩比复材公司研制的白骑士2号一样。”

科恩的X系列超音速验证机将在2家制造商历时5年的理论研究工作基础上进行。在2008年美国“经济复苏及再投资法案”资助下,波音和洛马公司分别对各自设计的潜在的低音爆超音速客机方案进行了风洞试验。据称,这两款飞机同“协和”式相比噪音降低了30-35分贝。

该委员会陈辞还要求NASA在一年内提交关于旋翼机和不依赖跑道航空器的研究路线图,目的在于演示验证改进安全性和降低环境影响。

NASA负责验证机项目的副主管费伊•科利尔表示,他们正在寻找的是能够满足NASA中期目标(油耗降低50-60%,氮氧化物排放降低80%,相比FAA第四阶段噪声标准累积噪声裕度达32-42dB)、在2025-2035年间服役的亚声速运输机方案,他希望亚声速X验证机能在2021年首飞。

商用飞机或者公务机的跨大陆超音速飞行是被严格限制的。美国政府禁止在未经FAA授权的情况下超过马赫数0.99的飞行。国际民航组织禁止在任何可能产生能被地面感知到的音爆的飞行速度下飞行。

NASA计划在2015年预算中削减旋翼机研究,但该2014年授权陈辞却要求该部门给出带有详细研究目标、时间安排和与工业界以及其他部门协作指导方针的路线图。

洛马公司获得245万美元合同研究混合翼身布局系统需求。HWB布局在前体采用翼身融合设计,尾部采用传统T型尾翼,可以说是结合了BWB布局和传统有尾布局的优点,在具有较高气动和结构效率的同时,提高了飞机的操纵性和稳定性。

科恩表示他们正在寻找合适的时机,建造一个验证机专门解决音爆问题。

NASA已经为设计低音爆超声速运输机开发和演示验证了相关工具。该部门的研究到了一个门槛阶段,需要在公众上空飞行演示验证机以评估社会大众对低音爆噪声的接受程度。

此前,NASA进行过一轮能否将单个验证机成本控制在1亿美元内以及三年内首飞的可行性研究。研究结果是每个验证机需要花费3亿美元。

与此同时,新兴制造商Aerion和湾流公司都在独立地进行超音速喷气公务机的研究,预计将在10年内达到服役水平。

陈辞还要求NASA在一年内提交“超声速路线图,目的在于利用吸气式推进概念探索高超声速科技”,包括飞行演示验证机的研发。

[据美国航空周刊和空间技术网站2016年9月13日报道]近日,NASA分别授予4家公司(极光飞行科学公司、波音公司、洛马公司和Dzyne技术公司)研究合同,研究提出其各自建议的超高效亚声速运输机大尺寸飞行验证机的系统需求,这是NASA于年初启动的新地平线计划(NAH计划—未来10年投资106亿美元研制一批X验证机)的一部分。

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在2004年X-43A超燃冲压动力研究飞行器实现9.6马赫飞行后,NASA在2013财年预算中去除了高超声速研究资金,保留了核心能力但将研发责任主体转交给了国防部。

极光飞行科学公司获得了290万美元合同,同麻省理工学院合作研究D8双气泡飞机的系统需求。D8飞机具有宽大的机身和小型机翼,发动机采用半埋式安装在机身尾部,利用了附面层抽吸效应降低阻力。

波音和洛马的研究表明,双方采用相似布局形式的100-150座级的客机能够比现有的第5阶段噪音标准降低5分贝。然而,科恩表示:“引入一型新飞机至少需要在第5阶段噪音标准上降低10分贝,因此还需做很多研发工作。”

该委员会的陈辞要求NASA给出研究计划和项目时间安排以应对必须要克服的最小化环境影响的挑战,还要给出与其他投资者协调音爆研究的计划。

NASA研究了4种35%缩比的UEST验证机——D8,BWB,TBW以及一款用于测试电推进在内多项技术的模块化验证机。NASA阿姆斯特朗飞行研究中心控制和动力学分部的主管斯蒂芬•雅各布森表示,如果X验证机的系统需求同研究目标紧密结合,成本可以有所降低。最终的研究报告建议NASA聚焦每个X验证机的研究目标,针对有限需求,限制验证机的尺寸和降低复杂性。

在没有任何数据显示新一代超音速飞机的设计和动力能够大大降低超音速音爆水平的前提下,想要改变适航当局的规则是非常困难的。

[据美国《航宇日报》网站2014年5月5日报道]美国国家航空航天局在低音爆超声速飞行演示验证机领域迎来一缕希望之光,众议院科学、太空和技术委员会在批准的2014年授权陈辞中要求该部门制订一份演示验证陆地上空安静超声速飞行的计划。

NASA此次授予4家公司的合同周期为半年,最终将在2017年3月进行系统需求评审。系统需求应包括飞行验证机相关的外模线、结构、发动机、航电、仪表、电气和其他系统等的技术要求。在NASA确定验证机项目后,下一阶段的竞标将采用竞争方式。这种方式类似于QueSST验证机项目,洛马在2017年7月完成QueSST验证机初步设计后将方案提交给NASA,NASA再进行竞争招标,重新选择制造商研制验证机。瓦格纳表示:“目前亚声速验证机如何竞标还没有确定,届时将借鉴QueSST验证机的经验。”

洛•马公司的低音爆超声速客机概念图

该委员会在批准的授权方案中还要求NASA给出高超声速和旋翼机研究的研发路线图,这两个领域由于航空研究预算方面的资金短缺已经被大幅压缩。

研究发现,有人驾驶验证机比无人验证机成本更低。雅各布森表示:“你可以去除用于自动驾驶的子系统。虽然有人机需要额外的生命保障设备,但是如果限制飞行高度和包线,可以无需采用增压技术和弹射座椅,这可以节省一大笔经费。”

历时5年的环境负责任航空项目将在2014财年结束,科恩研究团队大力推动超声速客机验证机项目,计划在2015财年得到航空研究基金资助。

该有人驾驶验证机能够在50000英尺高空以1.6马赫速度飞行(其音爆强度为75分贝,远低于“协和号”的105分贝),将用于收集公众的反应,从而劝说管理机构解除民用超声速陆地上空飞行的禁令。

NASA在NAH计划下将研制多款验证机,包括“综合的”和“特定目的”的两种类型。综合验证机用来验证一整套技术在飞机级的验证;特定目的验证机主要用来验证某个专门的单项技术。NASA此前曾经表示极光飞行科学公司的D8、波音的TBW和洛马的HWB布局属于特定目的验证机,而更加成熟的波音BWB将是综合集成验证机的有力竞争者。

波音被称为“图标2”的设计方案在2013年4月晚些时候出现在NASA“每日一图”网站上,随后引起了广泛的错误的关于“波音已经启动了新型超音速客机”报道。

该陈辞要求NASA在一年内交付一份路线图,该路线图“要为超声速研发实现在相关环境中开发和演示验证机体与推进技术以降低环境影响的目标留出灵活的资金安排”。

NASA此前已经资助波音开展了大量关于BWB和TBW布局的研究。极光飞行科学公司则是在NASA和FAA的共同资助下推进D8布局的研究。洛马公司则在美国空军研究实验室和NASA的资助下开展HWB布局研究。

[据英国飞行国际网站2013年5月2日报道]一位NASA官员正在准备一个内部提案,建议NASA启动超音速X系列验证机计划,以向民航当局提供一批能够降低超音速音爆而使跨大陆超音速飞行成为可能的新技术。

NAH计划的核心是未来10年会有多个X飞行验证机出现,该计划从2017财年开始启动。目前的计划是X-57在2018年早些时候首飞,QueSST在2019年底首飞,第一架超高效亚声速X验证机2020年后首飞。NASA目前正在寻求更大的资金支持NAH计划。截至目前,国会委员会批准的NASA2017财年经费为7.9亿美元

目前,相关的合同研究项目正在现有的战斗机发动机基础上进行,比如GE的F404、普惠的F100等。这些研究通过全尺寸飞机试验复现了飞机突破音障时的噪音特征。这样的试验有助于回答研究人员关于“安静音爆”技术的许多关键问题。

上述4家公司将基于自己的布局方案开发系统需求,并研究如何降低研制和飞行试验的风险。瓦格纳表示,这将帮助NASA在2017年早些时候基于现有预算做出明智的决策。

照片显示,今年早些时候波音在NASA位于俄亥俄州、克利夫兰市的格伦研究中心进行了图标2设计方案的风洞试验

Dzyne公司获得193万美元合同研究小型客机/喷气公务机级别的BWB布局系统需求。

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在NASA此次授予合同之前,其内部研究人员也对每种类型的布局进行了可行性研究,其研究成果将于本月提交给NASA领导层,供后者在综合考虑成本和周期等因素后做出研制大尺寸X验证机的决策。NASA集成航空系统计划主管艾德•瓦格纳表示,NASA目前还没有获得NAH的经费,但正在积极推进相关工作,“我们开始考虑验证不同技术的需求,我们要确保不会错过任何机会。”

科恩表示:“如果X系列超音速验证机计划继续推进的话,NASA将邀请上述4个制造商共同开展研究。”

研究报告建议,应使用有经验的制造商研制X验证机,制定有限目标和可行的验证计划。因为研究发现,非传统制造商,包括极光飞行科学公司、缩比复材公司、雅各布森工程公司等研制X验证机的一次性成本相比NASA历史上的X系列验证机“低很多”。

NASA基础航空高速研究项目经理彼得.科恩说:“这个提案如果得到资助,NASA将会同制造商合作建造一个100座级超音速客机的缩比验证机”。

目前,NASA在新地平线计划下已经启动了2个X验证机,一个是X-57麦克斯韦分布式电推进验证机,目前处于研制阶段;另一个是安静超声速低声爆验证机,目前正由洛马公司臭鼬工场开展初步设计。

波音公司获得两份合同,分别是187万美元的翼身融合体和257万美元的桁架支撑机翼布局系统需求研究。BWB布局是波音已经研究多年的一种将机翼和机身融合设计的新概念构型,具有较高的气动和结构效率。TBW布局采用桁架支撑机翼,使得机翼具有较大展长和展弦比,从而极大降低了诱导阻力。

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