美國(guó)《航空周刊》網(wǎng)站2016年1月29日刊文稱,波音公司正在考慮利用X-48無(wú)人機(jī)驗(yàn)證機(jī)重新開(kāi)展更多的翼身融合體(BWB)關(guān)鍵技術(shù)演示驗(yàn)證,包括改善BWB的起降特性、貨物運(yùn)輸和空投性能等。
雖然BWB布局已經(jīng)經(jīng)過(guò)了多年的研究驗(yàn)證了它在環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)方面的巨大收益,甚至包括NASA在內(nèi)的著名研究機(jī)構(gòu)也通過(guò)地面和飛行試驗(yàn)評(píng)估了這種布局并給出了相當(dāng)樂(lè)觀的結(jié)論。然而,最早開(kāi)始探索BWB布局之一的波音公司目前仍在為這一創(chuàng)新布局尋找應(yīng)用的機(jī)會(huì)。
雖然業(yè)界對(duì)于BWB布局相比傳統(tǒng)筒狀機(jī)身加機(jī)翼布局在燃油消耗、排放、噪聲和航程方面的優(yōu)勢(shì)已達(dá)成共識(shí),但是這種采用寬大機(jī)身的新概念布局仍然充滿挑戰(zhàn),特別是關(guān)于客機(jī)適用性的問(wèn)題仍然無(wú)法很好解決,比如適航標(biāo)準(zhǔn)、舒適性等。因此,波音考慮首先推進(jìn)BWB布局用于貨物運(yùn)輸、空投、空中加油等任務(wù)的可能,而不是先用于乘客運(yùn)輸。
美國(guó)空軍中長(zhǎng)期運(yùn)輸機(jī)發(fā)展計(jì)劃可能會(huì)為BWB布局提供一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。同時(shí),在該計(jì)劃的推動(dòng)下,BWB布局也可方便地發(fā)展為民用貨運(yùn)飛機(jī)。借此機(jī)會(huì),波音正在考慮對(duì)其原有的BWB布局方案進(jìn)行新一輪的概念設(shè)計(jì),以改善飛機(jī)起降性能和貨運(yùn)能力。另一方面,以NASA、美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)和洛克希德·馬丁公司(以下簡(jiǎn)稱洛馬)為代表的研究團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)展混合翼身布局(HWB)應(yīng)用于貨運(yùn)的研究,而這也一定引起了波音的關(guān)注。
波音在考慮繼續(xù)開(kāi)展BWB布局改進(jìn)設(shè)計(jì)的同時(shí),也展示了其它幾種不同于BWB的運(yùn)輸機(jī)概念。前波音/NASA X-48無(wú)人機(jī)飛行驗(yàn)證項(xiàng)目(2013年結(jié)束)首席工程師,也是目前擔(dān)任波音超聲速低聲爆驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目首席工程師的諾曼·普林森表示:“我們非常清楚洛馬、NASA以及AFRL做的工作。我們正在研究多種方案,我們真的不清楚未來(lái)會(huì)有什么樣的要求,所以我們要做好任何準(zhǔn)備。”他還補(bǔ)充說(shuō):“BWB只是其中之一,我們還有很多其他的方案也在研究中。”
根據(jù)公開(kāi)報(bào)道,波音最近開(kāi)展的新布局研究主要包括:改善BWB布局起降性能和貨運(yùn)能力的設(shè)計(jì)研究;利用封存的X-48C開(kāi)展更多的飛行試驗(yàn);BWB布局增升和俯仰控制能力提升;用于空投的蛤殼機(jī)身艙門(mén)研究;5.75%縮比(翼展3.75米)的BWB模型試驗(yàn)。
克蘭菲爾德大學(xué)此前曾經(jīng)為NASA制造了兩個(gè)BWB縮比驗(yàn)證機(jī),翼展為6.4米的X-48B和X-48C。X-48B為雙發(fā)布局,后來(lái)在X-48B基礎(chǔ)上改進(jìn)了低噪聲雙發(fā)版本的X-48C。X-48系列驗(yàn)證機(jī)共進(jìn)行了122次飛行試驗(yàn),其中48C系列飛行30次,于2013年完成所有試飛。
X-48的飛行試驗(yàn)建立了地面試驗(yàn)-飛行試驗(yàn)之間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了BWB概念的低速控制特性。X-48系列的飛行試驗(yàn)也是NASA剛剛結(jié)束的ERA(環(huán)境負(fù)責(zé)任航空)項(xiàng)目的部分內(nèi)容。ERA項(xiàng)目經(jīng)理費(fèi)伊·科利爾曾表示:“混合翼身布局(NASA內(nèi)部對(duì)BWB的稱呼)以其優(yōu)異的降噪、高氣動(dòng)效率特性顯示出幾乎滿足NASA未來(lái)飛機(jī)設(shè)計(jì)所有環(huán)境目標(biāo)的能力。”
普林森強(qiáng)調(diào):“如果需要,X-48無(wú)人機(jī)項(xiàng)目應(yīng)該被重新恢復(fù)。兩架驗(yàn)證機(jī)中的一架目前已經(jīng)被拆解,而另一架在愛(ài)德華茲空軍基地展出,波音仍然對(duì)其擁有所有權(quán)。所以,我們應(yīng)該尋找機(jī)會(huì)利用該機(jī)做一些進(jìn)一步的技術(shù)驗(yàn)證。比如我們想驗(yàn)證一下降低BWB起降場(chǎng)長(zhǎng)的多種技術(shù)。”普林森指出,起飛問(wèn)題歸根結(jié)底是低速狀態(tài)下產(chǎn)生升力和俯仰力矩的問(wèn)題,他們現(xiàn)在已經(jīng)有了多種解決方案。
最近在NASA阿姆斯特朗飛行研究中心國(guó)家全尺寸氣動(dòng)綜合試驗(yàn)設(shè)施(NFAC)中完成的帶渦輪動(dòng)力模擬風(fēng)洞試驗(yàn)表明,BWB布局上表面后緣安裝的大尺寸發(fā)動(dòng)機(jī),可通過(guò)增加它吹過(guò)后緣升降副翼的氣量產(chǎn)生更大的俯仰力矩。“利用發(fā)動(dòng)機(jī)向升降副翼吹氣非常有效,就像獲得了推力矢量一樣,起飛時(shí)無(wú)需飛機(jī)更大的抬頭速度。”普林森表示。
5.75%縮比(翼展3.75米)、安裝了前緣克魯格襟翼的BWB模型
在NFAC的40×80英尺風(fēng)洞中進(jìn)行試驗(yàn)
波音還考慮了其它的一些增加BWB升力的改進(jìn)措施,包括前后緣的改變。在NFAC的試驗(yàn)中已經(jīng)測(cè)試了前緣克魯格襟翼和主翼之間縫隙以及后緣襟翼偏角對(duì)起降性能的影響,未來(lái)還有可能考慮偏轉(zhuǎn)后緣所有舵面增升以及安裝機(jī)身腹部擾流板的可能。
除了對(duì)BWB的增升、俯仰控制的改進(jìn),波音還在關(guān)注改善BWB布局的貨物運(yùn)輸和空投能力。針對(duì)空運(yùn)和空投,波音已經(jīng)開(kāi)始了用于空投的蛤殼機(jī)身艙門(mén)研究。如何在空中高效地完成蛤殼式機(jī)身艙門(mén)的開(kāi)合以及貨物空投,同時(shí)不影響機(jī)體的配平是最大的挑戰(zhàn)。可能的解決方案是通過(guò)飛控系統(tǒng)和安裝于下部艙門(mén)的升降副翼協(xié)作完成空投中的機(jī)身平衡。波音目前已經(jīng)做了一些CFD方面的工作,是否會(huì)在X-48C上進(jìn)行空投飛行試驗(yàn)?zāi)壳斑€不確定。