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空客的超音速客机长成了“四不像”?

科普小知识2022-10-17 19:41:11
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1947年,美国试飞员耶格尔驾驶的X-1演示机在人类历史上第一次打破了音障。到目前为止,超音速飞行已经变得非常成熟,但它仍然局限于军用飞机。民用飞机的超音速飞行于2003年完全终止。第一代天骄协和式客机退役,完成了第一代商用超音速飞行。21世纪头10年后,商用超音速飞机再次被提上日程。美国宇航局、波音公司、洛克希德·马丁公司、空客公司、达索公司和其他公司都提出了不同的计划。从大型宽体飞机到小型商用飞机,超音速飞行的触角再次进入商业航空的各个领域。

空客的超音速客机长成了“四不像”?

协和式飞机是第一架成功的商用超音速客机。

空中客车超音速飞机计划

最近,空客首次公布了自己的超音速客机的设计蓝图,它结合了第一架英法协和式飞机的空气动力学特性,并使用三种不同的发动机来形成一个独特的推进系统。据空中客车公司称,这架超音速客机可以达到4.5马赫,是协和式飞机的两倍,而大西洋航线只需一个小时就可以完成。从图中可以看出,虽然空客的超音速客机很大,但它的载客量很小,只有20人左右,属于商用超音速客机。空客认为其计划不仅符合空气动力学设计,而且实现了音爆控制技术。

空客的超音速客机长成了“四不像”?

空客首次曝光超音速客机

空客的超音速客机长成了“四不像”?

它搭载三种不同类型的发动机,实现4.5倍音速。

空客计划的继承与缺陷

然而,从效果图来看,空中客车公司的验证计划与美国客机大不相同,也与协和式客机大不相同。几乎所有的美国超音速客机都使用后置发动机,机身空间用于搭载乘客,燃油也分布在机翼油箱或机身下方的*油箱中。协和式飞机也使用类似的动力系统布局。涡轮喷气发动机悬挂在机翼下,以最大限度地节省机身空间。然而,空客的概念计划将发动机安装在机身上,并采用了可伸缩的设计,因为空客在这架超音速客机上安装了三种类型的发动机,即用于起飞的涡轮喷气发动机和用于爬升和助推的火箭助推器。巡航阶段的冲压发动机。为了达到4.5马赫的飞行速度,空中客车公司已经把一架超音速客机制造成了一枚火箭,在客舱后面有一个*油箱。

空客的超音速客机长成了“四不像”?

协和式飞机使用扁平的尾气,四个带加力燃烧室的涡轮喷气发动机位于三角翼下方。

从法律上讲,协和式飞机显然比这个方案更优雅。该方案采用了改进的三角翼,也是超音速客机常用的机翼。协和式飞机、Tu -144和波音早期的“音速巡洋舰”计划都有类似的设计。独一无二的是,空客的飞行速度非常快,音速的4.5倍是超音速客机中最快的,接近高超音速飞行的范畴。在吸气动力的前提下,目前只能实现几种处于验证阶段的高超声速飞行器。三个引擎的配置使得空客的超音速客机在新一代音速巡航计划中脱颖而出。对乘客来说,这感觉就像加力爬升阶段的火箭。与协和式涡轮喷气发动机的所有后置发动机相比,空客方案的噪音绝对不小。

空客的超音速客机长成了“四不像”?

波音公司曾经指出,音速巡洋舰有优雅的机身,比空中客车搭载更多乘客

美国超音速航空公司项目进展更快

在当前主流的超音速设计方案中,为了追求4.5马赫的速度,空客的超音速客机增加了动力系统的复杂性。事实上,发动机仍然是超音速客机研发中的一个难题。尽管在超音速客机上使用火箭发动机可以提供足够的爬升推力,但火箭燃料的储存也是一个问题。该方案主要用于军用飞机,如达索幻影四型的火箭推进。事实上,涡轮喷气发动机是高空高速动力型,性能良好。它们在波音和洛克希德的计划中被广泛使用,至少减少了臃肿的电力系统。机翼下的后置发动机可以减少工作时噪音和振动对乘客的影响。

空客的超音速客机长成了“四不像”?

美国航天局风洞中的超音速飞机方案

在空气动力学方面,空中客车和美国超音速客机在基本空气动力学方面几乎没有区别,但是在机身的修改方面有一些区别,因为经过风洞试验后,机身各部分产生的冲击波可以被画出来,这也是超音速客机设计的关键点。不同的冲击波位置有相位差。如果多个激波相位受到干扰,就可以达到降低音爆的效果,使超音速飞行更安静,而且在地面飞行时不会形成音爆干扰。相比之下,美国超音速客机的空气动力学更加成熟。波音公司很早就在美国宇航局的格伦研究中心进行了空气动力学测试。在第一阶段,它主要处理100到150个座位的超音速客机。与此同时,美国航天局在过去10年里也一直在研究商用超音速客机的相关技术,例如与通用电气公司合作测试低噪音发动机排气喷嘴。由此,我们可以看出,虽然英国和法国的超音速客机设计较早,但美国的超音速客机更为成熟。

空客的超音速客机长成了“四不像”?

俄罗斯设计的图144后续模型

除了波音和空客等商业航空巨头,一些直线客机制造商也开始窥视商业超音速飞行领域。他们的主要焦点是超音速商用飞机。空客最近的提议也属于超音速商用飞机的范畴,但是它的机身非常大。与一些小型超音速商用飞机相比,仍有一定差距。波士顿斯派克航空公司设计的S-152超音速商用飞机可以搭载18名乘客,飞行马赫数为1.6。它是超音速商用飞机的型号之一,报价在6000万到8000万美元之间。预计它将在2018年后试飞。除此之外,还有由美国阿隆公司与空中客车公司和美国国家航空航天局合作开发的艾利安AS2超音速商用飞机,最大速度为1.5马赫。超音速商用飞机有望比大型超音速商用飞机服役更早。