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超音速旅行有未来吗?

2020-01-22 20:24:34来源:
导读超音速喷气式飞机及其预期寿命在协和式飞机搁浅后受到影响。虽然这种运输在创纪录的时间内到达了不同的目的地,但经济因素导致了这种船只的永久搁浅。有限的座位、昂贵的机票和极高

超音速喷气式飞机及其预期寿命在协和式飞机搁浅后受到影响。

虽然这种运输在创纪录的时间内到达了不同的目的地,但经济因素导致了这种船只的永久搁浅。有限的座位、昂贵的机票和极高的燃料消耗都促成了一种根本不经济或商业上可行的运输方式。

自从2003年从天上掉下来的协和式飞机之后,研究人员就试图开发出一种更可持续的超音速旅行模型——比以前的超音速喷气式飞机模型更安静、更便宜、更有效的替代品。麻省理工学院(MIT)可能已经发现了这样一种选择。

据麻省理工学院航空航天学助理教授王琦(音译)说,重新设计的飞行模型可能是提高效率和降低油耗的答案,以至于未来的航母可能是一种高效和商业的旅行手段。

想法很简单:不是每边一翼,为什么不用两翼呢??

王和他的同事、航空航天系博士后胡瑞和斯坦福大学工程学教授安东尼·詹姆森(Antony Jameson)通过修改后的双平面的计算机模型展示了他们的设计。

通过改变双翼飞机的设计来减少阻力,燃料需求将大大减少。不仅如此,这架飞机产生的音爆也要少得多,从而导致了更安静的运输。

麻省理工学院的团队并不是第一个考虑这样设计的人。在20世纪50年代,一位名叫阿道夫·布斯曼的德国工程师看到了这种双平面设计的潜力。通过研究一旦飞机接近声速,空气就会变得压缩的方式,从而导致压力的增加,从而导致音爆,工程师计算出某些类型的结构可以消除这些冲击波。

“声波爆震其实就是超音速飞机产生的冲击波,传播到地面。“就像听到枪声。太烦人了,超音速喷气机不允许飞越陆地。”

研究人员制作的新设计给出了这些原始想法的可信度,尽管这些想法通过将机翼定位在彼此上方而不是保持在单独的两侧来抵消冲击波,但不幸的是缺乏所需的升力。

一个非常狭窄的通道是由于机翼定位在原来的设计,只留下有限的可用气流-造成增加阻力,在高速要求达到超音速水平。

然而,王的设计基于一个计算模型,可以计算出最优的机翼形状来消除这个问题。对十几种不同的速度和700种机翼结构进行了分析,以实现每个机翼的“最佳”形状-这是Busemann无法访问的。

通过平滑每个机翼的内表面,以创造更宽的空气流动通道,并通过撞击每个“更高”机翼的顶部边缘,不仅可以解决升力问题,而且从理论上讲,该飞行器可以实现超音速速度-超音速喷气机必须承受的阻力水平大幅下降。

王说,这种设计也可能导致未来高速飞机的油耗降低50%以上。此外,降低所需燃料储存能力的可能性也可在减少阻力方面引起连锁反应----限制承运人的尺寸要求。

研究结果将发表在《飞机杂志》上。该团队计划在未来通过开发一个3D模型来进一步推进他们的工作,以解决可能影响飞行器飞行功能的其他问题。

“现在人们对如何改进(布斯曼)设计有了更多的想法,”王总结说。“这可能会带来戏剧性的改善,未来几年,这一领域可能会出现繁荣。”

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