重要里程碑!西工大翼身融合大型客機(jī)縮比試驗(yàn)機(jī)試飛成功
通訊員 薛楊 中青報·中青網(wǎng)記者 孫海華
“看!飛過來了,這個飛機(jī)太漂亮了!”日前,在陜西靖邊通用機(jī)場(西北工業(yè)大學(xué)無人機(jī)試驗(yàn)測試中心),一架外形新穎的飛機(jī)從跑道上起飛,自由地飛行在蔚藍(lán)的天空中,格外引人注目。
這是西北工業(yè)大學(xué)(以下簡稱“西工大”)研制的翼身融合大型客機(jī)的縮比試驗(yàn)機(jī)試飛場景。作為系列關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)飛行驗(yàn)證的摸底試飛試驗(yàn),此次試驗(yàn)進(jìn)行了試驗(yàn)機(jī)的起降、通場、規(guī)劃航線自主飛行等科目測試,圓滿完成了預(yù)期飛行計(jì)劃。
飛行試驗(yàn)由西工大牽頭的國內(nèi)翼身融合民機(jī)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)組織實(shí)施,是翼身融合民機(jī)技術(shù)研究從概念研究到技術(shù)驗(yàn)證的關(guān)鍵一步,是翼身融合民機(jī)技術(shù)研究的重要里程碑節(jié)點(diǎn)。
未來民機(jī)的發(fā)展方向
翼身融合民機(jī)外形擁有寬扁的機(jī)身,極具流線感,機(jī)身和機(jī)翼之間過渡光滑,沒有明顯界限,機(jī)艙位于微微鼓起的機(jī)身下方。這種機(jī)翼、機(jī)身融為一體的飛機(jī),被稱為翼身融合飛機(jī),是未來民機(jī)的發(fā)展方向。
西工大民航學(xué)院張永杰教授介紹:在全球空運(yùn)需求持續(xù)增加、氣候變暖和國際能源危機(jī)的多重背景下,發(fā)展更為“經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、舒適、安全”的綠色航空成為國際民航領(lǐng)域的共識。
目前,國際通用的傳統(tǒng)民航飛機(jī)是由一個類似于圓柱型的機(jī)身和機(jī)翼、尾翼、發(fā)動機(jī)構(gòu)成的。這種機(jī)翼和機(jī)身有著明顯界限的傳統(tǒng)布局經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,其空氣動力效率已幾近極限,飛機(jī)的油耗、噪聲、有害氣體排放等環(huán)保指標(biāo)無法進(jìn)一步降低。
為了推動民機(jī)技術(shù)變革,經(jīng)過多年探索,國際航空界發(fā)現(xiàn)這種機(jī)翼、機(jī)身高度融合的翼身融合民機(jī)具有氣動效率高、結(jié)構(gòu)重量輕、裝載空間大、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),是滿足未來民機(jī)發(fā)展要求的革命性技術(shù)之一,是國際上下一代寬體客機(jī)發(fā)展的優(yōu)先方向。
作為未來民機(jī)發(fā)展方向,歐美等國在翼身融合民機(jī)領(lǐng)域制定了長期系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃,并進(jìn)入工程預(yù)發(fā)展階段。
上世紀(jì)90年代末以來,西工大牽頭的國內(nèi)翼身融合民機(jī)研究團(tuán)隊(duì)匯集了國內(nèi)航空院所、相關(guān)高校的優(yōu)勢力量,是國內(nèi)最早、國際上深入該領(lǐng)域研究的團(tuán)隊(duì)之一,經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān),團(tuán)隊(duì)取得了一系列國際領(lǐng)先的研究成果。
攻克關(guān)鍵核心技術(shù)
“概念方案牽引關(guān)鍵技術(shù)研究,關(guān)鍵技術(shù)研究支撐方案演化成熟,這是我們團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行翼身融合民機(jī)技術(shù)研究時確立的發(fā)展路線。”翼身融合民機(jī)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)原負(fù)責(zé)人、西工大航空學(xué)院張彬乾教授說。
多年來,國際航空界在翼身融合民機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究過程中遇到了一些技術(shù)瓶頸,如低速性能差、縱向控制難、安全性和舒適性差等問題。
團(tuán)隊(duì)持續(xù)關(guān)注跟蹤國際技術(shù)動態(tài),瞄準(zhǔn)國外技術(shù)瓶頸,尋求突破,自主創(chuàng)新,探索新的技術(shù)途徑,在國際上率先提出“后體加長翼身融合布局”新概念,并圍繞高速飛行與低速起降性能協(xié)調(diào)、客艙乘坐舒適性與應(yīng)急疏散兼容、增升與配平能力匹配3個核心技術(shù)難題攻堅(jiān)克難、獲得突破,形成了綜合性能國際領(lǐng)先的NPU-BWB-300翼身融合民機(jī)技術(shù)概念方案。
經(jīng)過系列大型風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值仿真與縮比飛行等關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證,團(tuán)隊(duì)攻克并掌握了總體、氣動、飛機(jī)——發(fā)動機(jī)匹配、飛行控制等一批系列關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù),并在飛機(jī)系列化發(fā)展、中央機(jī)體特殊結(jié)構(gòu)、噪聲抑制等技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展。
團(tuán)隊(duì)形成的翼身融合民機(jī)概念方案采用了單排16座設(shè)計(jì),為乘客提供了寬敞舒適的乘坐環(huán)境。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李棟教授介紹:“相較于目前國外一排24——30座的設(shè)計(jì),我們設(shè)計(jì)的翼身融合民機(jī)在轉(zhuǎn)彎飛行時,坐在外側(cè)的乘客受到的過載感受更小,乘坐體驗(yàn)更加舒適。”同時,機(jī)身兩側(cè)均勻布置了8個艙門,很好地滿足了90秒黃金逃生標(biāo)準(zhǔn)要求。
據(jù)了解,從翼身融合布局民機(jī)概念的提出,到核心技術(shù)的攻關(guān),再到關(guān)鍵技術(shù)突破,以西工大為核心的研究團(tuán)隊(duì),十幾年來堅(jiān)持自主創(chuàng)新的發(fā)展理念,腳踏實(shí)地、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、追求卓越。經(jīng)過長期研究,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的翼身融合民機(jī)概念方案的綜合性能已處于國際領(lǐng)先水平,達(dá)到或接近NASA“新二代”寬體客機(jī)發(fā)展目標(biāo)。
聚焦新領(lǐng)域,勇攀新高峰
當(dāng)前,在雙碳目標(biāo)背景下,節(jié)能減排也成為我國航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的重中之重。如何減少飛機(jī)的碳排放,甚至做到零排放也是團(tuán)隊(duì)在翼身融合民機(jī)技術(shù)研究中始終追求的目標(biāo)。
“為適應(yīng)綠色航空發(fā)展要求,國際航空界已開始研制能夠滿足綠色航空要求的清潔能源飛機(jī),可持續(xù)再生航空燃料、電能、氫能等清潔燃料已成為航空燃料的發(fā)展方向?!睆堄澜芙淌谡f。目前,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在新能源翼身融合民機(jī)技術(shù)方面展開研究,已完成了氫能翼身融合民機(jī)概念方案初步設(shè)計(jì)。
下一步,團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步驗(yàn)證完善翼身融合民機(jī)總體綜合設(shè)計(jì)技術(shù),攻克結(jié)構(gòu)、降噪等關(guān)鍵技術(shù),并聚焦新能源飛機(jī)技術(shù)發(fā)展方向,攻克背撐式/背負(fù)式/分布式發(fā)動機(jī)布局設(shè)計(jì)技術(shù),為電能/氫能動力翼身融合民機(jī)發(fā)展提供技術(shù)儲備。
“習(xí)近平總書記在黨的二十大報告指出:‘以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向,集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān),堅(jiān)決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)?!覀冞€有很長的路要走,國家急需解決的問題也就是我們研究工作的方向。我們要繼續(xù)堅(jiān)持自主創(chuàng)新、持續(xù)攻關(guān),踏實(shí)做事,掌握關(guān)鍵技術(shù),推動我們國家國產(chǎn)大飛機(jī)事業(yè)發(fā)展是我們應(yīng)有的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)?!崩顥澖淌谡f。
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