2023年1月,陕西榆林靖边通用机场迎来了一架造型怪异的飞机。只见它采用了类似美军B-2轰炸机的翼身融合体设计方案,机身扁平宽大,在起飞后仿佛一只“空中蝙蝠鱼”。
根据机场工作人员介绍,这款特殊飞机是由西工大科研团队研制的新概念客机,名称为BWB-300试验机。它最大的亮点在于获得巨大拓宽的内部空间,每排可以设置16个座位,这几乎相当于国产C919大飞机的3倍。
为何客机采用翼身融合体?
对于翼身融合体飞机,大部分人最熟悉的恐怕就是美国的B-2隐身轰炸机了。如果这一方案被应用于轰-20上,相信大家都不会有任何意外,毕竟翼身融合体大大减少了机身的雷达反射面积,军用飞机显然很需要这个性能。
但将翼身融合体设计应用在民航领域,它又究竟能发挥什么价值呢?
事实上,国外早在上世纪90年代就已经尝试将翼身融合体应用于民航领域。1998年,美国航空业巨头波音公司提出了BWB-450新概念客机。
波音公司认为,传统造型的客机机舱直径有限,横向放置的座位数量非常有限,因此要想运载更多的乘客,就只能继续加长机身,但这又会导致客机的飞行稳定性严重下滑。
而翼身融合体布局的客机就不存在这个问题。由于翼身融合体客机可以将机舱空间拓展到机翼边缘,因此它横向放置的座位将会比传统客机更多。
在飞机体型相同的情况下,翼身融合体客机的载客能力显然会更强,这将为航空公司带来更多的利润。
无独有偶,另一个航空巨头——欧洲空中客车公司也开展了针对翼身融合体客机的研发工作,他们提出了名为MAVERIC的新概念客机。
据外媒报道,目前MAVERIC客机的研发已经到了后期阶段,它早在2019年就已经实现了首飞,欧洲空客希望这款新型客机可以在2025年前满足技术成熟的条件。
在研发过程中,欧洲空客公司注意到了翼身融合体客机的另一个优势:升阻比极大。在民航领域,升阻比更大的机型,在飞行时耗费的燃油会更少,飞行成本更低。
而翼身融合体客机几乎将整个机身整体当成了一个升力体,因此在这方面的优势不言而喻。
中国的“空中蝙蝠鱼”
通过前面的介绍,我们可以看出翼身融合体在民航领域存在的两大优势:载客能力强、飞行成本低,而它们都是各大民航公司都极其看重的性能,因此将翼身融合体技术应用在民航领域的前景是非常可观的。
在这样的背景下,国内开展翼身融合体客机的研发工作,其实也是针对西方先进民航技术的奋起直追。
从西工大本次试飞的BWB-300新概念客机来看,翼身融合体客机的优势被体现得淋漓尽致。
其一,BWB-300客机的机舱内部空间极其宽阔,横向可以放置16个座位。
作为对比,采用单通道设计的C919国产大飞机一排只能横向放置6个座位,即使是双通道设计的波音747,一排也只能放置10个座位。可以看出,BWB-300客机的横向座位数几乎是C919客机的3倍之多。
其二,BWB-300客机的升阻比突破了30大关,这让它的燃油消耗量降低到了令各大航空公司心动不已的程度。
在运载同等数量旅客/货物的情况下,BWB-300的燃油消耗量相当于传统客机的70%左右,飞行成本大幅减少,每年节约的燃油成本预计超过上百万美元。
那么,这是不是代表翼身融合体客机是一个完美的设计方案呢?其实也并非如此。首先,采用翼身融合体方案的飞机都存在一个问题,那就是操控性很差,缺乏纵向控制,很容易在飞行过程中发生抬头/翻滚现象。
美国的B-2轰炸机也面临同样的问题,而美军的解决方法是设计一套极其灵敏的自动化飞控系统,减轻飞行员的操作压力。
其次,翼身融合体客机的维护工作也有较高的门槛。
传统客机的发动机直接放置在机翼下方,维护更换都非常方便吗,但翼身融合体客机的发动机放置在机身尾部,想要维护更换,还需要让机场额外准备一套专用的维护设备,目前满足这一条件的机场比例极小。
最后,翼身融合体客机由于机内空间宽阔,因此在发生紧急情况时,如何快速疏散乘客也是一个不小的难题。在民航领域流传着一则名为“黄金90秒”的铁律:在紧急撤离情况下,一款客机必须能够在90秒内疏散全部机内乘客。
很显然,机舱修长的传统客机很容易做到这一点,而翼身融合体客机的宽大机舱并不利于快速疏散。
总结
虽然翼身融合体客机目前还没有投入实用的机型,但它的未来前景还是值得期待的,毕竟传统客机的造型方案基本已经达到了瓶颈阶段。
无论采用何种新型复合材料减少机身自重,传统客机也很难在空间有限的情况下发挥更大的运力。就像欧洲空客的A380客机,可以一次性运送850余人,这恐怕已经是现代航空技术的极限了。
但若是有一款体型堪比A380客机的翼身融合体客机,那么它一次性可以运送的乘客将超过1200人,轻松打破传统客机的极限。
因此,对于追赶西方航空巨头的国内航空工业而言,在翼身融合体客机领域尽快实施“弯道超车”是一个非常值得大力投入的项目。
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