波音关注BWB布局短距起降性能
据报道,波音公司正在NASA兰利研究中心4.3×6.7米(14×22英尺)风洞中进行短距起降翼身融合体(BWB)布局的测试,这项实验也是该风洞翻新后校准活动的一部分。
对于波音来说,这项测试是进一步将BWB布局发展成为军用运输/加油机构型的一小步但是是非常重要的一步工作。波音提出并研究BWB布局已有20年有余,目前波音正在研究尾部开货舱门的BWB布局,将其作为BWB潜在应用方向之一。
此次兰利风洞的试验于8月27日开始,计划持续一个月,测试结果将同2015年在NASA埃姆斯研究中心国家全尺寸风洞(NFAC,试验段尺寸12.19×24.38米)的测试数据对比。试验模型同去年的一样,为6%缩比、3.96米翼展BWB布局。这个模型是在NASA已经完成的环境负责任航空(ERA)项目下制造的,最初是在兰利中心进行试验,后来由于风洞机械故障将剩余的试验转移到了埃姆斯进行。
波音BWB项目首席工程师诺姆·普林森表示:“兰利风洞的回归给我们提供了进行风洞试验数据对比的机会,包括同一风洞前后的对比以及和埃姆斯风洞的对比。”试验中还将利用PIV技术进行流动显示,PIV技术又称粒子图像测速法,是一种瞬态、多点、无接触式的流体力学测速方法,它是通过激光照射、显示示踪粒子,并采用图像处理技术获得很短时间间隔内的位移来间接测量流场的瞬态速度分布。
波音BWB项目测试主管约翰·博尼特表示:“激光照亮了示踪粒子,它们的运动轨迹被高速相机捕捉和记录。兰利的风洞比埃姆斯的NFAC更加适合采用PIV技术,因为兰利风洞试验段截面积较小,模型更加接近光学观察口。我们使用PIV技术的主要考虑之一是想尽可能得不对流场产生干扰,更加直接、真实地观察涡流现象,因此我们没有使用压力耙或者压力探针。PIV技术将向我们呈现大迎角下的三维分流和漩涡流动。我们将发现漩涡的起源,并将测试结果同CFD预测进行对比。”
“如果我们还有时间,我们将再进行一些控制舵面测试,”普林森表示,“虽然从商用飞机角度看,BWB布局已经有不错的起降场性能,但是对于军事用途,BWB布局还需要更短的起降距离。军方需要像C-17或C-130那样的短剧起降运输机,因此我们需要向他们展示BWB布局更好的起降特性。”
在短距起降方面,波音的研究聚焦于如何利用舵面的时序组合控制使得BWB布局能够在低速状态下快速抬头以及有更高的爬升率。此次风洞试验建立在去年NFAC风洞试验的基础之上,同时也是对X-48验证机飞行测试获得数据的很好补充。2015年NFAC的试验验证了利用位于机身上表面后缘上方位置的大涵道比发动机向升降副翼的吹气效应可以增加俯仰力矩。除此之外,波音还在研究其他增加俯仰力矩的方法,包括腹部襟翼、调整克鲁格襟翼和机翼前缘的间隙以及起降时的襟翼偏角等。
除了短距起降性能,同样关系BWB布局能否真正成为军用运输机构型的另一个关键是机身后部大型货舱门的设计,波音表示已经在这方面取得了重要进展。“我们认为蛤壳式货舱门是一种很好的解决方案。通过CFD研究,我们发现与传统的上翘式后机身引起上洗涡流不同,新的后机身更加适合空投任务。”普林森说:“到目前为止我们所做的工作看起来似乎有些停滞不前,我们还要再用大概一年时间进行研究。我们相信这是推动BWB布局走向实用的正确方向,在未来10左右我们将开发BWB布局的军用运输机、货机或者加油机。”
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