没得比 发表于 2017-3-7 12:44:27

洛马对混合翼身布局运输机抱有充分信心

 据报道,在完成带动力低速风洞试验和分析后,洛马公司朝着开发有人驾驶混合翼身(HWB)布局验证机又前进了一步。洛马表示,HWB布局是执行多种空运任务运输机的理想构型。

  洛马公司2014年首次公开了HWB布局概念,经过3年的发展,技术概念更加清晰,可行性得到了充分验证。HWB布局在前机身采用翼身融合设计,后机身采用传统尾翼设计,兼顾了高气动和结构效率,同时还可以执行传统的空运/空投任务。此外,洛马设计的HWB布局采用了在机身上方尾部安装超高涵道比涡扇发动机,大展弦比机翼,轻质结构等,使得这种布局的运输机能够胜任C-5运输机当前可以运输的所有大尺寸货物,同时油耗相比C-17还低70%。

  洛马研究表明,除了C-17等大型军用运输机外,HWB布局也可以成为C-130的替代机。洛马目前更加倾向于采用全新研制的HWB布局验证机,而不是在其它现有飞机上修改。洛马已经验证了翼上安装发动机带来的动力增升效应,类似于吹气襟翼的效果。低速风洞试验结果还显示出HWB布局良好的操纵性能以及平尾在大迎角下的可操纵性。

  最近的研究分析表明,HWB布局具有成为不同级别运输机的潜力,洛马公司有许多人对它“非常看好”,由于采用了传统的货舱,因此布局上完全可以进行缩放。

  在NASA的一份合同下,洛马正在研究将战略运输机大小的HWB布局缩小到波音757或者C-130级别。对于小尺寸的HWB布局,能够获得和大尺寸同样多的收益;相比C-130和波音757,采用HWB布局的设计分别可提升燃油效率98%和20%。

  HWB布局的潜在应用对象是下一代运输机、空中加油机和商用货机。在这三种应用中,最令人兴奋的是加油机,这是有史以来第一次我们的运输类飞机气动效率比现有的加油机高。这意味着可以利用一种机型承担运输和加油两种角色。考虑到这些优势,洛马的下一个运输机将会采用HWB布局。

  HWB布局最初由美国空军试验室(AFRL)在革命性能源高效布局(RCEE)项目下开发,进一步又受到了NASA的资助,其设计概念已经通过一系列跨声速和低速风洞试验得到验证。2016年开展的最近一次试验是AFRL和洛马联合投资的“顶点(capstone)”项目的第二阶段工作,评估了翼上安装发动机的动力增升效应。试验同样验证了此前试验和CFD预测的低速操纵的鲁棒性。


  与之前采用无动力短舱试验(仅采用引气短舱模拟尾喷口流量)不同,最近的试验采用4%缩比的带动力模型。短舱内安装了一对Schebler涵道风扇,试验对舵面、前缘缝翼、后缘富勒襟翼等装置都进行了测试。

  试验验证了发动机入口抽吸的效果,产生了额外的增升效应。最大升力系数增加了15%。由于发动机重心位置靠后,它还起到了增加纵向稳定性的作用。相比之下,测试中也发现传统的翼下安装短舱对飞机的纵向稳定性有负面效应。因此,如果采用传统的翼下安装发动机布局,则需要采用面积较大的尾翼来增稳。模型上Schebler涵道风扇的直径只是CFD计算中采用的罗罗超扇发动机的尺寸的68%,因此真实情况下预计动力增升效果会更好。

  低速试验也显示了操纵特性的“鲁棒性”,结果表明升降舵效率对迎角并不敏感。前体内侧气流保持贴体流动,在使用迎角下平尾始终保持较高效率。试验还表明,由于发动机展向位置在翼展25%处,相比目前大多数双发喷气飞机的33%位置来说,单反失效造成推力不对称而引起的偏航力矩较小。

  AFRL研究工程师赖安·普拉姆利表示,“顶点”项目的目的是真正聚焦HWB布局的关键技术,并进一步开发、验证,将技术成熟度推向5级,为最终研制全功能原型机做好准备。“我们一直在提高技术成熟度,同时寻找最好的降低这种先进、创新系统研制风险的方法。”

  普拉姆利在德克萨斯州格雷普韦恩举行的AIAA2017科技大会上表示:“下一步我们将进行飞行验证,将HWB布局的技术成熟度推向6级,以此来回答我们能否将其转化为最终产品的问题”。“HWB布局真的是在气动效率和任务能力上的一大跨越,尤其是对于军事用途。”

  HWB布局已成为NASA超高效亚声速运输机计划的候选构型之一。洛马正同波音、极光飞行科学公司、Dzyne技术公司一道,在NASA航空地平线计划(研制一批X验证机)下分别研究5种不同创新布局的系统需求,为下一步研制50%的有人缩比验证机做准备。按计划,2017年3月将会进行最终评审。对于X验证机,洛马目前倾向于采用全新研制模式,而不是对现有喷气飞机的修改。因为洛马认为,针对现有飞机的改型只能验证某些特定技术和关键结构,并不能验证HWB布局的集成收益。

  洛马的X验证机可能会采用普惠的PW1000G齿轮风扇发动机,也可能是PW1200G。对HWB布局的结构分析表明,此前担心的翼上安装发动机的颤振问题并没有想象的那么严重。

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