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【航空】世界首款超音速公务机AS2将于2023年交付
金陵 2015-11-21
导语

根据计划,Aerion公司将于2016年上半年选定生产厂址,计划于2023年交付首架超音速公务机AS2。

       在协和客机退役之后,“超音速”一词便与民航飞行领域绝缘了。不过,这种局面很快就要有所改变了。据彭博社报道,11月16日,Aerion公司披露超音速公务机AS2的具体制造计划及时间表。 根据计划,该公司将于2016年上半年选定生产厂址,计划于2023年交付首架飞机。制造团队已经为飞机的碳纤维 机翼结构、机身、起降架和燃油系统等做出了初步设计。AS2由该公司和空中客车合作研发。

      空客高级副总裁肯·麦肯齐(Ken McKenzie)在一份声明中表示:“在超音速飞机设计方面我们看到了清晰可行的技术解决方案,而在帮助Aerion进行飞机建造和飞行测试方面我们也有一个实际的路线图。”

Aerion公司的超音速公务机AS2


超音速公务机AS2的侧后视图(三个发动机清晰可见,都放置在机身上部)

Aerion公司的超音速公务机AS2的内饰


超音速公务机AS2的三视图

      超音速公务机AS2的机身长度51.8米,翼展18.6米,机身高度6.7米。

      2014年Aerion宣布与空客进行合作,其建造超音速公务机的可能性也因此大大增加。由于音爆方面的飞行限制,超音速公务机AS2可以在陆地上空高效地低速飞行。而在海上飞行时,AS2可加速到1.5马赫。


超音速公务机AS2的飞行速度与飞行里程的曲线关系

       超音速公务机AS2的最高速度是1.5马赫数。大西洋和其他长旅途旅行将以1.5马赫数飞行,这将比目前亚音速喷气机快67%。长途巡航的速度时1.4马赫数。在这个速度下,将为旅客跨越大西洋节省3个小时,跨越太平洋节省6个小时。

       超音速飞行将产生严重的“声爆”现象,目前NASA不允许在陆地上进行超声速飞行作业。因此,Aerion公司也必须解决“声爆”问题。当飞机在空中作超音速飞行时,飞机头部会像水中前进的快艇一样撞开空气,而在飞机尾部空气又会闭合,从而形成两道激波。空气通过激波,其压强、密度和温度会突然升高,而空气流动速度立即下降。当激波波及到任何物体时,均会让其感受到这种强烈的变化。对人耳来说,耳膜遭遇空气压强骤变,就感觉是雷鸣般的巨响。这种响声就称之为“音爆”(sonic boom )。对地面建筑物来说,极端条件下,音爆达到60秒后,其产生的冲击足以震颤地面居民的窗玻璃。目前,业界使用“感知分贝水平”(PLdB)来测量音爆的大小。以“协和”飞机为例,它的“感知分贝水平”达到了105,研究人员普遍认为,75是陆地上空超声速飞行的可接受值,NASA更希望将水平降到70甚至更低。由于音爆与飞行器重量成正比,小型公务机或许可以轻松实现,但大型载人客机则要困难得多。

        但是,速度高达1.2马赫数的无声爆巡航(BOOMLESS CRUISE)飞行是可能的,这主要取决于大气条件,包括大气温度和风速。从物理上讲,在这样的速度下,造成音爆的冲击波将在到达地面之前就被耗散掉。这种“马赫截止”(Mach Cut-Off)巡航速度是指可以保持飞行而且不产生能到达地面的声爆冲击波的最大速度。 未来,Aerion计划执行一项演示飞行,以期获得监管机构对飞机在马赫截止速度下超音速飞行的批准。


超音速公务机AS2的俯视图(细长机身,短机翼)

      相比于传统的飞机构型,超声速公务机AS2是在空气动力学方面不同。它的外形是实用高效的超音速飞行新造型,采用了超音速自然层流机翼(SNLF)和一些减阻设计。

      超音速自然层流是一个真正的颠覆性技术,将再次加快超音速飞行时代的到来。就像喷气式发动机将活塞飞机的速度提高了一倍那样。

      在传统的亚音速飞机上,翼展与机身长度大致相等。但是超音速公务机AS2的特点是短且薄的机翼和长的机身,很像一些超音速战机。该机翼能大大减少摩擦阻力,而且该机身能最大程度地减少波阻。除了与众不同的外观设计之外,AS2在其他方面都采用了常规设计,使用了最好的现代结构材料和组装技术,以及先进的推进系统,飞行控制系统等。


超音速公务机采用的自然层流翼型(SNLF)

      超音速飞行的传统解决方案一直是采用三角翼形状,这样气流的展向流动将导致边界层提前转捩,在翼尖处形成湍流流动。与传统三角翼飞机相比,超音速公务机AS2的机翼摩擦阻力降低很大,最终阻力降低20%。


AS2与传统三角翼飞机阻力来源对比(机翼粘性阻力降低很大)


与传统三角翼飞机相比,AS2阻力减小20%

       根据声明,空客将为Aerion提供关键部件,而Aerion负责飞机的总装。Aerion需要在一座美国机场附近建设一个占地40公顷的生产工 厂,该机场必须拥有一条至少2700米长的跑道。根据计划,工厂将于2018年内开始动工建设。Aerion目前计划在2021年实现AS2的首飞。

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文章评论(2)
金陵[北京大学]

Aerion的AS2超声速公务机提供了一种声爆解决办法

1063天前 | 回复
金陵[北京大学]

超声速飞行正在路上。。。。

1063天前 | 回复
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作者 金陵

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
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