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超音速客机想再次上天东方彩票首页 音爆问题解

时间:2019-03-24

  对于希望开发新一代超音速飞机 (SST)的人来说,协和飞机虽然带来许多灵感,但设计缺陷却众所周知。英法合资飞机的速度和优雅仍吸引着许多人,但其噪音和成本在高速航空旅行方面引发了两极分化的公众舆论。

  协和式飞机无疑是一架出色的飞机,远远领先于它所处的时代,但同时也有一些严重的缺陷。这让我们思考,与协和式飞机带来的短暂复兴相比,我们如何才能实现超音速飞行的可持续复苏。作为超音速民用航空的三家初创公司之一,Aerion目前正在开发速度为1.4马赫的AS2商务机,计划于2026年交付使用。其他两款分别是Boom拥有2.2马赫序曲的超音速飞机(55座客机,计划在本世纪20年代中期投入使用)和Spike Aerospace公司拥有的1.6马赫低飞杆公务机S-512,计划在2025年前后推出。虽然Boom已经筹集了1.41亿美元,但Aerion已经优先从波音公司获得了一笔“重大投资”,并且将为AS2提供工程、制造、飞行测试支持以及未指明的“垂直内容”。Aerion公司和波音公司的工程师正在共同努力,预计在2020年年中完成初步设计评估,2023年6月进行第一次飞行。

  对Aerion来说,让超音速飞机回归意味着需要后退一步,重新设计飞机,不仅要减少着陆和起飞(LTO)的噪音,还要减少飞机上的噪音和污染排放。三引擎AS2的设计符合LTO噪音标准第5阶段/第14章,适用于2017年底后获得认证的新型亚音速运输类飞机。

  满足第5阶段的要求需要更高的旁路比涡扇发动机和机身的集成,这样更具挑战性。提取每一个分贝的分子量是极其困难的,AS2选定的发动机,是18000磅推力的GE,基于商用CFM56涡扇发动机的核心,与新的两级中型旁通风机配合使用。

  Boom在2017年底前提交了FAA类型的认证申请,该公司的目标是在第4阶段和第5阶段之间。这是假设超音速飞机将会有一个新的噪音标准。但非政府组织国际清洁运输委员会(ICCT)表示,美国现在必须按照2018年FAA再授权法案的要求,制定一套国内LTO噪音标准。

  ICCT表示:“航空环境保护委员会(CAEP)将对超音速飞机可能增加的噪音、空气和气候污染进行全面评估,并考虑如何将现有的LTO亚音速飞机噪音要求应用于超音速飞机。工业界同意,超音速的LTO噪声应以第14章亚音速标准为基础。”

  欧洲航空和国防工业协会民用航空主管文森特·德·弗罗伊在2月18日的一条推特上说。至今尚未选择引擎的Boom并未被吓倒。“CAEP正在推进一项超音速工作计划,我们期望最终与美国标准保持一致。”

  对于Aerion来说,将碳排放最小化是发动机设计和集成的一个因素。他们争取符合为超音速飞机巡航所制定的二氧化碳排放标准。目前已有针对亚音速飞机的拟议标准,但还没有针对超音速运输的标准。

  即使有了55年来的第一台超音速发动机,Aerion仍在继续寻求进一步减少二氧化碳排放……因此,他们从未减少未来可替代航空燃料的关注。至于飞行途中的噪音,AS2不是一种低臂飞机,它的设计经济可行的,只在水上进行超音速飞行。Vice说:“我们不提倡取消对超音速飞行的限制,除非首先有一种可以接受的技术和操作方法可以降低音爆产生的噪音。”

  我们积极反对任何公司采取不负责任的方式取消1马赫飞越限制。”他相信只有两种有效的方法可以使超音速飞机在陆地上空飞行:“低爆轰和无爆轰。”

  美国国家航空航天局和洛克希德·马丁公司正在建造X-59来演示低爆轰方法,目前低爆轰技术的状态存在重大的技术、操作和经济问题。想应用到飞机生产中还需要几十年的时间。

  与传统的超音速设计相比,低臂飞机的细度比更高,在相同的客舱容积下起飞重量也更高。因此,在目前的发动机技术下,它们在飞行中可能会燃烧更多的燃料,排放更多的二氧化碳,这些飞机在途中的噪音可能会降低,但在途中的二氧化碳含量可能会增加。也许在可预见的未来没有污染会战胜低污染。和Aerion一样,Boom称其商业案例不需要在陆地上进行超音速飞行。但这家初创公司已经要求一个“合理和实用”的音爆标准——一个明显低于协和式飞机的109 PLdB,但不低于NASA计划演示的75 PLdB。然而,Spike的目标是用较小的飞机“略微低于”75 PLdB。

  与此同时,Aerion计划证明AS2能以1.2马赫的速度飞越地面,而不会在地面产生轰隆声。这种现象被称为无阻尼巡航,它利用了一种叫做马赫切断的现象,这种现象发生在飞机以超音速飞行时,而不是在地面上,因为当空气密度随高度降低时,局部声速降低。当飞机上的冲击波向下传播到越来越稠密的大气中时,折射会使它们弯曲,直到它们向上远离地面。这些射线与地面平行的高度叫做腐蚀性。在这种腐蚀性的阴影面,只有微弱的消逝波传播到地面,没有音爆。

  Aerion有一种独特的方法,可以在实时操作能力中利用马赫切断现象。他们的商业案例并不要求改变超音速飞行规则,但或许未来,无噪声巡航将是第一种实现超音速飞越美国上空的操作能力,监管机构会接受,公众也会接受。

  无噪声巡航将成为AS2的自动驾驶模式。它减轻了机组人员的负担,飞机知道它与它前面的气柱之间的关系。它能理解温度梯度,以及垂直和水平的风,它还能根据飞行控制规律创建一个算法,以确保飞机不会突然起飞——更重要的是,它具有高可靠性。Aerion计划开发和测试其在认证期间马赫切断的技术和操作方法,并在2026年交付具有无爆震巡航能力的AS2,前提是世界各地的监管机构允许超音速飞机在陆地上空飞行。

  重新设计AS2以满足5级噪声标准已经影响了性能,将巡航速度从最初的1.6马赫降低到1.4马赫。超音速范围已减少到4200纳米,但增加到5400纳米亚音速Aerion再次研究了如何节省旅行时间,飞机仍然“满足市场需求”。庞巴迪全球7500和湾流G650亚音速公务机的最大运行马赫数都是0.925,而AS2将以0.95马赫的速度在亚音速范围内巡航。在未来可以它称得上是速度最快的亚音速飞机,能够在马赫截止区域和超音速有效飞行。我们从纽约飞到洛杉矶,最快以一小时的速度到达。

  在波音的支持下,Aerion计划推进供应商公告,并在夏末选定AS2的最终组装地点。这将是“超音速飞机设计、生产和支持的全球卓越中心”。未来需要更多的资金来通过飞行测试和认证。

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