Смешанное тело крыла ( BWB ), также известный как смешанное тело или гибридное крыло тело ( HWB ), является неподвижным крылом самолета , не имеющий четкой разделительной линии между крылами и основным корпусом корабля. [1] Самолет имеет четкие конструкции крыла и корпуса, которые плавно сливаются друг с другом без четкой разделительной линии. [2] Это контрастирует с летающим крылом , у которого нет отдельного фюзеляжа , и подъемным телом , у которого нет отдельных крыльев . Дизайн BWB может быть или не быть бесхвостым .
Основным преимуществом BWB является уменьшение площади смачивания и сопутствующего сопротивления формы, связанного с обычным соединением крыла с корпусом. Ему также может быть придано широкое аэродинамическое тело, позволяющее всему аппарату создавать подъемную силу и, таким образом, уменьшать размер и сопротивление крыльев.
Конфигурация BWB используется как для самолетов, так и для подводных планеров .
История [ править ]
В начале 1920-х годов Николас Воеводский разработал теорию BWB и после испытаний в аэродинамической трубе был построен Westland Dreadnought . Он остановился во время своего первого полета в 1924 году, серьезно травмировав пилота, и проект был отменен. Идея была предложена снова в начале 1940-х годов для проекта авиалайнера Miles M.26, и для его исследования был построен исследовательский прототип M.30 "X Minor". Опытный образец перехватчика McDonnell XP-67 также летал в 1944 году, но не оправдал ожиданий.
НАСА вернулось к этой концепции в 1990-х годах с искусственно стабилизированной 17-футовой (5,2 м) моделью (масштаб 6%) под названием BWB-17, построенной Стэнфордским университетом , которая была запущена в 1997 году и показала хорошие характеристики управляемости. [3] : 16 С 2000 года НАСА продолжило разработку дистанционно управляемой исследовательской модели с размахом крыльев 21 фут (6,4 м).
НАСА также совместно изучило проекты BWB для беспилотного летательного аппарата Boeing X-48 . [4] Исследования показали, что авиалайнер BWB, перевозящий от 450 до 800 пассажиров, может обеспечить экономию топлива более чем на 20 процентов. [3] : 21
Airbus изучает конструкцию BWB как возможную замену семейству A320neo . В июне 2019 года в рамках программы MAVERIC (Модель самолета для проверки и экспериментирования надежных инновационных средств управления) впервые поднялась в воздух суб-модель, которая, как надеется Airbus, поможет сократить выбросы CO 2 на 50% по сравнению с 2005 годом. уровни. [5]
Характеристики [ править ]
Форма BWB сводит к минимуму общую смачиваемую площадь - площадь поверхности обшивки самолета, тем самым снижая сопротивление обшивки до минимума. Это также создает утолщение корневой зоны крыла, что обеспечивает более эффективную конструкцию и меньший вес по сравнению с обычным самолетом. НАСА также планирует интегрировать реактивные двигатели со сверхвысокой степенью байпаса (UHB) в корпус с гибридным крылом. [6]
Широкие внутренние пространства, созданные слиянием, создают новые структурные проблемы. НАСА изучает обшивку из композитного углеродного волокна с обшивкой из пенопласта с целью создания непрерывного пространства в кабине. [7]
Обычный трубчатый фюзеляж несет 12-13% общей подъемной силы по сравнению с 31-43%, которую несет центральная часть в BWB, где конфигурация промежуточного подъемно-фюзеляжа, лучше подходящая для узкофюзеляжных авиалайнеров, будет нести 25-32% за 6,1% - Повышение топливной экономичности на 8,2% . [8]
Возможные преимущества [ править ]
- Значительные преимущества полезной нагрузки в стратегических воздушных перевозок , грузовых авиаперевозок , [9] и дозаправку роли
- Повышенная топливная эффективность - на 10,9% лучше, чем у обычного широкофюзеляжного автомобиля [8]
- Низкий уровень шума - звуковое моделирование НАСА показывает снижение на 15 дБ по сравнению с самолетами класса Boeing 777 [10], в то время как другие исследования показывают снижение на 22–42 дБ ниже уровня 4 , в зависимости от конфигурации. [1]
Возможные недостатки [ править ]
- Эвакуация BWB в аварийной ситуации может быть проблемой. Из-за формы самолета компоновка сидений будет театральной, а не трубчатой. Это накладывает ограничения на количество выходных дверей. [11] [12]
- Пассажиры могут не захотеть сидеть в помещениях без окон. [13]
- Пассажиры, сидящие по краям салона, могут чувствовать себя некомфортно во время крена крыла. [13]
- Центральный кессон крыла должен быть высоким, чтобы его можно было использовать в качестве пассажирского салона, а для балансировки требуется больший размах крыла. [14]
- BWB имеет больший вес пустого для данной полезной нагрузки и может быть неэкономичным для коротких миссий продолжительностью около четырех или менее часов. [14]
- Большой размах крыла может быть несовместим с инфраструктурой некоторых аэропортов и повлиять на быструю загрузку груза, что потребует изменения инфраструктуры. [14]
- Модификация конструкции для создания вариантов других размеров обходится дороже, чем у обычного фюзеляжа и крыла, которые можно легко растягивать или сжимать. [14]
Список самолетов со смешанным крылом [ править ]
Тип | Страна | Учебный класс | Роль | Дата | Положение дел | Нет. | Примечания |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Airbus Maveric | Европа | БПЛА | Экспериментальный | 2019 г. | Прототип | 1 | [15] [16] |
Боинг Х-45 | Соединенные Штаты Америки | БПЛА | Экспериментальный | 2002 г. | Прототип | 2 | |
Боинг Х-48 | Соединенные Штаты Америки | БПЛА | Экспериментальный | 2007 г. | Прототип | 2 | |
Локхид А-12 , М-21 и YF-12 | нас | Jet | Разведка | 1962 г. | производство | 18 | YF-12 был прототипом перехватчика |
Локхид SR-71 Блэкберд | нас | Jet | Разведка | 1964 г. | производство | 32 | |
Макдоннелл XP-67 | Соединенные Штаты Америки | Пропеллер | Истребитель | 1944 г. | Прототип | 1 | Профиль Aerofoil сохранен повсюду. |
Miles M.30 | Великобритания | Пропеллер | Экспериментальный | 1942 г. | Прототип | 1 | |
Rockwell B-1 Lancer | Соединенные Штаты Америки | Jet | Бомбардировщик | 1974 г. | Производство | 104 | Крыло изменяемой стреловидности |
Туполев Ту-160 | СССР | Jet | Бомбардировщик | 1981 г. | Производство | 36 | Крыло изменяемой стреловидности |
Туполев Ту-404 | Россия | Пропеллер | Авиалайнер | 1991 г. | Проект | 0 | Одна из двух изученных альтернатив |
Вестленд Дредноут | Великобритания | Пропеллер | Транспорт | 1924 г. | Прототип | 1 | Почтовый самолет. Профиль Aerofoil сохранен повсюду. |
В популярной культуре [ править ]
Научно-популярный концепт-арт [ править ]
Концептуальная фотография коммерческого самолета со смешанным крылом появилась в ноябрьском номере журнала Popular Science за 2003 год . [17] Художники Нил Бломкамп и Саймон ван де Лагемаат из Embassy Visual Effects создали фотографию для журнала, используя программное обеспечение для компьютерной графики, чтобы изобразить будущее авиации и авиаперелетов. [18] В 2006 году изображение было использовано в рассылке по электронной почте, в которой утверждалось, что компания Boeing разработала авиалайнер на 1000 пассажиров («Боинг 797») с «радикальной конструкцией смешанного крыла», и компания Boeing опровергла это утверждение. [19] [20] [21]
См. Также [ править ]
- Аврора D8
- Самолет Flying-V
- Список летающих крыльев
- Подъемное тело
- Silent Aircraft Initiative , исследование BWB
Ссылки [ править ]
- ^ a b Рассел Х. Томас, Кейси Л. Берли и Эрик Д. Олсон (2010). «Оценка шума системы самолета с гибридным крылом и аэроакустическими экспериментами на силовой установке» (PDF) . Проверено 26 января 2013 года . Презентация, заархивированная 16 мая 2013 г., на Wayback Machine.
- ^ Крейн, Дейл. Словарь авиационных терминов, третье издание . Ньюкасл, Вашингтон: Авиационные материалы и академические науки, 1997. ISBN 1-56027-287-2 . п. 224.
- ^ a b Либек, Р. Х. (январь – февраль 2004 г.). «Конструкция дозвукового транспортера смешанного крыла» . Журнал самолетов . 41 (1): 10–25. DOI : 10.2514 / 1.9084 .
- ^ "Полет в будущее". Архивировано 4 декабря 2012 года на Wayback Machine Boeing , 7 августа 2012 года. Дата обращения: 23 ноября 2012 года.
- ^ Reim, Garrett (11 февраля 2020). «Airbus изучает конструкции авиалайнеров со смешанным крылом, чтобы снизить расход топлива» . Flight Global .
- ^ Майкл Braukus / Kathy Barnstorff (7 января 2013). "Зеленые авиационные исследования НАСА переходят на вторую передачу" . НАСА . Проверено 26 января 2013 года .
- ^ Bullis, Кевин (24 января 2013). «НАСА продемонстрировало производственный прорыв, который позволит увеличить масштабы самолетов с гибридным крылом» . Обзор технологий Массачусетского технологического института .
- ↑ a b Грэм Уорвик (22 августа 2016 г.). «Поиск сверхэффективных конструкций для небольших авиалайнеров» . Авиационная неделя и космические технологии .
- ^ Уорик, Грэм. «Boeing работает с авиакомпаниями над коммерческими грузовыми самолетами со смешанным крылом». Flight International , 21 мая 2007 г.
- ↑ Warwick, Graham (12 января 2013 г.). "Услышь это - BWB тиха!" . Авиационная неделя .
- ^ ER Galea; Л. Филиппидис; З. Ван; П. Дж. Лоуренс; Дж. Эвер (2011). «Эвакуационный анализ конфигураций самолетов с комбинированным корпусом из 1000+ сидений: компьютерное моделирование и полномасштабный эксперимент по эвакуации». Динамика пешеходов и эвакуации . С. 151–61. DOI : 10.1007 / 978-1-4419-9725-8_14 . ISBN 978-1-4419-9724-1.
- ↑ Galea, Ed. «Анализ эвакуации самолетов с комбинированным корпусом на 1000+ мест» . evacmod.net (видео) . Проверено 25 августа 2015 года .
- ^ a b «Боинг не убедил в конструкции самолета со смешанным крылом» . Институт инженеров-механиков . 16 июня 2015 года.
- ^ a b c d «Не ищите в ближайшее время коммерческий самолет BWB, - говорит глава компании Boeing по будущим самолетам» . Leeham News . 3 апреля 2018 г.
- ^ «Airbus представляет свой демонстрационный образец самолета со смешанным крылом» , Airbus, 11 февраля 2020 г. (последнее посещение - 18 февраля 2020 г.)
- ^ Кэролайн Делберт; «Сможем ли мы когда-нибудь полететь на этом самолете с« смешанным крылом »? Airbus построил прототип, чтобы выяснить это» , Popular Mechanics, 13 февраля 2020 г. (последнее посещение - 18 февраля 2020 г.)
- ^ «Будущее полета». Popular Science, ноябрь 2003 г.
- ^ «Будущий полет: Галерея следующего века в авиации». PopSci.com, 15 октября 2003 г. Дата обращения : 22 ноября 2012 г.
- ^ "Новый Боинг 797 Гигант" Смешанное Крыло "Пассажирский авиалайнер-фантастика!" . TruthOrFiction.com . 17 марта 2015 г.
- ↑ Christensen, Brett M. "Boeing 797 Hoax" Hoax-Slayer, 19 апреля 2012 г. Дата обращения: 22 ноября 2012 г.
- ^ Baseler, Рэнди. «Авиапочта». Блоги Boeing: Randy's Journal, 1 ноября 2006 г. Дата обращения: 22 ноября 2012 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Эл Бауэрс (16 сентября 2000 г.). «Корпус со смешанными крыльями: вызовы дизайна для 21 века» . Крыло - это вещь .
- В. Мукхопадхьяй, НАСА в Лэнгли (апрель 2005 г.). «Конструкция фюзеляжа со смешанным крылом (BWB) для снижения веса» (PDF) . Конференция AIAA .
- « „ Смешанное крыло“судно проходит в аэродинамической трубе испытания» . Новый ученый . 14 ноября 2005 г.
- « ' Бесшумный самолет': как это работает» . BBC. 6 ноября 2006 г.
- Р. Вос, FJJMM Geuskens, MFM Hoogreef, TU Delft (апрель 2012 г.). «Новая концепция структурного дизайна для кабин со смешанным крылом» . Конференция AIAA .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- Крэнфилдский университет (4 мая 2012 г.). "A Blended Wing Body Concept" - через YouTube.
- «Особенности X-48» . НАСА. 18 апреля 2013 г.
- Йорг Фухте, Тилль Пфайфер, Пьер Давид Чампа, Бьорн Нагель, Фолькер Голлник, DLR (сентябрь 2014 г.). «Оптимизация коммерческого пространства смешанного корпуса крыла» (PDF) . Конгресс Международного совета авиационных наук .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )