Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Компьютерная модель Боинга Х-48
НАСА прототип самолета смешанного крыла

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 отчетливые конструкции крыла и корпуса, которые плавно переходят друг в друга 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 дредноут Westland . 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 Miles 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 конструкции 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 ]

Спектр концепций конструкции самолетов. Слева направо: обычный авиалайнер ( Boeing 757 ), корпус со смешанным крылом ( B-1 Lancer ), летающее крыло с выпуклыми обтекателями ( B-2 Spirit ) и почти чистое летающее крыло ( Northrop YB-49 ).

Форма BWB сводит к минимуму общую смачиваемую площадь - площадь поверхности обшивки самолета, тем самым уменьшая 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 для 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, более подходящая для узкофюзеляжных авиалайнеров, будет нести 25-32% при 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 для самолетов класса Boeing 777 [10], в то время как другие исследования показывают снижение на 22–42 дБ ниже уровня Этапа 4 , в зависимости от конфигурации. [1]

Возможные недостатки [ править ]

  • Эвакуация BWB в аварийной ситуации может быть проблемой. Из-за формы самолета планировка 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 на краях 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]
  • Крыло большего размера может быть несовместимо с инфраструктурой некоторых аэропортов и повлиять на быструю загрузку груза, что потребует изменения инфраструктуры. [14]
  • Модификация конструкции для создания вариантов других размеров обходится дороже по сравнению с обычным фюзеляжем и крылом, которые можно легко растянуть или сжать. [14]

Список самолетов со смешанным крылом [ править ]

ТипСтранаУчебный классРольДатаПоложение делНет.Примечания
Airbus MavericЕвропаБПЛАЭкспериментальный2019 г.Прототип1[15] [16]
Боинг Х-45Соединенные Штаты АмерикиБПЛАЭкспериментальный2002 г.Прототип2
Боинг Х-48Соединенные Штаты АмерикиБПЛАЭкспериментальный2007 г.Прототип2
Локхид А-12 , М-21 и YF-12насJetРазведка1962 г.производство18YF-12 был прототипом перехватчика
Локхид SR-71 БлэкберднасJetРазведка1964 г.производство32
Макдоннелл XP-67Соединенные Штаты АмерикиПропеллерИстребитель1944 г.Прототип1Профиль Aerofoil сохранен повсюду.
Miles M.30ВеликобританияПропеллерЭкспериментальный1942 г.Прототип1
Rockwell B-1 LancerСоединенные Штаты АмерикиJetБомбардировщик1974 г.Производство104Крыло изменяемой стреловидности
Туполев Ту-160СССРJetБомбардировщик1981Производство36Крыло изменяемой стреловидности
Туполев Ту-404РоссияПропеллерАвиалайнер1991 г.Проект0Одна из двух изученных альтернатив
Вестленд ДредноутВеликобританияПропеллерТранспорт1924 г.Прототип1Почтовый самолет. Профиль Aerofoil сохранен повсюду.

В популярной культуре [ править ]

Научно-популярный концепт-арт [ править ]

Изображение "Боинга 797" из журнала Popular Science , 2003 г.

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 авиаперевозок. [18] В 2006 году это 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 ]

  1. ^ 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
  2. ^ Крейн, Дейл. Словарь авиационных терминов, третье издание . Ньюкасл, Вашингтон: Авиационные материалы и академические науки, 1997. ISBN 1-56027-287-2 . п. 224. 
  3. ^ 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 .
  4. ^ "Полет в будущее". Архивировано 4 декабря 2012 года на Wayback Machine Boeing , 7 августа 2012 года. Дата обращения: 23 ноября 2012 года.
  5. ^ Reim, Garrett (11 февраля 2020). «Airbus изучает конструкции авиалайнеров со смешанным крылом, чтобы снизить расход топлива» . Flight Global .
  6. ^ Майкл Braukus / Kathy Barnstorff (7 января 2013). "Зеленые авиационные исследования НАСА переходят на вторую передачу" . НАСА . Проверено 26 января 2013 года .
  7. ^ Bullis, Кевин (24 января 2013). «НАСА продемонстрировало производственный прорыв, который позволит увеличить масштабы самолетов с гибридным крылом» . MIT Technology Review .
  8. ↑ a b Грэм Уорвик (22 августа 2016 г.). «Поиск сверхэффективных конструкций для небольших авиалайнеров» . Авиационная неделя и космические технологии .
  9. ^ Уорик, Грэм. «Boeing работает с авиакомпаниями над коммерческими грузовыми самолетами со смешанным крылом». Flight International , 21 мая 2007 г.
  10. ↑ Warwick, Graham (12 января 2013 г.). «Услышь это - BWB тиха!» . Авиационная неделя .
  11. ^ ER Galea; Л. Филиппидис; З. Ван; П. Дж. Лоуренс; Дж. Эвер (2011). "Анализ эвакуации 1000+ сидений самолетов с комбинированным корпусом корпуса: 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.
  12. ↑ Galea, Ed. «Анализ эвакуации самолетов с комбинированным корпусом на 1000+ мест» . evacmod.net (видео) . Проверено 25 августа 2015 года .
  13. ^ a b «Боинг не убедил в конструкции самолета со смешанным крылом» . Институт инженеров-механиков . 16 июня 2015 года.
  14. ^ a b c d «Не ищите в ближайшее время коммерческий самолет BWB, - говорит глава компании Boeing по будущим самолетам» . Лихам Новости . 3 апреля 2018 г.
  15. ^ «Airbus представляет свой демонстрационный образец самолета с комбинированным крылом» , Airbus, 11 февраля 2020 г. (последнее посещение - 18 февраля 2020 г.)
  16. ^ Кэролайн Делберт; «Сможем ли мы когда-нибудь летать на этом самолете с« смешанным крылом »? Airbus построил прототип, чтобы выяснить это» , Popular Mechanics, 13 февраля 2020 г. (последнее посещение - 18 февраля 2020 г.)
  17. ^ «Будущее полета». Popular Science, ноябрь 2003 г.
  18. ^ «Будущий полет: Галерея следующего века в авиации». PopSci.com, 15 октября 2003 г. Дата обращения : 22 ноября 2012 г.
  19. ^ "Новый Боинг 797 Гигант" Смешанное крыло "Пассажирский авиалайнер-фантастика!" . TruthOrFiction.com . 17 марта 2015 года.
  20. ↑ Christensen, Brett M. "Boeing 797 Hoax" Hoax-Slayer, 19 апреля 2012 г. Дата обращения: 22 ноября 2012 г.
  21. ^ 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 смешанным крылом: проблемы дизайна для 21 века» . Крыло - это вещь .
  • В. Мухопадхьяй, 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.
  • « „ Тихий 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 )
  • Cranfield University (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 )