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超音速飞机革命究竟会发展到什么程度

每日动态 2020-10-23 09:36:46

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我们生活在一个技术日新月异的时代:无人驾驶汽车,无人机,人工智能。

然而,我们一直在飞行的管状亚音速客机在1960年代并不会错位。

以波音737为例。

具有50年历史的设计仍然是航空业的主力军之一。

不断壮大:最新版本的波音737 MAX有望在明年投入使用。

公平地说,尽管从外观上看,它看上去与早期版本相似,但数十年来的累积改进使今天的班机成为了一种更加复杂,高效和可靠的机器。

飞机制造是一项极度资本密集的活动,考虑到推出全新模型所带来的财务和技术风险,可以理解的是,航空业倾向于保留经过验证的概念。

但是,当前这一代客机达到极限的时间有多久?

从电力推进到高超音速,从美国国家航空航天局到私人企业家,对新型,真正突破性的飞机概念的追求一直在进行。

它有可能永远改变我们的航空旅行观念。

高压创新

以空中客车公司为例,它已经公布了其未来的飞机概念。

这并不是一个新的飞机计划,而是一个描述,如果将空客设想的所有未来技术结合起来以创造理想的客机,那将是可能的。

波音还在大西洋两岸与美国国家航空航天局(NASA)合作,在“新航空视野”计划的框架内研究许多未来主义飞机的概念。

SUGAR程序(代表亚音速超绿色飞机研究)提出了一些真正创新的空气动力和推进解决方案。

其中包括带有醒目的桁架支撑机翼的飞机和由液化天然气供气的混合气电推进系统。

寻找新的推进方式尤为重要,因为航空业仍然是少数几大主要行业之一,在这些行业中,替代化石燃料仍然是一项尚未解决的挑战。

太阳脉冲II飞行接近目的地国际_0_0221

太阳动力:合适的东西吗?

生物燃料可能会提供权宜之计,因为它们可以适应当前的发动机技术和供应基础设施。

但是,电动飞行吸引了一些有远见的人的注意力。

这项技术还处于起步阶段,但它却受益于企业家的热情和机智,与航空业初期的特立独行者不同。

通过相互竞争以打破下一个记录,他们为航空科学的发展做出了贡献。

在2015年,随着长翼的“太阳动力”号试图绕过太阳能发电,全球各地的车队都争着率先乘坐电动飞机穿越英吉利海峡。

美国宇航局(NASA)授予洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)2000万美元的合同,以制造更安静,高效,超音速的客机。

法国科学家和前游艇驾驶员拉斐尔·迪内利(Raphael Dinelli)也在今年晚些时候准备乘坐名为“爱若尔”(Eraole)的混合生物燃料-电动轻型飞机进行大西洋单人穿越。

他的飞机从太阳能中获取部分能量。如果成功的话,Eraole的衍生产品可能很快将批量生产用于私人航空市场。

超越繁荣

电动和混合动力飞机将使飞行更环保,但是速度呢?

大幅提高当前喷气客机的速度不可避免地要打破隔音屏障,这带来了一系列挑战,但并非全部都是技术挑战。

超音速飞行并不是全新的:协和飞机将大西洋两岸连接了三十多年,直到经济和政治问题导致其于2003年退役。

时尚的法英两国客机仍然是航空界的好奇心,是一项没有连续性或替代性的实验。

NASA一直特别积极地开发新一代更高效,更安静的超音速客机,以恢复商业超音速航空旅行的可行性。

波音通过“新航空视野”计划与波音公司就此类概念进行了合作,最近与洛克希德公司合作研究了安静的超音速技术(QueSST)。

关键是要找到一种方法来抑制飞机每突破声屏障就会产生的音爆。

例如,协和飞机只允许在海上航行时充分利用其超音速能力,从而大大限制了它可以服务的市场数量。

较低的音爆可能使未来的超音速客机在陆地上空飞行,从而大大增加了潜在市场。

但是,速度仍然会付出代价。这就是为什么超音速卷土重来的原因可能始于最有能力为此付出代价的人。

该Aerion公司,一个内华达州的私人飞机制造商,和空客在超音速私人飞机时,Aerion AS2已经开始工作。

预计将在未来十年内开始服役,它将能够以1.6马赫的速度运载多达12名乘客。

高超音速炒作

一旦突破了声屏障,为什么不加倍?

尽管仍比当今航空业的实际情况更接近科幻小说,但从欧洲到日本的一些研究组织都在涉足高超音速飞行。

我们正在谈论的是速度比声音快5至8倍的飞机。

实际上,这些革命性的概念飞机-像Lapcat和Hikari这样的名字-距离我们已经有几十年了,但是它们开始出现的可能性非常大。

高超音速领域最雄心勃勃的概念之一是由德国航空航天中心(DLR)开发的SpaceLiner 。

SpaceLiner将空间技术应用于民航,以达到高达25马赫的速度,足以在90分钟内从伦敦到达澳大利亚。

为了达到惊人的速度,SpaceLiner将其乘客带到了太空的边缘。

实际上,这是一个两阶段的概念,让人想起现已退休的航天飞机。

助推器将民用载物台带到大约80公里的高度,乘用车在此自行脱离,最多可将50名乘客运送到地球的另一侧。

德国航空航天中心(DLR)的概念飞机SpaceLiner的艺术家效果图

SpaceLiner:到达空间边缘并返回。

由德国航空航天中心(DLR)提供

根据严格的安全要求,客舱还可以兼作救援舱。

助推器和胶囊均可完全重复使用,这是控制成本的基本要求。

这是SpaceX和新兴的私人太空工业也很好理解的一个原则,该行业还致力于开发可重复使用的航天器。

DLR德国太空中心的研究员Olga Trivailo博士说,SpaceLiner也是一种环保概念,它使用液态氢和液态氧的火箭推进剂混合物在燃烧时仅产生水蒸气。

因此,氢具有作为非化石燃料替代品的潜力,尽管首先,主要由于新的基础设施要求,需要找到一种方法来管理与煤油相比的相关较高成本。

DLR不来梅太空系统研究所太空发射器系统分析部门负责人Martin Sippel博士说,可以合理地预期在未来35至50年内氢推进剂的广泛使用和实施。

仿生小屋

虽然很难预料未来将使用哪种不同的方法来处理飞机,但似乎有一点可以肯定:航空旅行体验将得到改变。

人体工程学和照明方面的改进(例如今天在最新飞机上发现的改进)只是对未来的预兆。

即使空中客车公司只是部分地实现了由天然,智能材料制成的,能够满足每位乘客需求的“仿生智能机舱”的愿景,但改进的空间仍然很大。

然而,自相矛盾的是,由于空气动力学的要求,未来的超音速和高超音速飞机很可能没有窗户。

需要弥补窗户的不足以及它打开的座椅解决方案,很可能会激发新一波的创新浪潮,这将进一步重新定义飞行中的体验。

未来的飞机肯定会以更快,更绿色,更舒适的方式将我们带到目的地。

无法保证的是,我们仍将获得靠窗的座位。

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