来自政府,商业和大学竞技场的航空航天创新者正在开发技术,这些技术将使超音速飞行在可能的土地上,大大减少了世界上任何地方的旅行时间。通过这些进步,工程师还正致力于使飞机更加环保,消除有毒排放,减少飞行所需的能量。

美国宇航局的安静超音速飞机

NASA几十年来,已经努力研究Sonic Booms - 其中的响度被认为是为陆上商业超声波飞机实现未来的关键障碍。当原子能机构的X-59安静的超音速技术(Quesst)飞机在2022年浏览天空时,将未来更接近现实,以展示以超音速飞行的第一步,同时将Sonic Boom降低到声波砰砰声。

低爆飞行演示任务有两个目标:1)设计和制造一架有人驾驶的大型超音速x -飞机,采用降低音爆响度的技术;2)驾驶X-plane飞越选定的美国社区,收集人们对低空飞行的反应数据,并将这些数据提交给美国和国际监管机构。

使用此数据,基于新的基于声音飞行的规则,通过采用,这将为新的商业货物和乘客市场开门,以提供更快的空气旅行。超音速旅行将使美国海岸到海岸飞行的时间从5小时从575英里每小时到2 /小时的2 /小时。

NASA预计最初的航班,以证明性能和安全性将需要大约九个月。一家飞行员将飞行96.8英尺长的29.5英尺宽的X-59飞机,由单个喷射发动机提供动力。

飞机的设计研究速度将是马赫1.42,或940英里/小时,飞行55,000英尺。在这次航班的成功结束时,美国宇航局将于2023年初正式从洛克希德马丁搬运飞机。当时,美国宇航局将在超音速试验范围内飞行X-59,以证明这项技术工作的设计,飞机性能在真正的大气条件下强大,X-59在国家空域系统中是安全的。

美国国家航空航天局将使用尖端技术——最先进的地面记录系统——来测量莫哈韦沙漠的声音重击声。美国国家航空航天局已经与加州圣克拉拉的水晶仪器公司签订了合同,为高保真音爆提供一套记录系统——不久将是一种安静的音击——能够为该机构提供必要的数据,以验证X-59的声学特征。

NASA将利用晶体仪器接地记录系统(CI-GRS)收集与声波臂和声波块相关的时间,波形和光谱数据。CI-GR还将具有NASA安装自定义软件和算法的能力,以执行各种专业操作以进行实时声波块分析。

原子能机构将使用X-59收集关于低繁荣技术如何在2024年开始选择美国城市的公众验收方面的有效数据,并要求居民分享对X-59产生的声音的回应。然后,美国宇航局将对社区响应数据进行完全分析,以考虑有关土地上的安静超音速飞行的新的基于良好的规则,完全分析。这些规则可以使新的商业货物和乘客市场能够更快而不是出现的航空旅行。

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处女银河3架飞机

这幅图像捕获了在超音速飞行期间NASA X-59飞机概念的计算流体动力学模拟的瞬间。飞机上所示的颜色表示表面压力,蓝色压力较低,红色压力更高。围绕飞机周围的空间中所示的颜色表示气流速度,从蓝色(向零速度)到红色的更高速度。(图片:NASA / James C. Jensen)

维珍银河持有人正在与劳斯莱斯进行合作,为其高速商用飞机设计和开发发动机推进技术,这些飞机将以超越马赫3的速度飙升 - 比原始协和的平均Mach-2巡航速度快。

该公司正与美国联邦航空局合作,以确保设计从一开始就能产生实际影响。维珍银河——来自美国宇航局的代表——确认了其设计概念可以满足高层次的要求和任务目标。此前,美国宇航局与维珍银河公司签署了一项太空法案协议,在高速技术方面进行合作。该项目与美国宇航局的X-59 QueSST飞机有许多共同目标。双方都希望推动该行业进一步研究和开发高马赫a - b旅行。

飞行V在翅膀中包含乘客舱,货物储量和燃料箱,引入了平面的名称v形。

该设计的基本参数包括目标马赫3经过认证的三角翼飞机,可以在60,000英尺以上的海拔地区拥有9至19人,也能够合并定制舱布局以解决客户需求,包括业务或第一类。座位安排。飞机设计还旨在帮助利用最先进的可持续航空燃料。预计早期将可持续技术和技术在飞机设计中将其作为在航空社区其余部分采用的催化剂。

该设计围绕制造高速旅行实用,可持续,安全可靠,同时使客户体验成为首要任务。维珍银河正在为一系列操作场景设计飞机,包括长途商业航道上的乘客服务。飞机将像其他任何其他客机一样降落,预计将融入世界各地的现有机场基础设施和国际空域。

维珍银河正在与国际监管社区密切合作 - 包括美国FAA - 确保遵守安全和环境标准。

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干净的飞行v

维珍银河最初的高速飞机设计包括一个有针对性的Mach 3认证的三角翼飞机,容量为9至19人,高度高于60,000英尺。维珍银河正在使用Rollsroyce来设计和开发飞机的发动机推进技术。

由代尔夫特理工大学和荷兰皇家航空航天中心开发的flyv是一种高效能的远程飞机。客舱、货舱和油箱都被安置在机翼上,形成了“v”型机身,这架飞机因此得名。

在Flying-V - 最初是Tu Berlin Student Justus Benad的想法 - 设计不仅仅是空中客车A350,但它具有相同的翼跨度。这允许飞行V在机场使用当前的盖茨和跑道的基础设施。飞行v搭载相同数量的乘客和相同数量的货物。

根据Tu Delft的Flying-V的Project Roelof Vos博士,飞机设计有“椭圆形加压舱,允许有效的结构设计,具有足够的设计自由来允许适当的空气动力学整形。我们说,我们的初步计算表明,飞机比空中客车A350或波音787等现代宽体飞机的拖拽显着降低。““结构计算也表明,结构重量显着降低。基于这些研究,我们估计飞行V比空中客车A350为同一航班的空中客车A350消耗20%的燃料。“

VOS解释说飞行V没有单独的水平尾翼。“因此,它被翼的空气动力学中心的位置稳定,这在最尾骨的重心后面。”他解释说,螺距和滚动控制,“由舷外翼的后缘处的分段升级提供。横摆控制由舵提供,其中沿着小翼形。飞机的大扫角和低纵横比意味着在低速条件下需要相对较大的倾斜角度来获得足够的升力。换句话说,飞机进入着陆,鼻子升高相当高,就像协和一样。“

Boom超音速的序曲是一种超音速客机,建立在协和式飞机的遗产,通过更快,更高效和可持续的技术。

飞行动发动机位于机翼上方和后面;发动机进气仍然高于机翼的后缘。发动机位于客舱后面,减少了驾驶室的噪音。由于两个因素,社区噪声减少:风扇噪声由机翼部分屏蔽,排气噪声不再从机翼的下表面反射。

飞机的内部空间主要用于客舱、货舱和燃料箱。客舱配置为两级结构,可容纳314个乘客座位。乘客坐于V型车的两腿以及连接的中心车身。结构分析表明,需要在机身中以三面墙的形式进行结构加固:一个在V形翼柱的开始,一个在飞机的对称面上。在这些墙壁(十字)通道位置的大切口允许这些结构组件无缝集成在机舱内。

混纺机翼体(BWB)飞机布局与低温氢罐和生物燃料储存。

飞行v的外部设计确保了更少的燃料消耗。内部的轻质结构也将有助于这一点;例如,该设计中使用的“普通”座位比目前长途航班上使用的典型座位轻4公斤。

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一个安静的“繁荣”

Overture - Boom Supersonic - 是第一个在持久的超音速飞行时代新时代的班车,通过更快,更高效和可持续的技术建立协和的遗产。

作为100%碳中性的Overture,可以在3个半小时而不是6个半小时到伦敦的88名乘客,而不是6个半小时,从巴黎到蒙特利尔在不到4小时而不是7小时,而且从洛杉矶到悉尼8½小时而不是14个半小时。飞机的高度高达60,000英尺,使乘客能够看到上方的空间的黑暗和下面的地球的曲率。Overture将能够通过超声波速度来执行飞行的所有阶段,没有加大速度。

Overture的发动机可以使用可持续的航空燃料,而且这架飞机在设计时考虑到了飞机的报废循环利用。该公司的目标是与亚音速商务舱类似的单座燃油效率,充分利用发动机和机身设计方面的技术进步。

该公司的目标是到2022年打造Overture, 2025年推出,2029年开始搭载乘客。

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继续使用干净的飞机

今天的飞机大部分是带有机翼的圆柱形机身;这种设计已经使用了几十年。一个由欧盟资助的财团正在开发一种名为AHEAD(飞机发展先进混合动力引擎)的替代飞机设计。

前方飞机具有一体的翼形和机身,称为混合翼体(BWB)设计。最小化抵抗(或拖动)是飞机设计中的主要挑战之一。克服拖累需要电力,这导致更大的燃料消耗。

Sabre空气呼吸火箭发动机可以从零到五倍推动到大气中声音速度的飞机。(反应发动机)

前方涉及完全新的发动机设计 - 使用两个不同的燃烧系统的混合动力车发动机。第一燃烧器燃烧低温氢或液化天然气(LNG),第二燃烧器燃烧煤油或生物燃料。通过使用两个不同的燃烧器和燃料系统,发动机的总效率增加和排放减少。利用BWB,在飞机内可获得更大的空间,从而使得可以携带圆柱形燃料箱以存储低温燃料。

发动机的特征是使用反向旋转风扇。产生大部分发动机推力的大型风扇由两排叶片构成,沿相反方向旋转。这种设计的优点是进一步提高发动机效率。

AHEAD的设计载客量约为300人。较短和较宽的机身使其空气动力学效率高于传统的圆柱形机身飞机。与先进的混合动力发动机相结合,多燃料BWB能够降低CO2与传统波音777-200er飞机相比,发射约65%。推出飞机的时间表为2050。

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伦敦到澳大利亚:一日游?

英国空间机构认为有可能。政府机构一直与私营公司合作,探索超音速旅行的新领域。其中一家合作伙伴公司,反应发动机正在开发出一种发动机,即英国空间机构认为可能会从澳大利亚从澳大利亚举行一日游。

该公司采用三大推进工程师创立,该公司正在开展协同风险空气呼吸火箭发动机(SABER)推进系统,可以将飞机从零到五倍推动到大气中声音的速度。反应发动机认为它有可能重新定义空气和空间旅行。

SABRE的特色是一个预冷器——发动机的一部分,可以快速冷却进入的空气(1000°C到环境温度),使发动机能够以比现有发动机更高的速度运行。预冷却器已经在地球大气层中以5马赫的速度被验证。SABRE的热交换器和氢预燃烧器子系统为发动机的核心提供热能和空气。

SABER子系统正在基于地面演示中正在进行测试和验证。

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本文首次发表于《华尔街日报》2021年5月号金宝搏官网杂志。

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