N+3代飛機-基本資料
NASA的航空研究局提出過3代飛機的發展理念:
N代表了2008年進入服役的目前一代飛機。波音787可作為代表。
N+1是指下一代常規構型飛機,2015年左右服役,N+2為先進構型飛機,2020-2025年左右服役的飛機,N+3為大幅改進的飛機,2030至2035年左右服役。每代飛機都有相對目前裝備CFM56發動機的737的降噪、減排、油耗、機場跑道長度的目標。
對於N+3代飛機,其目標是:噪聲比3級標準(Stage 3)減小81分貝,NOX排放降低80%,油耗降低70%並能在小型機場起降。相比於目前的波音737,NASA的航空研究局計畫要求N+1代飛機的燃油消耗率降低33%,N+2代飛機降低40%,N+3代降低高達70%。
N+3代飛機-部件結構
機體外形N+3代飛機具有一種三角形混合機翼,能減少表面面積,表現提升20%。較少的表面面積意味著較少的阻力,相應地提高了燃油效率。
發動機將N+3代飛機發動機置入機身上部也能夠提高燃油效率和降低噪聲。這可以減少阻力,吸收地面噪聲。最大的挑戰是如何設計進風口以使機身氣流最大化。
客艙N+3代飛機加寬的機身將被如圓形劇場一般放置長而寬的座椅。靠窗的座椅將減少,但是通過寬敞豪華的內飾設計得以補償,如飛機休息廳、觀景區域或者座椅靠背虛擬窗戶。
調節系統N+3代飛機混合機翼已被測試多年,但是,因為調節系統的缺乏導致不穩定顫動。波音公司的解決之道:在機翼上安裝近24個調節閥,並以電腦控制系統協調操作。
N+3代飛機-研發過程
美國6支研究團隊已贏得契約開發未來亞音速和超音速飛機的概念和確定關鍵技術,以幫助NASA建立未來20年航空研究計畫。這些研究將開發滿足25至30年後服役的飛機環境和性能目標的概念,即領先目前民用飛機3代的“N+3”代飛機。這6份研究先進概念的契約是NASA希望從工業界獲取能滿足噪聲、排放、油耗和機場跑道長度的N+3代飛機新想法的支持性研究,NASA目的是讓工業界告訴NASA未來的方向並投資發展有關技術。
NASA N+1代研究將在2010至2011年結束,以便為工業界開始下一代窄體機研製提供支持。N+2和N+3代研究的對象是尚未準備好在產品研製中使用的技術。
N+2代工作重點在機身/推進系統一體化概念,如能提供能力和效率的翼身融合體飛機。
N+3代研究將更超前。這6份第1階段契約每份價值約200萬美元,有效期18個月,其中4份與亞聲速固定翼概念有關。2份契約與超聲速飛機研究有關,其N+3目標著重關注顯著降低機場噪聲和聲爆。NASA仍在草擬旋翼機N+2和N+3代目標,並在計畫開展類似研究。
N+3代飛機-研究方向
4支亞聲速研究團隊分別由波音、GE航空公司、麻省理工學院(MIT)和諾斯羅普·格魯門公司領導。超聲速研究則分別由波音和洛克希德·馬丁公司領導。
在項目第1階段,每隻團隊將開發未來場景並定義先進概念,然後使用上述成果確定關鍵技術並進行優先權排序。在為這些技術風險評估後向NASA交付任務路線圖和發展時間表,以幫助NASA確定未來工作計畫。這些研究團隊的研究重點不盡相同。
GE領導賽斯納、喬治亞理工學院參加的團隊將關注在小型社區機場執行點對點服務的具有短距起降性能的10至30座小型飛機。其設計概念之一類似採用開式轉子(open-rotor)發動機的賽斯納“獎狀君主”(Citation Sovereign)公務機。
MIT將與極光飛行科學公司(Aurora Flight Sciences)、Aerodyne Research、普·惠公司及波音鬼怪工程隊一道研究150至200座“737替換型”飛機的發展。待評價概念包括液態天然氣燃料飛機和分散式多發動機推進系統。諾·格公司、Tufts大學、Sensis、Spirit 航空系統公司(Spirit AeroSystems)和羅·羅公司將探索更大的短距起降飛機先進概念。
波音鬼怪工程隊亞聲速超綠色飛機研究(Sugar)開始將對各類大小的飛機進行研究,隨後與NASA一起選擇特定概念進行詳細分析。其研究內容包括無後掠帶支撐桿機翼,其展弦比大、層流控制能提供比如今的後掠機翼更好的氣動效率,這一概念能降低油耗,不過飛機飛行速度較低。對於入選的概念,將開發一套技術並針對N+3代噪聲、排放、油耗和機場性能目標進行評價。
超聲速研究超聲速研究方面的研究重點在確定技術而非各種概念,主要是低聲爆超聲速研究。研究過程中研究團隊將開發任務路線圖和時間表,以幫助確定超聲速運輸機的發展。第1階段結束後,NASA計畫從6支團隊中選擇數支開始N+3代概念的資助技術研究。