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超音速客机何时再出发

2013年08月16日 15:49
来源:科技日报

波音公司研制的超音速客机的模型,尺寸为实物的1.79%。照片透过美国宇航局位于俄亥俄州的格伦研究中心超音速风洞的窗户拍摄。

1976年1月21日,协和式飞机上演处女航。

文·本报记者王婷婷综合报道

 

 

日前,有媒体报道,美国宇航局开始对波音公司研制的超音速客机的模型进行测试。这种超音速客机堪称“协和式飞机之子”,有望填补协和式飞机2003年11月退役后留下的空白。

早些时候媒体报道显示,当新一代超音速客机问世后,从伦敦飞到悉尼只需花4个小时。相比目前这两地间20小时10分的飞行时间,它意味着飞机将以每小时2485英里的速度在空中飞行。

 

 

超音速客机是指其速度比音速(音速约为每秒钟340米)快的民航客机。根据飞机的速度,机翼的形状也是多种多样的,如长方形、梯形、三角形等。低速飞行的小型飞机,机翼一般为长方形。这种机翼有着面积较大、便于制造等优点。大型的高速飞机普遍采用后掠的梯形机翼,超音速飞机则采用三角机翼。

有报道形容协和超音速飞机的飞行姿态犹如鲲鹏展翅——它不像普通客机那样使用后掠翼,而是使用三角翼;细长的机身旨在把飞行产生的阻力减到最小,纵向设计的油箱系统飞机更能很好地适合高速飞行。

对于超音速飞机来说,困扰它们的最大问题之一就是当速度达到1马赫(物体运动的速度与音速的比值为马赫或马赫数)时,就会出现音爆现象。所谓的音爆就是当物体速度达到音速时,声波会相互干扰和影响,从而产生音爆。在速度大约达到每小时1225公里时,冲击波相互挤压会产生爆炸声。在极端的环境下,音爆发生后并持续达60秒钟,就足以震碎地面的窗户玻璃。

正是由于会在飞行过程中产生音爆,商用超音速飞机目前不准在陆地上空飞行。而前文提到的对波音超音速客机模型的测试在NASA位于俄亥俄州克利夫兰的格伦研究中心进行,用以确定能否降低音爆。

 

2010年,媒体曾报道美国一款“超音速绿色飞机”。这款飞机设计方案可以应用于未来超音速喷气式飞机的研制。该方案的关键性创新就是采用了倒“V”字型引擎,这种引擎可以大大降低音爆所产生的影响。

据报道,倒“V”字型引擎的工作原理有点类似赛车上的导流板,用于改善气流和减小音爆。协和式超音速飞机为了达到如此高的速度,必须要携带大量的燃油,同时还会喷出一氧化二氮。尽管有关公司没有透露这款“超音速绿色飞机”的具体工作原理,但是模拟实验显示,飞行中音爆所带来的影响已明显降低,而且飞机可以飞得更远,燃油利用效率更高。

 

 

作为唯一实现过商业化飞行的超音速客机,协和式客机曾经延续了几十年的辉煌。

1969年,第一架协和超音速客机诞生,并于1976年1月21日投入商业飞行。协和式超音速客机是世界上唯一投入航线上运营的超音速商用客机。协和式飞机一共只生产了20架。英国航空公司和法国航空公司使用协和式飞机运营跨越大西洋的航线。

自从1969年首航以来,从未发生任何事故,使协和号获得了全球最安全的客机的名声。协和号票价高昂,一张伦敦至纽约的来回票要价逾9000美元,亲自搭乘协和号班机往返欧美大陆成为许许多多人自幼以来的梦想。

由于超音速的飞行速度,飞机从欧洲到纽约的航程只需要不到三个半小时,且因为伦敦、纽约时差超过四个小时,所以搭乘协和号的旅客最喜欢说:“我还没出发就已经到了”。

 

2000年7月25日,协和号客机班机AF4590在进行起飞时辗过了跑道上另一架美国大陆航空的DC-10脱落的小铁条,造成爆胎,而轮胎破片以超过音速的高速击中机翼其中的油箱。之后引发失火,导致飞机于起飞数分钟后即爆炸坠毁于机场附近的旅馆。

这是协和号服役期间唯一的一次的失事。也是有史以来第一架超音速喷气式飞机失事,这场悲剧造成了113人丧命。此次失事促使飞机制造商重新改造机体设计,并修补了诸多缺失。甚至利用防弹衣(Kelvar)原料来保护油箱,以避免油箱以后遭到高速的异物的穿刺。但尽管如此,由于整个失事过程都被民众用家用录影器材拍摄下来,造成社会大众心理上的严重震撼,不论这家飞机以往声望有多高,但仅仅一次的失事就让协和号从此一蹶不振。

虽然协和号客机在2001年11月重新启航,载客量一直都严重不足。到2003年4月,尚有12架进行商业飞行。2003年10月24日,协和飞机执行了最后一次航班,全部退役。

 

 

如今,外太空与我们的距离正在随着科技的发展而不断缩小。超音速飞机,尤其是超音速科技的发展,让人们更加期待,新技术能够带来的全新体验。

中航工业总经理林左鸣在接受媒体采访时曾表示,未来的高超音速飞行器是通过机场起飞,到邻近空间高速飞行,到目的地时再进入稠密大气层并降落。做好空天飞行器要解决几个问题,首先是动力,需要在很稀薄的大气层也能使用;第二是热防护技术等。这些技术的发展将对人类技术进步产生强有力的拉动。

美国一家航天公司表示他们正全力以赴打造超音速飞机“山猫”号,希望用这一航天器送更多的人前往太空旅游

该公司表示,整个太空飞行将耗时30到45分钟左右,其中包括火箭动力提升、邻近太空时几分钟的微重力滑行、从太空返回以及类似于航天飞机的下滑着陆过程。

目前这种太空旅行产品已在网络上推出,每名游客的费用高达9.5万美元(1美元约为人民币6.26元),这包括了在进行太空游之前接受体检和重力训练的费用。

 

 

罗时钧是我国著名空气动力学家、航空教育家。据中国航空报报道,已经90岁高龄的他,仍借助互联网指导在西北工业大学就读的研究生。

作为钱学森先生的第一位博士研究生,1948年,在美国加州理工学院,罗时钧在老师的指导下,开始研究“容克”飞机因尾翼抖振失事的空气动力机理。罗时钧深刻领悟钱学森研究理论流体力学的方法,顺利完成了博士学位论文,深得钱学森器重。

学成回国后,1958年罗时钧首先提出的小展弦比机翼—宽机身组合体的翼身气动干扰计算方案,用于我国第一架新型超音速飞机设计,首次将有限差分法用于飞机空气动力计算,为我国计算流体力学的发展做出了开创性贡献。他主持并完成跨声速机翼—机身—平尾—垂尾组合体纵向空气动力差分计算程序,获1977年陕西省科研成果奖, 1978年作为获奖代表参加全国科学大会。

[责任编辑:韩林君] 标签:超音速客机 飞机 机翼
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