優(yōu)化設(shè)計(jì)新思路：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一體化技術(shù)

寂靜天花板

業(yè)界一致認(rèn)為，飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)各自進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展空間越來(lái)越小，必須開(kāi)拓新的思路，打破二者之間的傳統(tǒng)界線，開(kāi)發(fā)出系統(tǒng)級(jí)的飛機(jī)－發(fā)動(dòng)機(jī)一體化方案。未來(lái)飛行翼上發(fā)動(dòng)機(jī)布局
若將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝到機(jī)翼上面，可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴氣流吹過(guò)機(jī)翼上表面和后緣襟翼以提高低速升力（即動(dòng)力升力），同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴流還可以延遲氣流分離，可將機(jī)翼上表面的激波向后推移以減少激波阻力。但問(wèn)題是，發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴流流過(guò)機(jī)翼上表面時(shí)會(huì)有擦洗阻力(scrubbing drag)，于是設(shè)計(jì)人員研制出了一種將發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)支架置于機(jī)翼上方的布局，又稱作翼上發(fā)動(dòng)機(jī)布局，使飛機(jī)在巡航飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴流不觸及機(jī)翼，而在起飛降落的大迎角飛行階段利用柯達(dá)效應(yīng)將尾噴流吸到機(jī)翼上表面，同時(shí)還可以屏蔽發(fā)動(dòng)機(jī)向下的噪聲。

未來(lái)飛行過(guò)機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)布局上述的布局是將發(fā)動(dòng)機(jī)置于機(jī)翼的上方，但基本還都在機(jī)翼的附近，而日本本田飛機(jī)公司即將投入使用的“本田噴氣”輕型公務(wù)機(jī)，卻將發(fā)動(dòng)機(jī)用支架置于機(jī)翼的后方，又被稱作“過(guò)機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)”（OTWEM）布局。
+ ], B& g6 ~# m, D1 [: g美國(guó)航空航天局（NASA）和麻省理工學(xué)院（MIT）針對(duì)N+3代民用飛機(jī)，聯(lián)合研制了一種稱為D8的180座飛機(jī)，采用了獨(dú)特的雙氣泡機(jī)身，相當(dāng)于將兩個(gè)普通的圓型機(jī)身并排地融合在一起，并將兩臺(tái)超高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)并排安裝在扁平化的機(jī)尾上，發(fā)動(dòng)機(jī)可有效地吸入機(jī)體表面的低速邊界層，所以又稱為“邊界層吸入”（BLI）布局。
8 O, J" n: j4 D1 }' q! s. h' e未來(lái)飛行PFC-BLI布局
& W" \$ @' @8 K德國(guó)研究機(jī)構(gòu)包豪斯航空研究院在歐盟資助下，一直在研究一種“推進(jìn)機(jī)身概念”（PFC），參與研究的還有空中客車集團(tuán)的創(chuàng)新工廠、ONERA和俄羅斯中央發(fā)動(dòng)機(jī)研究院（CIAM），據(jù)稱研究工作已于今年1月完成。
/ t5 ?3 t% h. }  oPFC是另一種BLI布局，采用三發(fā)設(shè)計(jì)，其中兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)仍按常規(guī)吊掛在機(jī)翼下方，而第三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)身尾部的內(nèi)部，所謂的第三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一個(gè)由齒輪驅(qū)動(dòng)4m直徑的風(fēng)扇，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)通過(guò)風(fēng)扇前的一個(gè)0.5m高的環(huán)形進(jìn)氣道吸取邊界層，本身也會(huì)產(chǎn)生一些推力。未來(lái)飛行海鷗機(jī)翼布局ONERA的NOVA計(jì)劃中的另一個(gè)方案是仍然采用機(jī)翼翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)布局，機(jī)翼的展弦比將達(dá)到13，但將內(nèi)段機(jī)翼設(shè)計(jì)有一個(gè)12°的上反角，內(nèi)側(cè)機(jī)翼設(shè)計(jì)有一個(gè)5°的下反角，形成一種所謂海鷗機(jī)翼，從而能在不加長(zhǎng)起落架的前提下吊掛尺寸更大的發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)又減少了翼身之間的干擾阻力，而海鷗機(jī)翼還能減弱翼梢渦而減小了誘導(dǎo)阻力。
眾所周知，采用大展弦比的機(jī)翼可以增加機(jī)翼的升力，同時(shí)減小機(jī)翼的升致阻力，從而大大提高飛機(jī)的飛行效率，特別是能節(jié)省燃料和減少排放，由于機(jī)翼的氣動(dòng)彈性和空氣動(dòng)力載荷的耦合會(huì)引起顫振問(wèn)題，限制了機(jī)翼的翼展。解決這個(gè)問(wèn)題的一種簡(jiǎn)捷有效的方法就是在每側(cè)機(jī)翼下面增加一根支撐撐桿，稱作TBW機(jī)翼，用以增加機(jī)翼的剛性，從而有效地提高了機(jī)翼發(fā)生顫振的裕度。


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陳云奇哥

學(xué)習(xí)了