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DS 5/DS 5LS论坛 >  BWB,中国航空工业的下一个弯道超车?

发表于 2016-12-19 12:24    IP属地:未知

在制造上,传统筒体即使不是简单圆柱的话,也基本上是规则的空心筒体,框架和受力蒙皮构件适合批量制造。但飞翼好比放大的机翼,内部充满纵向的框架和横向的桁梁,每一个截面都不一样,所有构件都需要定制,空心的货舱部位更是要重新考虑,设计和制造上的效率较低。另外,由于货舱需要较大、较完整的空间,加上发动机的安排,飞翼的中轴线部位必然更加肥厚,应力也有所集中,B-2就是这样的。理想飞翼只存在于想象中。
  波音从90年代开始,研究介于飞翼和筒体-机翼之间的翼身融合体(Blended Wing Body,简称BWB)。从计算、风洞研究和自由飞试验可以推断,对于300座以上的大型飞机而言,BWB可以达到降低油耗50%以上的惊人效果,背部发动机的进气和喷气都受到机体屏蔽,地面感受噪声很低。NASA正在研究四种未来客机构形,BWB就是其中一种,而且是降低油耗和噪音效果最大的方案。

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发表于 2016-12-19 12:24    IP属地:未知


翼身融合体(BWB)在外观上与飞翼很像,但具有明确的中央机体和高度融合的机翼

与典型飞翼相比,中央机体明显加厚

BWB的宽扁中央机体还可以有纵墙加强

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发表于 2016-12-19 12:25    IP属地:未知

在结构上,BWB以大大加宽的扁平筒体为基础,机翼在翼根大大加厚,自然、圆滑地融入机体。内部结构依然有明确的机体、翼根和机翼,但外观上浑然一体,机翼与机体没有明显的分界线,与飞翼很难区分。BWB的机翼依然是升力的重要来源,但特别宽大的机体也可提供40%以上的升力,因此对于同样起飞重量的飞机,机翼翼展和翼面积可以大大减小,降低机翼的诱导阻力。
  但BWB毕竟是有机体的,机体后端可以延长到机翼后缘之后,扁宽的“燕尾”不仅可以作为安装发动机的位置,也可以安装外倾的双垂尾,不仅有利于维持方向安定性,也对发动机的噪声形成有效的侧向遮挡。在军事上,双垂尾也起到发动机的侧向雷达屏障作用。燕尾还具有较长的力臂,有利于有效的俯仰控制作用,大大改善无尾飞翼的飞控难题。B-2的原始设计与现在的B-21想象图很相像,基本上是以简单菱形为基础,前缘向两侧延伸,形成机翼外段。在风洞试验中,发现菱形后斜边的襟翼有俯仰控制力矩不足的问题,这才把后缘改成现在的W形,也就是在本来的“胳肢窝”里填进一个额外的菱形,形成更加靠后的襟翼,增加俯仰控制力矩。诺斯罗普当然对当年B-2的设计沿革很清楚,B-21回归老路不排除新的技术突破解决了当年的老问题,也可能想象图与最后设计相差甚远,就像当年流传的“F-19”与现实中的F-117一样。但BWB俯仰飞控的问题就较小,也相对容易解决。

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发表于 2016-12-19 12:25    IP属地:未知



扁宽的“燕尾”不仅可以作为安装发动机的位置,也可以安装外倾的双垂尾

大量座位在“暗无天日”的中间,非常不舒适

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发表于 2016-12-19 12:25    IP属地:未知

不过BWB在实用中也有难于解决的问题,否则早就进一步推广了。
  BWB用于货运问题还不大,但用于客运的话,机舱布置很不好办,不像传统的纵列的飞机座,倒像横排的剧院座,大量座位在“暗无天日”的中间,非常不舒适。另外,这样的扁平宽大机舱很不容易解决紧急疏散的问题,日常运作的登机离机也不好办。
  BWB对于大型飞机有显著的减阻作用,在起飞重量相同的情况下,湿面积显著降低。但对于小型飞机而言,机舱厚度有一定的下限,加上地板下行李-货物空间和起落架,中央体相对肥厚,机翼与中央体的融合就很别扭,也破坏了BWB的最优翼展-中央体厚度的比例,影响气动效率,增加湿面积。缓和过渡的话,翼根过于肥厚,阻力加大;急剧过渡的话,BWB的气动优越性难以体现,实际上回到了筒体-机翼,只是筒体扁宽一点而已。

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发表于 2016-12-19 12:25    IP属地:未知


BWB通常适合大型飞机,但适当优化,也可用于中型平台,与传统的筒体-机翼相比,也有20%的节油能力

特别宽大的地板面积很适合用于布置任务设备,如大型雷达天线

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发表于 2016-12-19 12:25    IP属地:未知

但是换一个思路的话,地板下空间取消,行李舱/货舱转移到肥厚的翼根内,主起落架也转移到翼根内,这样中央体的厚度可以显著降低,更加便于翼身融合。据报道,小型BWB与筒体-机翼相比,也有至少20%的节油能力,这还是很显著的。与相同起飞重量的筒体-机翼构形相比,翼展也有所缩短,长度则缩短近1/3。
  除了节油外,BWB机体宽大,提供了三倍的地板面积,使得机舱布置可以完全转变思路。现有支线客机为了限制起飞重量和运营成本,常在2+2座位和2+3座位之间纠结。2+2的机舱直径小,阻力小,制造和飞机(相对于座-公里)运营成本低,但2+3明显更加舒适。改为BWB的话,前半的公务舱可以1+2+1和2+2+2形式安排宽大座位,后半的经济舱可以沿中央墙分隔成两个3+3的机舱,但每个机舱只有8排座位,走廊长度较短,便于登机离机。公务舱的两侧有通常的机窗,经济舱的两侧是肥厚的翼根,无法开窗,只有开天窗。这样的106座客机在技术上是可以实现的,但在旅客接受程度上还需要磨合,机场设备(如登机桥)和运作(如机位间隔)也需要重新考虑。

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发表于 2016-12-19 12:25    IP属地:未知


经济舱的两侧是肥厚的翼根,无法开窗,只有开天窗

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发表于 2016-12-19 12:25    IP属地:未知

但用于军用平台的话,很多民航上难于解决的问题都不是问题。BWB当然可以用于轰炸机或者加油机。BWB比筒体-机翼更加隐身,这不仅对轰炸机具有极大价值,对加油机也越来越重要。加油机越来越成为空中战争体系的重要节点,打掉一架加油机可能造成好几架战斗机因为燃油耗尽而坠毁,或者被迫提前退出战斗,作用比陆战中打掉一辆油罐车而困住一个坦克连还要显著、直接。美国空军已经着手研究下一代加油机,可能将脱离从大型民航客机改装的传统技术路线,专门研制隐身而且具有激光自卫反导能力的先进加油机,BWB正是首选方案。但对中国来说,中型通用平台是更紧迫也更有突破意义的应用,BWB特别宽大的地板面积是特别有用的特点。
  中国在预警机技术上已经取得突破。过去由于伊尔-76机体数量的限制,空警2000只有5架(一说3架)。好在以国产运-9为平台的空警500接了上来,在数量上不再受制于人。但是伊尔76的机体较大,可以承载较大的天线,也可以容纳较多的指挥控制设备和人员,具有更大的续航时间,作为预警-指挥一体的空中指挥所,具有运-9为基础的空警500所难以比拟的优势,电子技术的进步也不能完全不足差别。

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发表于 2016-12-19 12:26    IP属地:未知


BWB也适合用作加油机

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