Смешанный корпус крыла - Blended wing body

Вид сверху на прототип X48B BWB

Смешанное тело крыла ( BWB ), также известный как смешанное тело или гибридное крыло тело ( HWB ), является неподвижным крылом самолета , не имеющий четкой разделительной линии между крылами и основным корпусом корабля. Самолет имеет отчетливые конструкции крыла и корпуса, которые плавно переходят друг в друга без четкой разделительной линии. Это контрастирует с летающим крылом , у которого нет отчетливого фюзеляжа , и подъемным корпусом , у которого нет отдельных крыльев . Дизайн BWB может быть или не быть бесхвостым .

Основным преимуществом BWB является уменьшение площади смачивания и сопутствующего сопротивления формы, связанного с обычным соединением крыла с корпусом. Ему также может быть придано широкое аэродинамическое тело, позволяющее всему аппарату создавать подъемную силу и, таким образом, уменьшать размер и сопротивление крыльев.

Конфигурация BWB используется как для самолетов, так и для подводных планеров .

История

Концепт N3-X NASA

В начале 1920-х годов Николас Воеводский разработал теорию BWB, и после испытаний в аэродинамической трубе был построен Westland Dreadnought . Он остановился во время своего первого полета в 1924 году, серьезно травмировав пилота, и проект был отменен. Идея была предложена снова в начале 1940-х годов для проекта авиалайнера Miles M.26, и для его исследования был построен исследовательский прототип M.30 "X Minor". Опытный образец перехватчика McDonnell XP-67 также летал в 1944 году, но не оправдал ожиданий.

НАСА вернулось к этой концепции в 1990-х годах с искусственно стабилизированной 17-футовой (5,2 м) моделью (масштаб 6%) под названием BWB-17, построенной Стэнфордским университетом , которая была запущена в 1997 году и показала хорошие характеристики управляемости. С 2000 года НАСА приступило к разработке дистанционно управляемой исследовательской модели с размахом крыльев 21 фут (6,4 м).

НАСА также совместно изучило проекты BWB для беспилотного летательного аппарата Boeing X-48 . Исследования показали, что авиалайнер BWB, перевозящий от 450 до 800 пассажиров, может обеспечить экономию топлива более чем на 20 процентов.

Airbus изучает конструкцию BWB как возможную замену семейству A320neo . В июне 2019 года в рамках программы MAVERIC (Модель самолета для проверки и экспериментирования надежных инновационных средств управления) впервые взлетела суб-модель, которая, как надеется Airbus, поможет снизить выбросы CO 2 на 50% по сравнению с 2005 годом. уровни.

В концепции N3-X NASA используется ряд сверхпроводящих электродвигателей для привода распределенных вентиляторов с целью снижения расхода топлива, выбросов и шума. Энергия для приведения в действие этих электрических вентиляторов вырабатывается двумя сверхпроводящими электрогенераторами с приводом от газовой турбины, установленными на концах крыльев. Эту идею возможного будущего самолета называют «корпусом с гибридным крылом», а иногда и с корпусом смешанного крыла. В этой конструкции крыло органично вписывается в корпус самолета, что делает его чрезвычайно аэродинамичным и дает большие надежды на резкое снижение расхода топлива, шума и выбросов. НАСА разрабатывает подобные концепции для тестирования в компьютерном моделировании и в качестве моделей в аэродинамических трубах, чтобы доказать, действительно ли возможная польза будет реализована.

Характеристики

Широкие внутренние пространства, созданные слиянием, создают новые структурные проблемы. НАСА изучает обшивку из композитного углеродного волокна с обшивкой из пенопласта с целью создания непрерывного пространства в кабине.

Форма BWB сводит к минимуму общую смачиваемую площадь - площадь поверхности обшивки самолета, тем самым снижая сопротивление обшивки до минимума. Это также создает утолщение корневой зоны крыла, что обеспечивает более эффективную конструкцию и меньший вес по сравнению с обычным самолетом. НАСА также планирует интегрировать реактивные двигатели со сверхвысокой степенью байпаса (UHB) в корпус с гибридным крылом.

Обычный трубчатый фюзеляж несет 12-13% общей подъемной силы по сравнению с 31-43%, которую несет центральная часть в BWB, где конфигурация промежуточного подъемно-фюзеляжа, лучше подходящая для узкофюзеляжных авиалайнеров, будет нести 25-32% за 6,1%. - Повышение топливной экономичности на 8,2% .

Спектр концепций конструкции самолетов. Слева направо: обычный авиалайнер ( Boeing 757 ), составное крыло ( B-1 Lancer ), летающее крыло с выпуклыми обтекателями ( B-2 Spirit ) и почти чистое летающее крыло ( Northrop YB-49 ).

Возможные преимущества

Возможные недостатки

  • Эвакуация BWB в аварийной ситуации может быть проблемой. Из-за формы самолета компоновка сидений будет театральной, а не трубчатой. Это накладывает ограничения на количество выходных дверей.
  • Было высказано предположение, что интерьер BWB будет без окон, более свежая информация показывает, что окна могут быть расположены по-другому, но с такими же потерями веса, как и у обычного самолета.
  • Было высказано предположение, что пассажиры на краях кабины могут чувствовать себя некомфортно во время крена крыла, однако пассажиры больших обычных самолетов, таких как 777, одинаково восприимчивы к крену на голландском языке.
  • Центральный кессон крыла должен быть высоким, чтобы его можно было использовать в качестве пассажирского салона, а для балансировки требуется больший размах крыла.
  • BWB имеет больший вес пустого для данной полезной нагрузки и может быть неэкономичным для коротких миссий продолжительностью около четырех или менее часов.
  • Большой размах крыла может быть несовместим с инфраструктурой некоторых аэропортов, требуя складных крыльев, подобных Boeing777X .
  • Модификация конструкции для создания вариантов других размеров обходится дороже по сравнению с обычным фюзеляжем и крылом, которые можно легко растягивать или сжимать.

Список самолетов со смешанным крылом

БПЛА Northrop BAT в полете снизу
Тип Страна Класс Роль Дата Положение дел Нет. Примечания
Airbus Maveric ЕС БПЛА Экспериментальный 2019 г. Прототип 1
Боинг Х-45 Соединенные Штаты Америки БПЛА Экспериментальный 2002 г. Прототип 2
Боинг Х-48 (К) Соединенные Штаты Америки БПЛА Экспериментальный 2013 Прототип 2 Два двигателя
Боинг Х-48 (В) Соединенные Штаты Америки БПЛА Экспериментальный 2007 г. Прототип 2 Три двигателя
Локхид А-12 , М-21 и YF-12 нас Jet Разведка 1962 г. производство 18 YF-12 был прототипом перехватчика
Локхид SR-71 Блэкберд нас Jet Разведка 1964 г. производство 32
Нортроп Грумман Летучая мышь нас Опора / электрический Разведка 2006 г. производство 10
Макдоннелл XP-67 Соединенные Штаты Америки Пропеллер Истребитель 1944 г. Прототип 1 Профиль Aerofoil сохранен повсюду.
Miles M.30 Соединенное Королевство Пропеллер Экспериментальный 1942 г. Прототип 1
Rockwell B-1 Lancer Соединенные Штаты Америки Jet Бомбардировщик 1974 г. Производство 104 Крыло изменяемой стреловидности
Туполев Ту-160 СССР Jet Бомбардировщик 1981 г. Производство 36 Крыло изменяемой стреловидности
Туполев Ту-404 Россия Пропеллер Авиалайнер 1991 г. Проект 0 Одна из двух изученных альтернатив
Вестленд Дредноут Соединенное Королевство Пропеллер Транспорт 1924 г. Прототип 1 Почтовый самолет. Профиль Aerofoil сохранен повсюду.

В популярной культуре

Научно-популярный концепт-арт

Изображение "Боинга 797" из журнала Popular Science , 2003 г.

Концептуальная фотография коммерческого самолета со смешанным крылом появилась в ноябрьском номере журнала Popular Science за 2003 год . Художники Нил Бломкамп и Саймон ван де Лагемаат из Embassy Visual Effects создали фотографию для журнала, используя программное обеспечение для компьютерной графики, чтобы изобразить будущее авиации и авиаперелетов. В 2006 году это изображение было использовано в рассылке по электронной почте, в которой утверждалось, что компания Boeing разработала самолет на 1000 пассажиров («Боинг 797») с «радикальной конструкцией смешанного крыла», и компания Boeing опровергла это утверждение.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение