1969年 “协和”式飞机横空出世,承载着人类多少超声速旅行的梦想,然而由于经济性差、噪声大、排放严重,以及声爆水平过高被限制在大陆上空超声速飞越,经营不到30年就不得不退出蓝天舞台,但是人类对超声速追求的脚步并没有停止,有关新一代民用超声速飞机技术的研究仍在延续,当前世界上掀起一股超声速公务机研发的热潮,在此,提出一个可行的设计方案:“蓝色梦想”超音速公务机。
“蓝色梦想”超音速公务机翼展17.5米,机长38米,机高8.07米,空重19.69吨,最大起飞重量48.5吨,载客8-12人,巡航速度Ma2.2,巡航高度18000米,最大燃油航程9500千米。
“蓝色梦想”超音速公务机要达到9500千米航程的设计要求,这样飞机能在全世界2000多条重要航线中的1300条航线上不着陆飞行,从中国东海岸直飞美国西海岸,不着陆飞越太平洋;以巡航马赫数2.2为设计点,从中国东海岸飞往美国西海岸只要4个多小时,而亚音速飞机得飞行11个小时多,极大地体现超音速公务机的速度优势;另一个设计目标是使飞机超音速飞行时音爆强度降到可接受水平,使在居民区上空超音速飞行成为可能。
机翼采用连接式机翼,分前机翼、后机翼两部分,后翼产生升力的同时,提供纵向操纵并保证飞机稳定。连接式机翼的气动效率与一般机翼相比要好,而且前、后机翼可相互提供强度和刚度支持,整体结构效率高。这样的气动布局还使飞机的升力延伸的机身尾部,升力在沿气流方向分布更为均匀,这是本方案降低音爆的重要设计,再就是机身修形,机身-发动机一体化设计,使音爆和气流干扰减小。
前机翼采用双箭形机翼,分为内翼和外翼两个部分,内翼前缘后掠72度,在超音速时有波阻小,升阻比大,外翼前缘后掠48度,亚音速时可获得较大的升阻比,这样取得超音速和亚音速气动性能的折中。
后机翼翼根与发动机舱相连,跟机翼相比属于上置”平尾”。这样可以减小机翼下洗气流的影响;大展弦比的后翼与前翼在翼尖相连,结构刚度好,并可获得较大的升力和操纵效率。
机身采用大长细比机身,超音速飞行波阻很小。采用人工视觉系统来弥补大长细比机身带来的驾驶舱视野不足,这与“协和”式飞机下折机头的方法不同。采用配平油箱调整重心,以适应亚音速和超音速焦点变化。
两台涡轮风扇发动机布置在机身尾部,采用背部进气的形式。如果把进气道放在机翼下面会使得用面积率修形的方法降低超音速阻力比较困难,重心的问题也难以解决,而且音爆和噪音也将难以控制。由于本机不需要高机动性,采用背部进气方式将发动机放在飞机尾部,也完全可以满足进气要求。
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