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中英合作培養(yǎng)大飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人才
據(jù)英國(guó)《商業(yè)周刊》報(bào)道 ,中國(guó)航空工業(yè)第一集團(tuán)公司與英國(guó)克蘭菲爾德大學(xué)簽署協(xié)議 ,為中國(guó)培養(yǎng) 150名飛機(jī)設(shè)計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)的工程師 ,他們將成為中國(guó)大飛機(jī)的設(shè)計(jì)骨干。該校將在 3年內(nèi) ,每年接收 25名飛機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)和 25名發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)的中國(guó)工程師 ,提供研究生水平的教育。
文章編號(hào) :100026893 (2008) 0320562211
特邀
高經(jīng)濟(jì)性靜音中航程民機(jī)設(shè)計(jì)方法討論
朱自強(qiáng) ,王曉璐 ,吳宗成 ,陳澤民 (北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院 ,北京 100083)
Discussion of Design Methods for Silent and Fuel Efficient Medium Range Civil Transport
Zhu Ziqiang , Wang Xiaolu , Wu Zongcheng , Chen Zemin
(School of Aeronautic Science and Engineering , Beijing University of Aeronautics and
Astronautics , Beijing 100083 , China)
The goal of silent aircraft initiative is to design a conceptual aircraft , which is inaudible outside the airport perimeter and also
in fuel efficiency and emission control superior to present and future conventional aircraft. By introducing three generations of conceptual silent aircraft experiment (SAX) , this paper discussed the design method and enabling technology , including a quasi23D design method with fast turnaround time and adequate fideli2 ty ; aerodynamic design of the blended wing body by optimally shaping its centerbody ; deployed drooped leading edge and trailing edge brushes of the outer wing; distributed multi2fan embedded turbofan with boundary layer ingestion;thrust vectoring nozzle with variable exit area; advanced acoustic linears; and faired undercarriage , etc. Finally , the resulting conceptual aircraft design , SAX240 , yields a calculated noise level of 61 dBA at the airport perimeter , which is close to the background noise in a well populated ar2 ea and imperceptible to the human ear on takeoff and landing. SAX240 also has the potential for a reduced fuel burn of 124 passenger2miles per gallon.
摘 要 :人們已愈來愈重視工業(yè)產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。人們直接感受民機(jī)對(duì)環(huán)境的影響首先是機(jī)場(chǎng)周邊的噪聲。靜音飛機(jī)預(yù)案的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種飛機(jī) ,在機(jī)場(chǎng)周邊聽不見其響聲 ,且油耗和排污指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)有的和正在設(shè)計(jì)的其他飛機(jī)。通過介紹 SAX(Silent Aircraft eXperiment)三代概念機(jī)的研究進(jìn)程 ,討論了靜音飛機(jī)設(shè)計(jì)的方法和使用的關(guān)鍵技術(shù) ,包括具有一定準(zhǔn)確度的快速翼身融合體準(zhǔn)三維設(shè)計(jì)方法
;具有最佳中央體外形的融合體氣動(dòng)外形設(shè)計(jì) ;可平滑下彎的外翼前緣和后緣刷
;分布、埋入式多風(fēng)扇可吞吸邊界層的發(fā)動(dòng)機(jī)組 ;噴口截面可變的推力矢量噴管 ;先進(jìn)的隔音襯管 ;整流的起落架等。最終的概念機(jī) SAX240實(shí)現(xiàn)了在機(jī)場(chǎng)周邊的最大噪聲計(jì)算值為 61 dBA,接近于稠密居民區(qū)的背景噪聲 ,且使機(jī)場(chǎng)周邊的人們不易感覺到飛機(jī)的起飛/進(jìn)場(chǎng)。其油耗經(jīng)濟(jì)性亦達(dá)到了 124座
Key words : silent aircraft ; civil transport design; aerodynamic design
溫室效應(yīng)引起的全球氣候變暖及能源危機(jī)等關(guān)注的程度 ,首先應(yīng)解決噪聲問題 [2]。圖 1為對(duì) 引起了人們對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品對(duì)環(huán)境影響的高度重100多個(gè)航空公司調(diào)研得出的未來購機(jī)關(guān)鍵因素視�？罩新眯袑�(duì)環(huán)境的影響也是各國(guó)公眾十分關(guān)權(quán)重變化圖 [3]�？梢� ,低噪聲、低排污物是 11個(gè)注的問題 ,提出了應(yīng)通過飛機(jī)設(shè)計(jì)使空中旅行成關(guān)鍵因素中權(quán)重增大最多的兩個(gè) ,這將直接影響為綠色的概念而給民機(jī)設(shè)計(jì)帶來了巨大的沖未來民機(jī)的設(shè)計(jì)和制造。本文將以 SAX ( Silent 擊[1]。空中旅行對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為 :①機(jī)Aircraft eXperiment)240概念飛機(jī)方案來討論靜場(chǎng)周邊的噪聲 ;②機(jī)場(chǎng)周邊的空氣質(zhì)量 (發(fā)動(dòng)機(jī)排音又經(jīng)濟(jì)的中航程民機(jī)的設(shè)計(jì)方法、關(guān)鍵技術(shù)及污);③高空的空氣質(zhì)量和對(duì)氣候的影響。按公眾需要解決的難題。
收稿日期 :2007211214 ;修訂日期 :2008201207
基金項(xiàng)目 :國(guó)家自然科學(xué)基金 (10472013) ;航空科學(xué)基金 (04A51044)
通訊作者 :朱自強(qiáng) E2mail :zhuzq @buaa. edu. cn
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圖 1 航空公司購機(jī)因素
Fig1 1 Criteria of airlines for purchasing airplanes
1 SAX240中航程概念飛機(jī)簡(jiǎn)介
靜音飛機(jī)預(yù)案 ( Silent Aircraft Initiative , SA I)是英國(guó)劍橋大學(xué) ( CU)和美國(guó)麻省理工學(xué)院 (MIT)的聯(lián)合研究所 ( CMI)以及飛機(jī)制造公司、航空公司、機(jī)場(chǎng)管理等方面的專家、學(xué)者及相關(guān)官員組成的聯(lián)合體進(jìn)行了三年多學(xué)科合作的成
果[425]
布置 ),航程 9 265 km (5 000 nm) ,巡航 Ma = 01 8。在盡可能使用工業(yè)界已有的設(shè)計(jì)軟件、設(shè)計(jì)工具的基礎(chǔ)上 ,通過此飛機(jī)的概念設(shè)計(jì) ,在新的設(shè)計(jì)空間中發(fā)展和建立新模型和新方法 ,特別是在噪聲的估計(jì)、測(cè)定和驗(yàn)證方面 ,形成新思想、新概念和可能具有風(fēng)險(xiǎn)的新技術(shù) ,并研究如何來降低風(fēng)險(xiǎn)。
2 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)可能性的分析和設(shè)計(jì)思想的形成
圖 2給出了設(shè)計(jì)目標(biāo)的巨大挑戰(zhàn)性 :降噪的指標(biāo)是否有解 ?油耗經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)較現(xiàn)有民機(jī)能否有較大提高 ?為此 ,首先分析已有飛機(jī)的噪聲源 ,由表示起飛和進(jìn)場(chǎng)時(shí)噪聲分布的圖 3可知 ,起飛時(shí)主要應(yīng)抑制和減少發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的前、后向噪聲和噴流噪聲的傳播 ,而進(jìn)場(chǎng)時(shí)還需大力減少機(jī)體的噪聲。為實(shí)現(xiàn)降噪目標(biāo)在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能 : ①降低發(fā)動(dòng)機(jī)的所有噪聲 ,重點(diǎn)是風(fēng)扇和噴流 ; ②采取機(jī)體 /發(fā)動(dòng)機(jī)更為融合的外形 ;③采用機(jī)體來屏蔽發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲和提供布置發(fā)動(dòng)機(jī)隔音襯管的空間 ;④進(jìn)場(chǎng)時(shí)需要安靜的高升力和阻力 ;
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