美国宇航局的高速项目旨在解决声波轰鸣

4月鲜花为redOrbitcom - 您的宇宙在线近十年前,法国协和飞机最后一次降落在希思罗机场商业超音速航空旅行一直像您丢失的行李一样难以捉摸,因为这并未阻止NASA寻找解决方案获得超音速乘客的旅行和再次前进航空航天工程师自协和飞机折叠机翼以来对超音速飞行的理解取得了重大进展,但仍然存在一个挑战:响亮的音爆[观看视频:什么是声波轰鸣

“民用超音速飞行有三个障碍;音爆,高海拔排放和机场噪音三者中,繁荣是最重要的问题,“美国宇航局高速项目经理彼得科恩表示,该机构的航空研究任务理事会的基础航空计划声音繁荣变得如此令人烦恼美国联邦航空管理局(FAA)于1973年禁止国内民用超音速飞越陆地,这有助于平静天空并减少对环境的潜在影响美国空域内引入超音速陆上客运服务的希望在协和时代所有四个工程师都破灭了进行航空研究的美国宇航局中心一直忙着试图克服音爆禁令目前的美国联邦航空局规定没有明确规定音爆的最大可接受响度,因此美国宇航局及其航空合作伙伴一直在研究识别响度等级的方法

公众和美国联邦航空局都可以接受他们减少超音速飞机产生的噪音研究人员一直在探索“低臂”飞机设计以及其他策略,这些设计有望通过尖端测试降低音爆水平美国宇航局,军方和飞机进行的先前研究工业界确定各种因素 - 包括飞机部件的形状和位置,以及推进系统的特性 - 创造了超音速飞机的音爆,这些因素使工程师能够通过设计调整或“塑造”吊杆特征,以最大限度地减少响度它在飞行中产生的动臂NASA的低动臂要求正在通过最新的超音速设计得到满足这些要求包括指定可能飞行的N + 2飞机设计的动臂响度,空气动力学效率和机场噪声的目标

2020年 - 2025年N + 2飞机是第二代超越现有技术的新概念与前辈共享特征:针状鼻子,光滑的机身和三角翼(高度掠过的翅膀)然而,新设计如何塑造的小细节创造了洛克希德·马丁提出的音爆的减少一种设计,在传统配置下安装两个发动机下的机翼这个设计的调整是机翼上方的附加中心线发动机波音公司是与NASA高速项目合作的第二个合作伙伴,提出了两个顶部安装的发动机来自历史悠久的飞机设计“发动机安装是实现整体低速臂设计的关键部分”,位于美国宇航局兰利研究中心的科恩告诉美国宇航局的弗兰克詹宁斯,Jr和Karen L Rugg“如果我们将发动机安装在传统的方式,我们需要仔细定制机翼的形状,以扩散冲击波如果我们将发动机安装在机翼上方,冲击波可以向上引导而不会影响地面信号然而,这样的装置可能会有性能损失“尺度模型作为项目实验系统验证N + 2超音速商用运输飞机工作的一部分,NASA最近关注超音速研究测试于2010年11月开始,其目标是捕获与繁荣相关的数据波音公司和洛克希德工业公司工程师设计的超大规模模型设计全尺寸飞机计算机模型为研究做准备这些计算机模型随后按比例缩小,以建立在测试过程中与全尺寸飞机模型具有相同飞行特性的风洞模型在实际飞行中,比例模型被发送到美国宇航局在艾姆斯和格伦研究中心的风洞设施 一旦比例模型到达NASA,工程团队专注于从超音速设计的两个不同方面获取数据 - 测量飞机周围不同距离的音爆压力特征,以及顶部安装的发动机入口性能测量发动机风洞数据被用于验证基于计算机的设计工具,以便在未来的低动臂飞机设计研究中继续使用风洞测试于2010年底开始在Ames的9×7英尺超音速风洞中继续进行2012年年中,对洛克希德和波音的第一阶段超音速飞机概念进行了初步测试,重点关注动臂特征测量和测试技术的开发

第一阶段设计也在2012年底在格伦的8英尺6英尺超音速风洞中进行了测试波音和洛克希德·马丁公司改进了他们的设计,以获得更好的动臂特性和改进的空气动力学性能2013年,重点关注发动机短舱与整体车辆的整合机舱内装有发动机,通常直接安装在机翼或机身上,或安装在飞机上的挂架上

进气测试格伦的8-乘6的推进一体化测试作为第二阶段测试的一部分,足部超音速风洞于2013年3月进行

它由波音公司制造的43英寸长,179%比例模型组成,专注于捕获发动机进气口的性能数据 - 通过空气进入飞机发动机NASA创造了几次这次试验的迭代:整个飞机上安装了进气口,安装在机翼上方,并且其中一个进气口本身可以测量进气流量和压力恢复(压力水平在在每次测试期间发动机表面在流动转向损失和入口冲击波之后)在入口深处的一系列压力和温度探头,第一组blad将找到发动机的es,捕获测量结果为了让工程师能够改变通过进气口的气流速率,以便在隧道内的整个测试“飞行”中捕获数据,该团队安装了远程控制质量 - 流量塞组件 - 一个可变的机舱出口区域大小的可移动锥体“捕获此流量非常重要,因为它直接影响超音速飞机在飞行中的推力性能以及巡航效率,”科恩说,工程师能够在一个由独立进气口组成的测试过程中,在没有其他飞机影响的情况下捕获入口性能数据,该进气口安装在风洞内的支撑锥上

比较两种配置的数据将允许NASA和波音了解机身的形状是否对进气口的性能产生显着影响 - 好坏 - “高水平的进气性能是保持车辆的最佳状态ngine运行平稳且能够提供推力,“Rayn Castner,Glenn的进气和喷嘴分支推进技术主管高速项目”收集的入口数据用于增加我们的知识并验证设计和分析工具这些知识是必要的在马赫数为025到18的各种飞行条件下,以及在飞行时飞机和飞机之间发生的各种角度“在格伦测试之后,在艾姆斯研究中心进行了进一步的测试

艾姆斯的工程师在波音公司提供的43英寸和16英寸比例型号,类似于洛克希德·马丁公司提供的19英寸比例模型前一年的测试新的测试试图捕获数据,表明发动机舱与整体的整合程度设计,以及它们如何影响飞机的动臂特性和气动阻力两种不同的机舱形状在波音比例模型上进行了测试,以及b未安装发动机舱的测试另一方面,Lockheed Martin秤进行了一组安装了机舱的测试,其中一个没有关于机舱配置影响的数据对整个吊杆的特征和模型的空气动力学性能进行了测量工程团队“我们测试的目的是测量机舱配置对吊杆特征的影响,”Ames研究中心高速项目工程师Don Durston说道

 “初步结果显示,正如预期的那样,随着波音公司的发动机舱位于机翼顶部,任何微小的变化都会对动力产生微不足道的影响,洛克希德公司的机型下有两个发动机舱,确实对动臂产生了可测量的影响;然而,这种影响是预测的,并且可以在洛克希德使用的设计过程中加以考虑“工程师使用Ames的9×7英尺超音速风洞对每个比例模型进行一系列测试

测试旨在捕捉设计的整体繁荣的签名,或声音个性在未来几个月,NASA的工程师 - 包括阿姆斯特朗飞行研究中心 - 将与行业合作伙伴一起完成测试数据,为未来的研究和其他测试做准备在短期内,工程团队将专注于发动机排气流中的冲击波如何影响整体动臂标志为了促进进一步的创新,美国宇航局将为民用航空界目前可用的超音速数据库增加额外的繁荣研究发现科恩相信过去的研究表明一年是让工程师更接近实现可行的低繁荣,民用超音速飞机运输设计“我们我们确信我们拥有设计工具,并且我们已经验证了我们需要设计的水平,“科恩说道

”我们已经达到了安静,低潮的陆上超音速客运服务可以实现的程度“图2(下图):该渲染展示了波音公司未来的超音速先进概念,机身上方有两个发动机

信用:NASA /波音

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