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展望:2015年度航空航天民用技术前沿

2015年01月21日 09:53:23 来源: 中国航空报

  2015年度航空航天前沿展望(民用技术)

  空客“西风”无人机。

  随着航空科技发展,未来民用航空将会变得越来越复杂,民航客机将变得更高效节能,并与多样化的飞行器共享空域。

  飞艇复兴

  飞艇计划进入了周期性复兴时期。由英国混合航空器有限公司(HAV)研制的HAV304飞艇原型机计划于2015年初首飞。该重型飞艇长约98米,设计有效载荷达50吨。早在2012年,由HAV公司为美军“长航时侦查平台”项目所研制的HAV304已经完成试飞。然而该项目于2013年被取消,HAV公司开始重新组装这架飞艇。混合飞艇集合浮力、空气动力和矢量推力为一体,能有效提升效率、便于操作。HAV公司希望以首架HAV304原型机的客户反馈为基础,研发更为先进的AirLande50飞行器,并于2018~2019年实现首飞。

  太阳能动力

  瑞士制造的阳光动力飞机计划于2015年3月从阿联酋阿布扎比起飞,用5个月的时间实现环球飞行。根据项目安排,“阳光动力2号”飞机由一名飞行员驾驶,依次经过阿拉伯海、印度、缅甸、中国、太平洋、美国、大西洋、南欧,途中包括5天5夜的不间断飞行。“阳光动力2号”于2014年6月首飞,这架全球最大的太阳能飞机翼展达72米,而满载重量仅为2.3吨。“阳光动力2号”装有17250块太阳能电池,最大功率达到55千瓦,可以为635千克电池充电,为连续几日的昼夜飞行提供动力。

  开式转子项目复苏

  尽管斯奈克玛公司的开式转子齿轮发动机地面试验被延迟到2016年,但是只要过程顺利,斯奈克玛公司有望在2022年将节能动力装置应用在空客的飞行试验平台中。在欧洲“清洁天空”计划的背景下,斯奈克玛公司着手研究反向旋转开式转子项目,该项目预算为2.3亿美元。这台开式转子齿轮发动机将在后续的“清洁天空2”计划中完成试飞。斯奈克玛公司评估,相比于CFM LEAP-1发动机,开式转子发动机能够节约26%的燃料。飞行试验将验证新型发动机的效率和噪音水平,以及变速箱、消音装置和叶片技术的可靠性。

  挑战更长航时

  美国Facebook和Google公司计划研发太阳能驱动长航程无人机,以实现互联网货运服务。这两家互联网企业进驻无人机行业,无疑对目前处于无人机行业领导地位的空客公司造成一定冲击。根据现有规划,空客防务与空间公司将于2015年实现改进型“西风”8号高空无人机的试飞。“西风”无人机被称为“高空伪卫星”,可执行通信中继等任务,未来可作为持续监控装备。

  2013年,空客公司从Qinetiq公司收购了“西风”7号无人机,希望利用通信卫星制造经验,提升航空器的感知能力。“西风”7号翼展为23米,重量为55千克,现已经取得14天飞行航时的纪录,并且于2014年在澳大利亚的低光照冬季环境下实现了连续飞行超过11天的良好纪录。它的改进型“西风”8号无人机翼展达到28米,重量为60千克,其性能将比现有的“西风”7号提升将近60%。

  非凡的“愿景”

  十年前,有许多新的概念冲击着人们的视野,其中单发私人飞机便是最热门的新鲜事物。如今,只有西锐的“愿景”SF50飞机仍然在不断发展。该机型现已进入认证状态,并且将于2015年底实现首批交付。SF50的发展前景曾一度遭受质疑。2013年,中航工业通飞收购美国西锐公司并为SF50的研发投资金,助力SF50项目的完成。截至目前,SF50一架概念机和两架认证机实现了首飞,后续的生产交付工作将接踵而至。SF50飞机装有Williams FJ33-5A涡扇发动机,最多可乘坐5名成人与2名儿童。

  及时缝合

  一种能够使碳纤维复合材料机身的重量减轻10%以上、有效降低制造成本的新结构概念将在2015年正式进入试验。NASA将构建一个9米长的翼盒以模拟双层混合翼身客机的中心部分,结合增压和弯曲试验,评估波音的拉挤棒缝合有效组合结构(Preseus)的性能。该结构使用干布、增强筋、树脂浸料、非热压罐处理的大型组合板, 具备不间断加载路径,通过缝合能有效避免裂缝的产生。

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