飞机设计居然二十年没进步了,这次总算有点意思!

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新型概念客机“Flying-V”将节省20%的燃油成本。

飞机内部空间变大,可出现新的座位分布模式,乘客的舒适度也将随之提升。中部空间可能将成为大面积的公共区域。实现飞机餐吃自助餐的愿景?也是正在全力研究的选择之一。

但最重要的一点却是此举能够降低燃料燃料和减少控制二氧化碳排放,这才是全球的美好愿景。

过去20年里,航空业的利润空间已经降到了最低水平。与此同时,商业航空旅行仍然“贡献”了全球2.5%的二氧化碳排放量。

简而言之,我们确实需要好好反思飞机的设计了。

在此背景下,法国航空-荷兰皇家航空集团(Air France-KLM)计划资助Flying-V概念客机的开发项目。在物理定律的作用下,这种新型飞机与空客A350相比将节省20%的燃料。荷兰皇家航空公司依赖美国的波音787,而法国航空公司使用空客A350,二者互为竞争对手。在竞争激烈的商用飞行行业,每一磅燃油都有可能影响利润,为了节省2%的燃油而改造整个机队也是常有的事。

设想一下,20%或将意味着莫大的竞争优势。

航空公司承诺资助全新设计的原型机开发项目(其实也说不上多新,这点我们稍后会讲到),这还是史上第一次。

法荷航空将与荷兰代尔夫特理工大学合作,在2019年10月之前打造出一架功能强大、规模缩小的原型机。该原型机将用于测试现有计算机模型的飞行特性。

这架飞机的想法最初来自柏林工业大学的学生贾斯特斯·贝纳德(Justus Benad),他在空中客车德国汉堡工厂进行论文研究时提出了这一概念。

贝纳德的设计可容纳约314名乘客,与A350类似,但实际尺寸更小,且流入表面积与体积之比也更小。根据代尔夫特理工大学项目负责人罗洛夫·沃斯博士(Dr. Roelof Vos)的说法,这种设计能够减少飞机的阻力,以及飞行所需的燃料。飞机的整个机身好比一个机翼,整个机翼形成了升力面,可进一步减少燃料消耗。这种较小的飞机尺寸也与目前的机场基础设施兼容,这对航空公司来说是一项至关重要的挑战。

事实上,同样的设计理念早在一个多世纪前就有了,出自德国航空工程师雨果·容克斯(Hugo Junkers)之手,他在1910年为这种飞机结构申请了专利。

和贝纳德以及代尔夫特理工大学的团队一样,容克斯相信,由于空气动力学的作用和燃油效率的提高,这种新型飞机设计将是人们飞越大西洋的最佳选择。容克斯从未实现他的商业化“飞翼”设想。第一次世界大战后,他的第一架大型原型机被德国政府销毁,原因是《凡尔赛条约》限制了德国飞机的尺寸。最终,纳粹利用容克斯的想法制造了绝密的霍顿Ho 229型喷气飞翼轰炸机,希特勒曾企图用它摧毁整个纽约市。

与此同时,传奇美国工程师杰克·诺斯洛普(Jack Northrop)也在基于同样的原则研制诺斯洛普YB-35轰炸机。

他的巅峰设计之作是诺斯洛普B-2幽灵(B-2 Spirit)轰炸机,这是美国战略轰炸部队的核心战斗机。但一直到2007年,美国宇航局(NASA)和波音公司才重新开始研究“飞翼”是否适用于商业飞行。双方的团队着手开展X-48项目,旨在创建“飞翼”设计的原型模型,其尺寸为规划飞机尺寸的8.5%。2013年4月,这架翼展12英尺的原型机成功试飞,美国宇航局和波音公司随后宣布将开发一种体积更大、能够以音速飞行的客机。

说回贝纳德的Flying-V,不同于美国正在开发的X-48混合翼设计,Flying-V是真正的V形飞翼。(混合翼设计是飞翼的一种,但后者没有明显的机身,而前者有。)

Flying-V是一个完全对称的机翼,所有部件都嵌在机翼内,包括机舱、乘客座椅、货舱和油箱。理论上来讲,这种设计与混合机翼相比具有后勤上的优势。不过,在两架飞机的测试完成之前,我们还无法确切知道。

Flying-V的独特外形为客舱设计创造了新的机遇。据该项目团队成员之一、工业设计工程学院应用人体工程学与设计学教授彼得·文克(Peter Vink)说,飞机内部空间变大,就会出现新的座位分布模式,乘客的舒适度也将随之提升。比如说,中部空间可能将成为大面积的公共区域:“我们正在探讨新的机上休息或就餐选择。”文克在该项目网页上说道,“自助餐是我们正在全力研究的选择之一。”

V形飞翼设计的最重要的优势,不是提高旅客舒适度或节省燃料,而是关乎气候变化。目前,商用飞机产生的二氧化碳排放量占全球总量的2.5%,这个数字还会继续增长,除非我们采取激进措施控制排放。开发大幅降低燃料消耗和二氧化碳排放的飞机不仅是一条明智的道路,更是一项至关重要的任务。

未来,随着科技的发展,人类将迎来跨大陆飞行的电动或氢气发动机,但这一壮举可能要到2040年才能实现。在那之前,我们需要能够快速部署可行的替代方案。

如果有足够的经济和政治意愿支撑它们展翅高飞,美国宇航局和波音合作开发的X-48飞机以及贝纳德的Flying-V或许都是可行的方案。

文 | 快公司编辑部

翻译 | 李美玉

编辑 | 一块糕

图片 | 网络

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