
上海世博會浦西園區中國航空館,觀眾正在體驗模擬飛行。遠舟攝
在2010年上海世博會,中國航空館裏吸引了大量的觀眾,數款新概念飛機的集體亮相給參觀者留下了深刻的印象。
新概念飛機,通常是指尚處於探索或預研階段的飛機,它表現出人類對空中自由翱翔的無限嚮往、不斷追求和不懈努力。也正是因為人類有了這種追求和嚮往,才使航空領域創造出一個又一個的飛行奇跡,使夢想變為現實,從而促進了航空事業不斷發展和進步。
與傳統飛機相比,新概念飛機在設計理念、氣動佈局和飛行原理等方面都有著顯著的不同,能充分體現出探索性、創新性、高效性和時代性特徵。
造型獨特的飛翼客機
上海世博會展館中出現的飛翼客機,寬大的機體和向後伸展的機翼完美融合在一起,造型十分獨特。如果它在空中飛行,正面看上去像是一個壓扁了的橄欖球,從下往上看上去像個飄翼,從正面俯視它就是一個三角形的飛行物。
飛翼客機上沒有傳統意義上飛機的水準尾翼和垂直尾翼,機身和機翼也高度融合在一起,外形十分奇特。人們很早就意識到了飛翼的巨大潛力。從空氣動力學和結構方面分析,飛翼無疑都是效率最高的飛機佈局形式。
早在1910年,德國人容克就提出了飛冀概念的運輸機,並申請了專利。但當時這樣的飛機在設計和製造上還相當困難。在上世紀40年代末期,美國的洛斯羅普也提出:如果飛機變大,人就可以坐進機翼內部,這便是飛翼客機概念的雛形。飛翼客機至今還沒有問世,主要是由於技術原因。比如,目前國際上通行的適航標準,要求全體旅客在緊急情況下,應該在90秒鐘之內全部撤離飛機,而飛翼客機應急撤離問題目前無法解決。
目前,美國空軍的B-2隱形戰略轟炸機是最典型的飛翼式佈局。採用飛翼式的軍用飛機由於沒有平尾和垂尾,又可以將發動機埋在機翼裏,所以十分有利於隱身,適合作為隱身轟炸機。採用飛翼佈局的民用飛機由於突出的氣動效率和結構效率,飛機可以做得很大,將成為21世紀大容量客機的理想佈局。總之,飛翼式佈局設計將給民用飛機和軍用飛機提供了廣闊的發展空間。
設計新穎的兩棲變翼飛機和撲翼機
在新概念飛機的設計中,有“海燕”兩棲變翼飛機和像鳥一樣倣生折翼的“破繭”小型撲翼機。這兩種機型設計新穎,理念超前,引起了廣泛的關注。
“海燕”兩棲變翼飛機的設計概念是根據現在地效飛機和兩棲飛機發展狀況設計的。簡單地説,地效飛機就是利用空氣動力學的地面效應原理,在低空或超低空飛行時,以貼近水面(或地面)的方式增加升阻比來實現高速航行的一種超低空飛機。地效飛行升阻比高,具有很好的承載能力,完全可以勝任如特種作戰、兩棲登陸、海空反潛、實地偵察等等軍事任務。地效飛機的經濟性、安全性、適航性、隱蔽性等特性將使其在未來的飛機發展中佔據重要位置。
然而,地效飛機往往都針對地效飛行時的空氣動力設計氣動佈局,不能脫離地面效應進行巡航,但兩棲飛機克服了此缺點。
“海燕”兩棲變翼飛機是一種可以在水面或陸地起降,既可以進行地效飛行也具有低空巡航能力的可變後掠翼兩棲飛機。這一概念試圖綜合地效飛機和兩棲飛機各自的優點,彌補兩者的不足,實現功能的最大化。