未来客机长这样?荷航助力研发“V”字型飞机,省油 20%

  未来的客机如何变得更加省油?一个来自荷兰的团队有一个大胆的想法!

  近日,荷兰代尔夫特理工大学(TU Delft)展示了一款正在开发的全新概念飞机——“Flying-V”,采用与目前客机完全不同的“V”型设计,旨在通过减轻飞机重量、改进气动外形,在满足高载客量要求的同时节省燃料。

  图|“Flying-V”概念图(来源:TU Delft 官网)

  目前,荷兰皇家航空公司已经与 TU Delft 航空航天工程学院签署了一项新的合作协议,荷航作为一家知名的老牌航空公司,将在未来支持“Flying-V”的开发工作。

  根据 TU Delft 的官方介绍,“Flying-V”采用极具想象力的“V”字型设计,将飞机的客舱、货舱和油箱都整合到了飞机的机翼上。在与现有客机的对比中,“Flying-V”能够提供与空客 A350 相当的运力:标准配置下,可搭载 314 人,以及 160m 的货运空间。在这样的运力表现下,“Flying-V”的耗油量将比 A350 低20%左右。

  在尺寸设计上,虽然这架飞机的翼展与 A350 相当,这将使“Flying-V”能够毫无障碍地使用现有机场、机库等基础设施。

  图|“Flying-V”概念图(来源:TU Delft)

  这项研究的重要目标,是为了推进航空行业的可持续性。TU Delft 项目负责人 Roelof Vos 向 CNN 表示,在全球二氧化碳排放中,航空业占了 2.5% 左右,并且这个数字还在增长,因此我们需要更加关注飞机的可持续性。与此同时,常见的客机在短时间内无法电动化,因此,降低飞机油耗需要采用不同的技术,那就是减少飞机飞行时的阻力。

  “Flying-V”之所以能够降低飞行的油耗,除了飞机重量降低,气动外形的改变才是其中的关键因素。Roelof Vos 认为,如今行业正在开发更高效的大型飞机,在这个过程当中,“Flying-V”机型上体现出来的创新非常重要,行业内需要这种创新来起到一个垫脚石的作用。

  在现阶段,由于续航、电池重量太大等限制,飞机将采用主流的涡扇发动机,使用煤油燃料。不过,“Flying-V”在设计阶段就已经考虑到了未来飞机在动力系统上的改进。TU Delft 介绍称,当未来有更新的、电动化的动力系统出现后,“Flying-V”也能够很容易地与之适配。其最终目标,就是在飞行中实现零排放。

  Roelof Vos 表示,“Flying-V”还需要经过严格的测试。目前,团队已经完成了对飞机的数值测试和初步的风洞试验,后续还需在风洞中进行更多的测试,包括低速和高速风洞试验,以证明这架飞机在实际使用中的效率与预期相符。

  目前研究人员计划在今年 10 月推出飞机比例模型,同时向外界展示全尺寸的客舱模型。

  关于民用飞机的未来发展,中国商飞北京民用飞机技术研究中心的钟伯文博士曾撰文指出,在可以预见的未来,常规布局客机仍将主宰民航运输市场,但会不断采用成熟的新技术提升性能。这些先进技术主要包括新型发动机、气动减阻、多电/全电机载系统、先进航电系统,以及新材料与新型制造工艺等。

  他强调客机的常规布局仍然会是未来较长一段时期内民用飞机发展的主要方向,同时在气动外形上进行改进以减小阻力是飞机研究的重点方向。

  从这个角度来看,“Flying-V”通过降低阻力来提升效率是一条可行路径,但大幅改变飞机外形,探索与传统客机完全不同的非常规布局的飞机并不是一件容易的事情。

  就算这款酷炫的机型能够最终投入实际使用,中间也需要大量的试验和改进。除了前文所说的风洞试验——目的是测试飞行器的静态特性,还有在实际飞行中,在动态环境下测试飞机的飞行稳定性、长期服役下结构的稳定性等等。在飞机生产下线后,还需要进行一些列复杂的试飞,才能最终投入使用。

  TU Delft 预计“Flying-V”将在 2040 年至 2050 年间投入使用。

  参考:

  https://www.cnn.com/travel/article/klm-flying-v-plane-scli-intl/index.html

  https://www.tudelft.nl/en/2019/tu-delft/klm-and-tu-delft-join-forces-to-make-aviation-more-sustainable/

  张帅,夏明,钟伯文.民用飞机气动布局发展演变及其技术影响因素[J].航空学报,2016,37