Blandet vingekropp - Blended wing body

X48B BWB -prototypen sett ovenfra

Et blandet vingekropp ( BWB ), også kjent som blandet karosseri eller hybrid vingekropp ( HWB ), er et fastvinget fly som ikke har noen klar skillelinje mellom vingene og hovedkroppen i fartøyet. Flyet har distinkte vinge- og kroppsstrukturer, som er jevnt blandet sammen uten noen klar skillelinje. Dette står i kontrast til en flygende vinge , som ikke har noen distinkt flykropp , og et løftehus som ikke har distinkte vinger . En BWB -design kan være eller ikke være haleløs .

Den største fordel ved BWB er å redusere fuktede område , og det medfølgende skjema drag forbundet med en konvensjonell vingelegemet veikryss. Det kan også bli gitt en bred airfoil -formet legeme, slik at hele fartøyet for å generere løft og dermed redusere størrelsen og dra av vingene.

BWB -konfigurasjonen brukes for både fly og undervannsfly .

Historie

N3-X NASA-konseptet

På begynnelsen av 1920 -tallet utviklet Nicolas Woyevodsky en teori om BWB, og etter vindtunneltester ble Westland Dreadnought bygget. Den stoppet på sin første flytur i 1924 og skadet piloten alvorlig, og prosjektet ble kansellert. Ideen ble foreslått igjen på begynnelsen av 1940 -tallet for et Miles M.26 -flyprosjekt og Miles M.30 "X Minor" forskningsprototype ble bygget for å undersøke den. Den McDonnell XP-67 prototype avskjæringsjager også fløy i 1944, men ikke oppfyller forventningene.

NASA kom tilbake til konseptet på 1990-tallet med en kunstig stabilisert 17 fot (5,2 m) modell (6% skala) kalt BWB-17, bygget av Stanford University , som ble fløyet i 1997 og viste gode håndteringskvaliteter. Fra 2000 utviklet NASA en fjernstyrt forskningsmodell med et vingefang på 21 fot (6,4 m).

NASA har også sammen utforsket BWB-design for Boeing X-48 ubemannet luftfartøy . Studier antydet at et BWB -fly med 450 til 800 passasjerer kunne oppnå drivstoffbesparelser på over 20 prosent.

Airbus studerer et BWB -design som en mulig erstatning for A320neo -familien . En underskala modell fløy for første gang i juni 2019 som en del av MAVERIC (Model Aircraft for Validation and Experimentation of Robust Innovative Controls) -programmet, som Airbus håper vil hjelpe den med å redusere CO 2 -utslippene med opptil 50% i forhold til 2005 nivåer.

N3-X NASA-konseptet bruker en rekke superledende elektriske motorer for å drive de distribuerte viftene for å senke drivstoffforbrenningen, utslipp og støy. Kraften til å drive disse elektriske viftene genereres av to vingespissmonterte gassturbindrevne superledende elektriske generatorer. Denne ideen om et mulig fremtidig fly kalles et "hybrid vingekropp" eller noen ganger et blandet vingekropp. I denne designen blander vingen seg sømløst inn i flykroppen, noe som gjør det ekstremt aerodynamisk og har store løfter om dramatiske reduksjoner i drivstofforbruk, støy og utslipp. NASA utvikler konsepter som disse for å teste i datasimuleringer og som modeller i vindtunneler for å bevise om de mulige fordelene faktisk ville oppstå.

Kjennetegn

De brede interiørrommene som skapes ved blandingen, gir nye strukturelle utfordringer. NASA har studert skumkledd søm i karbonfiberkompositt for å skape uavbrutt hytteplass.

BWB -skjemaet minimerer det totale fuktede området - overflaten på flyets hud, og reduserer dermed hudmotstand til et minimum. Det skaper også en fortykning av vingrotområdet, noe som gir en mer effektiv struktur og redusert vekt sammenlignet med et konvensjonelt fartøy. NASA planlegger også å integrere jetmotorer med ultrahøyt omkjøringsforhold (UHB) med hybridvingekroppen.

En konvensjonell rørformet flykropp bærer 12-13% av den totale heisen sammenlignet med 31-43% som bæres av senterlegemet i en BWB, hvor en mellomliggende løftefuselkonfigurasjon som er bedre egnet for fly med smal kroppsstørrelse, vil bære 25-32% for en 6,1% - 8,2% økning i drivstoffeffektivitet .

Spektrum av flydesignkonsepter. Fra venstre til høyre: konvensjonell passasjerfly ( Boeing 757 ), blandet vingekropp ( B-1 Lancer ), flygende vinge med buede fairings ( B-2 Spirit ) og nesten ren flygende vinge ( Northrop YB-49 ).

Potensielle fordeler

Potensielle ulemper

  • Evakuering av en BWB i en nødssituasjon kan være en utfordring. På grunn av flyets form ville sitteoppsettet være teaterstil i stedet for rørformet. Dette pålegger iboende grenser for antall utgangsdører.
  • Det har blitt antydet at BWB -interiør ville være vindusfritt, nyere informasjon viser at vinduer kan plasseres annerledes, men innebærer samme vektstraff som et konvensjonelt fly.
  • Det har blitt antydet at passasjerer i kantene på kabinen kan føle seg ukomfortable under vingevals, men passasjerer i store konvensjonelle fly som 777 er like utsatt for nederlandsk rull.
  • Den midterste vingekassen må være høy for å kunne brukes som en passasjerhytte, noe som krever et større vingespenn for å balansere ut.
  • En BWB har mer tomvekt for en gitt nyttelast, og er kanskje ikke økonomisk for korte oppdrag på rundt fire eller færre timer.
  • Et større vingespenn kan være inkompatibelt med noen flyplassinfrastrukturer, noe som krever foldingvinger som ligner på Boeing777X .
  • Det er dyrere å endre designet for å lage forskjellige størrelser i forhold til en konvensjonell flykropp og vinge som lett kan tøyes eller krympes.

Liste over blandede vingekroppsfly

Northrop BAT UAV i flukt nedenfra
Type Land Klasse Rolle Dato Status Nei. Merknader
Airbus Maveric EU UAV Eksperimentell 2019 Prototype 1
Boeing X-45 USA UAV Eksperimentell 2002 Prototype 2
Boeing X-48 (C) USA UAV Eksperimentell 2013 Prototype 2 To motorer
Boeing X-48 (B) USA UAV Eksperimentell 2007 Prototype 2 Tre motorer
Lockheed A-12 , M-21 og YF-12 OSS Jetfly Rekognosering 1962 produksjon 18 YF-12 var en prototype avlytter
Lockheed SR-71 Blackbird OSS Jetfly Rekognosering 1964 produksjon 32
Northrop Grumman flaggermus OSS Prop/elektrisk Rekognosering 2006 produksjon 10
McDonnell XP-67 USA Propell Jagerfly 1944 Prototype 1 Aerofoil -profilen vedlikeholdes hele tiden.
Miles M.30 Storbritannia Propell Eksperimentell 1942 Prototype 1
Rockwell B-1 Lancer USA Jetfly Bomber 1974 Produksjon 104 Variabel sveipende vinge
Tupolev Tu-160 USSR Jetfly Bomber 1981 Produksjon 36 Variabel sveipende vinge
Tupolev Tu-404 Russland Propell Airliner 1991 Prosjekt 0 Et av to alternativer undersøkt
Westland Dreadnought Storbritannia Propell Transportere 1924 Prototype 1 Postfly. Aerofoil -profilen vedlikeholdes hele tiden.

I populærkulturen

Popular Science konsepttegninger

Bilde av "Boeing 797" fra Popular Science , 2003

Et konseptfoto av et kommersielt fly med blandet vingekropp dukket opp i november 2003 -utgaven av magasinet Popular Science . Kunstnerne Neill Blomkamp og Simon van de Lagemaat fra The Embassy Visual Effects laget bildet for bladet ved hjelp av datagrafikkprogramvare for å skildre fremtiden for luftfart og flyreiser. I 2006 ble bildet brukt i en hoax på e-post med påstand om at Boeing hadde utviklet en jetfly med 1000 passasjerer ("Boeing 797") med en "radikal Blended Wing-design" og Boeing tilbakeviste påstanden.

Se også

Referanser

Videre lesning