精细化设计可改善客机气动效率

  同空客A321同一级别的AGA-30概念方案采用了面积律机身设计,可降低阻力、增加巡航速度。

  同空客A321同一级别的AGA-30概念方案采用了面积律机身设计,可降低阻力、增加巡航速度。

  著名工业设计师弗朗索瓦德瓦特维尔近年来开始关注商业航空领域,探索仅通过精细化气动设计(不借助先进结构技术和高效发动机)能够再将客机的气动效率提升多少。

  2013年,瓦特维尔提出了250座级的AGA-33概念客机方案。如今,瓦特维尔更新了设计理念,又提出了220座级、与空客A321同级别的AGA-30概念客机方案(采用现有的CFM56发动机),据称相比采用Leap发动机的A321neo燃油经济性提高30%,最小航程达7000千米。

  瓦特维尔的设计思想是采用现有成熟材料和发动机,通过在增加翼展的同时减小浸湿面积从而使升阻比最大化。AGA-33方案翼展68米,升阻比达32,相比之下,波音787-8的升阻比仅为20;稍小一点的AGA-30方案翼展61.5米,升阻比为30。同空客A321同一级别的AGA-30概念方案采用了面积律机身设计,可降低阻力、增加巡航速度。AGA-30方案采用圆截面细长型机身以最小化重量和阻力。从纵向看,AGA-30采用了符合面积律的“可乐瓶”设计,进一步改善了气动效率、提高了临界马赫数。AGA-33的巡航马赫数为0.72,AGA-30增加到0.75,这一巡航马赫数相比目前的窄体飞机具有竞争力。

  瓦特维尔表示,采用面积律设计的机身对提高机翼的临界速度和降低干扰阻力方面都产生了有益作用。变截面直径机身同样也可以采用三舱布局,下层货舱也可容纳LD-2/3标准集装箱。瓦特维尔承认这种变截面的机身设计比较复杂,但难度不及复合材料结构设计。他表示,“可乐瓶”机身设计思路需要深入研究,因为它可以降低阻力,同时具有相比计算结果更高的临界马赫数的潜力。

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