搭接翼的优点是可以推广到未来超音速客机上,当然这是 N+3 以后的事情了

  波音的 BWB 和诺斯罗普的飞翼对起落架布置很有利,特别宽大的机身可以使主起落架具有很大的间距,有利于起飞、着陆时的横向稳定性。但搭接翼的起落架布置会很有挑战。前置的下单翼使得前三点起落架太靠前,后三点起落架倒是很容易布置,但在前三点起落架已经成为现代民航客机的常规的今天,这可能会有问题。还有一个办法是采用军用运输机那样的多轮小车式起落架,这依然算前三点,但主起落架布置在机腹两侧的巨大鼓包里,破坏气动外形,而且重量较大。军用运输机需要多轮起落架以降低对野战跑道的冲击力,这样的代价是合理的,对民航客机就未必合适了。最后一个办法是自行车式起落架,主起落架在机身下前后布置,但在两侧机翼下另有一对小型的可收放辅助起落架,不承受起飞、着陆时的冲击和机身重量,只是防止横倾时机翼触地。但这种起落架的应用很少,在民航客机上似乎没有先例。后三点和自行车式起落架的问题是不符合大多数民航飞行员的操作习惯,需要大量的重新训练,否则要造成着陆安全问题。

洛克希德 STV 验证机

  除了波音、诺斯罗普、洛克希德、罗尔斯罗伊斯和普拉特惠特尼的新颖设计,NASA 还要求 ERA 与 FAA 正在推动的下一代空管系统结合。FAA 下一代空管系统一改地面雷达为主的空管体制,采用 GPS 为基础的新体制,飞机上的 GPS 提供更精确的实时三维坐标和速度、航向、爬升、下沉速率,确保更可靠的间距和高度控制,可以更有效地利用空域和跑道。最重要的是,飞行员和空管看到的是同样的数据,避免了任何数据不一致造成的混乱。另外,下一代空管将从传统的语音通讯指挥改为数据通讯指挥,极大地提高了指挥效率,减少语言问题或者由于紧张而口齿不清带来的通讯障碍。军事指挥从语音通讯改为数据通讯已经显示了巨大的优 越性。波音的研究表明,下一代空管有助于飞机采用最优航线,减少在地面和空中的等待,可以节油 14%。

  NASA 还在研究更深层的基础技术,其中比较引人注目的有层流翼。层流翼维持机翼上下气流的层流状态,避免湍流带来的阻力和升力损失。二战时代的 P-51 “野马”战斗机采用层流翼设计,但二战时代的工艺无法保证机翼表面足够平顺,无法达到真正的层流翼。现在工艺可以做到机翼表面足够平顺,使层流翼的概念重获新生。但 NASA 的研究更进一步,研究采用主动吸气控制,控制局部的气流走向,保持气流贴附于机翼表面,避免气流分离导致湍流和阻力。另一个概念是受控凹凸。按照常理,表面的凹凸不平是破坏层流条件的重要原因,但如果凹凸的尺度足够小,不足以引起湍流,但气流只接触到的凸起的微小鼓包,产生摩擦阻力的接触表面积实际上变小了。布满茸毛的荷花叶子上水珠滚落得更快,就是一个例子。这些概念在原理上并不难,但工艺制造是一个问题,实用中如何保持不受污物堵塞而失效是另一个问题。NASA 的研究就是要把这些技术实用化。

NASA 正使用一架“湾流”III 进行层流研究,在机翼上表面的这片黑色翼套表面有无数个凸起的微小鼓包

  进入 21 世纪,地球村继续变小,人们的出行随着生活水平的提高而不断增加,民航继续成为远程出行最重要的手段。民航技术的制高点是美国工业技术保持领先的重要部分,NASA 的 N+2(也就是 ERA)正在成型,N+3 计划进军超音速民航,这是另一片全新的天地。民航技术是中国需要着力赶超的目标,NASA 的这些努力值得关注。