[据美国《航宇周刊》2015年7月2日报道] 据欧洲早期一项名为“补给”（Recreate）研究项目的结论，空中加油可使小型飞机飞的更远，同时相对于大飞机可节省机械操作所造成的燃油损耗，结论还指出这在技术上是可行的，并可验证。随着设计航程的增加，飞机的燃油系数将增大，同时有效载荷减小。对于航程3000海里（5550千米）的飞机，其有效载荷和燃油各占20%； 对于航程7000海里（12950千米）的飞机，有效载荷占10%，而燃油将占40%。备用燃油在在飞行的全程中都在，这就相当于增加了有效载荷 。根据飞机跨大西洋飞行的实际数据，”补给”研究项目模拟得出的结论是通过使用更小、航程更短的飞机，在远距离长时间飞行中空中加油1~2次，可以节省燃油，并且减少10~20%的二氧化氮排放量。但民航飞机进行空中加油是否可行？“补给”研究项目做了大量的安全与验证工作，认为这在技术上是没有任何问题。
“补给”研究项目由欧盟第7框架研究计划资助，为期42个月，包括了4个国家的研究机构及大学：荷兰的国家航空航天实验室（NLR）和代夫特科技大学（TU Delft），德国的航宇中心（DLR）和慕尼黑大学（TU Munich），英国的贝尔法斯特女王大学（Queen’s University Belfast）和Nangia航宇研究协会，瑞典的国防研究机构（FOI）和瑞士的苏黎世应用科技大学（ZHAW），该研究在今年1月完成。“补给”研究项目来源于欧盟过去资助的“开箱即用”（“out-of-the-box”）研究项目，该项目提出了利用核动力“巡航者”飞机在全球飞行，使用短距“供给者”（feeder）客机在“巡航者”和地面机场之间来回运送旅客。不出所料，该研究指出核动力飞机会带来不可接受的社会问题，并且也不可能验证。但作为近期的一个选项，空中加油是有希望的。“巡航者”为250座的飞机，设计航程为2500~3000海里（4625~ 5550千米），通过一次空中加油，航程可达5000海里（9250千米），通过优化飞机设计及调整机翼尺寸，可减少超过20%的燃油量。如果空中加油两此，则可节省的油量达25%。“供给者”作为加油机，可以提供35000磅（15876千克）的燃油，每4小时可提供3次加油任务。
最初，“补给”研究项目设想商用飞机空中加油的模式军用飞机加油的模式类似，都是加油机飞在前面，放下一根加油管，受油机在后下方机动到加油管处授油。但这种方式对“巡航者”飞机机组人员接受特别的加授油培训。“补给”项目后来采用了不同寻常的设计，即加油机在前机身安装了可控的加油管，加油机从“巡航者”飞机的后下方机动靠近“巡航者”进行加油。这就允许“巡航者”飞机保持正常的直线和水平飞行状态，减小了“巡航者”机组人员的工作负担，也减轻了乘客引起的不适。这中方式只对加油机机组人员有较高的加油技术要求。这种不同寻常的加油方式提高了安全性，加油机具有良好的视野，当发生问题时受油机可快速脱离。“巡航者”飞机不需机动，可改善乘客的舒适性，减轻了由于加油管插入的力量，也简化了加油培训。但控制不断向前伸展的加油管的稳定性是关键。相对于客机需要的大机内空间，加油机的燃油空间可相对小，在加油机的概念方案中，后平尾前掠与机翼相接，形成连接翼飞机，可减轻机翼重量，研究表明这中技术方案比常规构型具有更高的效率。进行空中加油时，“巡航者”飞机将绕飞到加油点，飞行速度降到0.8马赫以下，飞行高度降到79245米（FL260）以下，这会稍微增加一些燃油消耗，但不同飞机有不同的加油路线，可减小由于不稳定气流而带来的危险，使加油机更容易控制加油管。在民用航空规定中，保持飞机之间的安全间隔是一条规定的标准，现在要使飞机加油时相互靠近，则需要修改这规定。民用客机在巡航中进行空中加油必须具有一定的安全等级要求，但目前民用航空管理规定中没有对加受油机适航性的相关规定。“补给”项目研究了验证民航飞机接近的方法，该方法基于目前军用飞机进行空中加油资格论证和民用自动着陆的规定。自动着陆和空中加油类似，都是在不利的条件下按规定的时间和空间接近到某一位置。空中加油要自动化到机组人员可接受的工作强度。综合来自GPS、光电和射频传感器的数据，使飞机之间保持1~2米的相对位置之间。高可靠性的飞行管理和导航系统用于控制飞机，加油机和受油机通过数据链进行通信，两架飞机的机组人员都有用于控制加油进程机动的专门显示器，以在必要是干预飞机动作。
与军用飞机加油的方式不同，商用飞机空中加油时可允许其保持直线和水平飞行，只是加油机机动接近进行加油。
“补给”项目中应用了针对飞行员的飞行模拟器，以评估商用飞机飞行员是否能确定自动加油到可接受的程度，并且也评估了最初设想的加油机在受油机前上方的可行性。为了进行模拟，在荷兰的国家航空航天实验室建了一个代表“巡航者”的全运动状态模拟器，并与德国布伦瑞克工业大学（TU Braunschweig）的一个代表加油机的固定设施模拟器联网。“巡航者”在指定的聚集位置与加油机汇合，“巡航者”装备了飞行路径显示器，可显示与加油机的相对位置和速度、安全距离、当前飞行状态及加油情况。加油机的机组人员额外配置了一个加油管状态显示器，可显示加油管的位置和伸展程度、方向舵偏转情况和传动装置状态。两阶段的模拟器评估集中了20名商用客机飞行员和一些军用飞机空中加油的经验，为“巡航者”、“供给者”和加油管研制的飞行控制系统在空中加油机动到中等不稳定适合也表现的很好，大多数飞行员感觉只需少量的额外培训即可安全地操纵这套系统。“补给”项目中的空中飞行模拟显示，与不加油的点对点直接飞行相比，通过空中加油的方式，其航程略有增加，但机械油耗更小。虽然“巡航者”和“供给者”都需做更多的飞机运动，但两者在空中的总重是减少的，从而节省了燃油。比较悲观地分析是可节省9~16%的燃油，乐观地分析是可节省23%的燃油，但这都需要“巡航者”和加油机进行全新的飞机设计。
另一种可拆卸的模块化概念是聚焦于联合运输，可使乘客在地面交通和空中交通之间无缝地转运。该概念的提出主要是应对地面交通和小型民用机场拥堵导致出行时间增加的状况，打破了地面运输和空中运输的界限。欧盟资助的Fantassy项目仔细地分析了可拆卸船舱的运输思想。乘客携带他们的行李登上船舱，有自动的装置将船舱运送到等候的飞机处，船舱可进入飞机内部或挂在机翼下面。乘客可在当地的公共交通站使用“船舱中枢”（pod hub），船舱由往返交通工具安全地送到机场，然后到达等候的飞机旁边并登机。研究表明应用船舱需要机场增加的大门数量，但飞机周转时间可减半。该项目为期两年，包括了希腊的佩特雷大学（University of Patras）和综合航宇可行公司（Inasco）、西班牙的NLR和比亚乔航宇公司（Piaggio Aerospace），目前已完成，项目组希望能为欧洲地平线2020研究计划的下一步工作提出建议。
洛桑联邦理工大学（EPFL）正在进行一项名为“空中夹子”（Clip-Air）的项目，提出了模块化飞机概念，具有可拆卸的乘客或货运船舱。飞机设计为飞翼式布局，具有发动机、燃油和机组人员，可最多携带3个船舱，每个船舱相当于A320机身的大小，可携带150名乘客。船舱长30米、重30吨，能够用铁路运输，使乘客可以在火车站等上船舱。目前提出了数个基于翼身融合体（BWB）设计的概念方案，以改善气动效率和装载能力。伦敦帝国大学（Imperial College London）已应用同样的设计修正以往的远程水上飞机设计，其目的是缓解将来内陆机场增长的控制交通压力。帝国大学的水上飞机能将2000名乘客运送至8000海里（14800千米），其设计将V形船体融入到了BWB机身之中，从而能够更高效地在陆上机场之间往返飞行。通过对跨大西洋路线的初步分析，表明该概念方案是可行的，但先前的设计没有与常规飞机竞争的优势。未来通过更详细的结构设计优化，有望能提高燃油效率。（中国航空工业发展研究中心 陈宣友） |
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发表于 2015-7-28 10:21
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