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美国宇航局将开创X平面研究的历史新纪元

2018-05-16
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em美国国家航空航天局的航空创新者正准备在空中投放一系列新型试验飞机,每一架试验飞机都要展示先进技术的遗产,这将推动航空领域的前沿。 / em

历史即将重演。

在过去的七十年里,有一段时间 - 比其他人忙得不可开交 - 当时全国最优秀的航空人员设计,制造并飞行了一系列实验飞机,以测试与飞行相关的最新奇幻和实用的想法。

短翼。长长的翅膀。三角形的翅膀。前掠翅膀。剪刀的翅膀。大尾巴。没有尾巴。高速。低速。喷气推进。火箭推进。甚至核推进 - 尽管这项技术从未实际飞行过。

单独的这些先锋飞机都有自己的胜利和挫折故事 - 甚至是悲剧。每个公司都由不同的公司组成,由不同的政府组织组织运营,用于各种目的。

他们一起被称为X架飞机或X架飞机,因为有些是导弹或太空船 - 而且提及它们会引起全球航空爱好者的温暖感和怀旧之情。

“他们当然都以自己的方式感兴趣。 NASA首席历史学家Bill Barry说:“他们每个人在航空领域都有独特的地位,可以帮助他们在历史上留下自己的印记。” “他们真的很酷。”

而现在,美国宇航局的航空创新者再次准备在空中投放一系列新的试验飞机,每一架飞机都打算继承展示先进技术的遗产,这些先进技术将推动航空领域的前沿。

目标包括展示飞机如何燃烧一半的燃料,并在每次飞行过程中产生比现在少75%的污染,同时比今天的飞机更安静 - 甚至可能在超音速飞行时也是如此。

美国宇航局再次强调X架飞机被称为“新航空地平线”,这是2月份宣布的一项计划,作为2016年10月1日开始的财政年度总统预算的一部分。该计划旨在设计,制作和飞行该系列飞机作为加速采用先进绿色航空技术的一种手段。

“如果我们能够制造这些X架飞机并展示其中一些技术,我们预计这将使美国工业部门能够更容易,更快速地把它们推出市场并推出市场,”美国宇航局综合航空局的Ed Wagoner说。系统项目主任。

这是美国航空航天局已知道如何回到其前身组织 - 国家航空咨询委员会(NACA)的日子,以及第一个X-plane,恰如其名的X-1,NACA开展的一个项目。与当时新组建的美国空军。

实验超音速

由贝尔飞机制造的X-1是第一架飞行速度超过声速的飞机,从而打破了“声音障碍”,这是一个颇受欢迎但根本误导性的术语,更多地谈到浪漫的高速飞行挑战概念而不是天空中难以逾越的实体墙。

在1947年10月14日,当空军上尉查克·耶格尔,排骨肋骨和所有人爬上明亮的橙色迷人的格伦尼斯,飞过X-1时,他们在书籍和电影中多彩地讲述了“正确的东西”进入它的历史时刻。

据报道,加利福尼亚州爱德华兹空军基地的所在地羚羊谷当天首次爆发声波。但是,不管是否有人真的听到过爆炸声,在数十年之后,越来越多的人在山谷中回荡着声音,因为军事基地上的超音速飞行变得日常。

X-1也成为NACA(以及后来的美国国家航空航天局),空军,海军和其他政府机构管理的一系列实验飞机项目的第一个。

目前空军编号为X的X架飞机列表为56架,但这并不意味着已有56架X架飞机。

有些使用相同数字的多个模型。还有更多的实验车被设计,制造和飞行,但从未给出X号。一些X车辆收到数字,但从未建成。

因为没有人想把这架飞机与B-52轰炸机混淆,所以X-52完全被忽略了。

此外,一些X架飞机根本不是实验研究飞机,而是生产型飞机或航天器的原型,这些飞机进一步混淆了真正被认为是X架飞机的水域,甚至没有,巴里说。

“他们不一定认为在X-1时会有一系列X型车辆,因为你最终得到了一些修改,例如包括A,B型号 - 这些车型在很多方面都是非常不同的车辆,“巴里说。

实验飞机的例子包括美国宇航局的一些升降机构,以及海军的D-558-II Skyrocket,飞行员斯科特·克罗斯菲尔德于1953年飞行,成为第一架以两倍于声速或2马赫的速度飞行的飞机。

它变得更加令人困惑:一些早期的X平面被称为XS-1,XS-2等 - XS是“实验,超音速”的缩写。尽管没有明确记载,但在某些时候XS变成了X,因为XS听起来像“过剩”,就像你不需要的东西一样,巴里说。

还有像XB-70这样的飞机,这是一架超音速喷气式战斗机,在大多数的圈子里都被认为是X型飞机,但是正式不属于空军编号的56架X型飞机的一部分。

“无论如何,虽然X平面的名称已经成为历史上非常无定形的术语,但这个术语现在被人们认为是最前沿的研究类飞机,”Barry说。

也许在美国宇航局所有的X飞机中,没有一个比X-15火箭飞机更具前沿性,并且变得更有名 - 甚至可以与X-1相媲美。

“X-1当然是第一次,也是它为超音速飞行做的最具历史意义的事情。但是X-15可能是X飞机中最具生产力的型号,“Barry说。

从1959年到1968年飞行199次,有翼的X-15以超音速的速度超越了太空边缘,开创了设计概念和操作程序,直接有助于开发水星,双子星和阿波罗试点航天计划,以及航天飞机。

Barry解释说,除了对高速航空的贡献之外,X-15成功故事的另一个组成部分是NASA,空军和海军的对立军事部门之间的合作。

Barry说:“这种以X-15为代表的主要航空研究往往是最好的,因为有几个组织为实现共同目标做出了贡献。” “我们已经看到,当我们准备开始下一波X飞机的时候。”

三脚凳

但在这个能够产生复杂仿真的高速计算机时代,以及世界级风洞可用于测试高保真模型的时代,为什么还需要像X-plane那样飞行?

“这是一个有效的问题,”瓦格纳说。

答案与瓦格纳在航空研究方面所描述的“三腿凳”的必要性有关。

一条腿代表计算能力。这涉及高速超级计算机,它可以模拟流过物体的空气物理 - 无论是机翼,方向舵还是全飞机 - 只存在于模拟的零点和零点。

第二段代表实验方法。这就是科学家在风洞中将最常见的物体或物体的一部分的比例模型(无论是机翼,方向舵还是飞机)放在风洞中以测量流过物体的空气的位置。

在风洞中进行的测量可以帮助改进计算机模型,并且计算机模型可以帮助改进飞机设计,然后再在风洞中对其进行测试。

“每一个都很好,而且每个都可以帮助其他人,但每个人都可以在根据结果推断出的错误中引入错误,”瓦格纳说。 “所以凳子的第三条腿就是出门,实际上是飞行设计。”

无论是飞行X飞机还是全新飞机的原型,实际飞行记录的数据都可以用于验证和改进首先用于开发设计的计算和实验方法。

“现在你有三种不同的方式来看待同样的问题,”瓦格纳说。 “只有通过共同努力,我们才能达到降低风险的目的,完全相信我们的数据告诉了我们。”

“阙”超音速技术

虽然它不可能成为第一批新的航空视界X飞机实际上是作为三脚架研究的一部分飞行,但设计工作已经开始在QueSST上进行,这是Quiet Supersonic Technology

2月份授予洛克希德马丁公司领导的一个小组的初步设计合同。如果时间表和国会拨款持续下去,这架新的超音速X-plane可能会在2020年的时间内飞行。

QueSST的目标是解决近70年前X-1首次引入飞行世界的问题 - 令人讨厌的大声爆音。

最近的研究表明,超音速飞机有可能以这样的方式成形:当飞行速度超过声速时产生的冲击波会产生声波,这样安静的声音几乎不会被公众注意到,如果有的话。

由此产生的声波“热潮”被形形色色地描述为遥远的雷声,当你在里面的时候,你的邻居强行关闭车门的声音,或者是“超音速”心跳的砰砰声。

NASA超音速项目经理Peter Coen说:“我们知道这个概念正在起作用,但现在继续我们研究的最好方法就是向X公众展示其能力。”

希望通过飞行QueSST收集的数据将有助于联邦航空管理局及其国际同行制定与噪音有关的规定,使商业超音速客机能够在全国各地飞越。

Coen说:“提供这些数据将是为旅客提供便捷,实惠的超音速航班的关键一步。

与此同时,其他的实验飞机也在考虑之中,包括那些具有破坏传统管子和机翼飞机模型的新颖形状的飞机,以及其他由混合动力驱动的飞机。

这些X架飞机的样子,它们将如何操作以及它们将在哪里飞行都尚未精确定义。

“我们将让市场和社区帮助我们通知我们的决定,我们想要去的方向,”瓦格纳说。 “但是我们对所有可能展示的东西感到非常兴奋。”

有趣的是,尽管这些未来的测试飞机被称为X架飞机,但完全有可能只有其中一些实际上会获得官方的X架飞机编号 - 或者可能都不会。

“我们还不知道,”瓦格纳说。 “在我们即将颁发施工合同之前,这个决定可能不会发生在每架飞机上。”

因此,美国航空航天局是否会用X号或缩写词来称呼这些新飞机 - 或者两者兼而有之 - 有一点很明确:NASA的飞行研究计划正在为航空研究的激动人心的时代的复兴而努力。

资料来源:美国航空航天局航空研究任务理事会Jim Banke