西北工業(yè)大學(xué)研制的翼身融合大型客機(jī)縮比試驗(yàn)機(jī)。科研團(tuán)隊(duì)供圖

“飛過來了！看，這個(gè)飛機(jī)太漂亮了！”

日前，在陜西靖邊通用機(jī)場(chǎng)（無人機(jī)試驗(yàn)測(cè)試中心），一架外形新穎的飛機(jī)從跑道上起飛，自由地飛行在蔚藍(lán)的天空中，顯得格外引人注目。

(相關(guān)資料圖)

這是西北工業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“西工大”）研制的翼身融合大型客機(jī)的縮比試驗(yàn)機(jī)試飛的場(chǎng)景。作為系列關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)飛行驗(yàn)證的摸底試飛試驗(yàn)，此次試驗(yàn)進(jìn)行了試驗(yàn)機(jī)的起降、通場(chǎng)、規(guī)劃航線自主飛行等科目測(cè)試，圓滿完成了預(yù)期的飛行計(jì)劃。

飛行試驗(yàn)由西工大牽頭的國(guó)內(nèi)翼身融合民機(jī)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)組織實(shí)施，是翼身融合民機(jī)技術(shù)研究從概念研究到技術(shù)驗(yàn)證的關(guān)鍵一步，是翼身融合民機(jī)技術(shù)研究的重要里程碑節(jié)點(diǎn)。

推動(dòng)民機(jī)領(lǐng)域技術(shù)變革

領(lǐng)潮未來發(fā)展方向

翼身融合民機(jī)外形擁有寬扁的機(jī)身，極具流線感，機(jī)身和機(jī)翼之間過渡光滑，沒有明顯的界線，機(jī)艙位于微微鼓起的機(jī)身下方。

這種機(jī)翼、機(jī)身融為一體的飛機(jī)，被稱為翼身融合飛機(jī)，是未來民機(jī)的發(fā)展方向。

“在全球空運(yùn)需求持續(xù)增加、氣候變暖和國(guó)際能源危機(jī)的多重背景下，發(fā)展更為‘經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、舒適、安全’的綠色航空成為國(guó)際民航領(lǐng)域的共識(shí)。”西工大民航學(xué)院張永杰教授說。

張永杰介紹，目前，國(guó)際通用的傳統(tǒng)民航飛機(jī)是由一個(gè)類似于圓柱形的機(jī)身和機(jī)翼、尾翼、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成的。這種機(jī)翼和機(jī)身有著明顯界限的傳統(tǒng)布局經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，其空氣動(dòng)力效率已幾近極限，飛機(jī)的油耗、噪聲、有害氣體排放等環(huán)保指標(biāo)無法進(jìn)一步降低。

為了推動(dòng)民機(jī)技術(shù)變革，經(jīng)過多年的探索，國(guó)際航空界發(fā)現(xiàn)這種機(jī)翼、機(jī)身高度融合的翼身融合民機(jī)具有氣動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)重量輕、裝載空間大、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是滿足未來民機(jī)發(fā)展要求的革命性技術(shù)之一，是國(guó)際上下一代寬體客機(jī)發(fā)展的優(yōu)先方向。

20世紀(jì)90年代末以來，由西工大牽頭的國(guó)內(nèi)翼身融合民機(jī)研究團(tuán)隊(duì)匯集了國(guó)內(nèi)航空院所、相關(guān)高校的優(yōu)勢(shì)力量，是國(guó)內(nèi)最早深入該領(lǐng)域研究的團(tuán)隊(duì)之一，經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)取得了一系列國(guó)際領(lǐng)先的研究成果。

堅(jiān)持自主創(chuàng)新

攻克關(guān)鍵核心技術(shù)

“概念方案牽引關(guān)鍵技術(shù)研究，關(guān)鍵技術(shù)研究支撐方案演化成熟，這是我們團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行翼身融合民機(jī)技術(shù)研究時(shí)確立的發(fā)展路線。”翼身融合民機(jī)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)原負(fù)責(zé)人、西工大航空學(xué)院張彬乾教授說。

多年來，國(guó)際航空界在翼身融合民機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究過程中遇到了一些技術(shù)瓶頸，如低速性能差、縱向控制難、安全性和舒適性差等問題。

西工大翼身融合民機(jī)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)持續(xù)關(guān)注跟蹤國(guó)際技術(shù)動(dòng)態(tài)，瞄準(zhǔn)國(guó)外技術(shù)瓶頸，尋求突破，自主創(chuàng)新，探索新的技術(shù)途徑，在國(guó)際上率先提出“后體加長(zhǎng)翼身融合布局”新概念，并圍繞高速飛行與低速起降性能協(xié)調(diào)、客艙乘坐舒適性與應(yīng)急疏散兼容、增升與配平能力匹配三個(gè)核心技術(shù)難題，攻堅(jiān)克難、獲得突破，形成了綜合性能國(guó)際領(lǐng)先的NPU-BWB-300翼身融合民機(jī)技術(shù)概念方案。

經(jīng)過系列大型風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值仿真與縮比飛行等關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)攻克并掌握了總體、氣動(dòng)、飛機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)匹配、飛行控制等一批系列關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)，并在飛機(jī)系列化發(fā)展、中央機(jī)體特殊結(jié)構(gòu)、噪聲抑制等技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展。

團(tuán)隊(duì)形成的翼身融合民機(jī)概念方案采用了單排16座設(shè)計(jì)，為乘客提供了寬敞舒適的乘坐環(huán)境。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李棟教授介紹道：“我們團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的翼身融合民機(jī)相較于目前國(guó)外一排24~30座的設(shè)計(jì)，飛機(jī)轉(zhuǎn)彎飛行時(shí)，坐在外側(cè)的乘客受到的過載感受更小，乘坐體驗(yàn)更加舒適。同時(shí)，機(jī)身兩側(cè)均勻布置了8個(gè)艙門，很好地滿足了90秒黃金逃生標(biāo)準(zhǔn)要求。”

從翼身融合布局民機(jī)概念的提出，到核心技術(shù)的攻關(guān)，再到關(guān)鍵技術(shù)突破，以西工大為核心的研究團(tuán)隊(duì)，十幾年來堅(jiān)持自主創(chuàng)新的發(fā)展理念，腳踏實(shí)地、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、追求卓越。經(jīng)過長(zhǎng)期研究，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的翼身融合民機(jī)概念方案的綜合性能已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

聚焦新領(lǐng)域

勇攀新高峰

當(dāng)前，為應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)和氣候變化，工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域正逐步實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。中國(guó)始終積極參與應(yīng)對(duì)氣候變化全球治理，積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰和碳中和。在雙碳目標(biāo)背景下，節(jié)能減排成為我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的重中之重。如何減少飛機(jī)的碳排放甚至做到零排放，也是團(tuán)隊(duì)在翼身融合民機(jī)技術(shù)研究中始終追求的目標(biāo)。

“為適應(yīng)綠色航空發(fā)展要求，國(guó)際航空界已開始研制能夠滿足綠色航空要求的清潔能源飛機(jī)，可持續(xù)再生航空燃料、電能、氫能等清潔燃料已成為航空燃料的發(fā)展方向。”張永杰表示，目前，團(tuán)隊(duì)在新能源翼身融合民機(jī)技術(shù)方面展開研究，已完成了氫能翼身融合民機(jī)概念方案初步設(shè)計(jì)。

下一步，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步驗(yàn)證完善翼身融合民機(jī)總體綜合設(shè)計(jì)技術(shù)，攻克結(jié)構(gòu)、降噪等關(guān)鍵技術(shù)，并聚焦新能源飛機(jī)技術(shù)發(fā)展方向，攻克背撐式/背負(fù)式/分布式發(fā)動(dòng)機(jī)布局設(shè)計(jì)技術(shù)，為電能/氫能動(dòng)力翼身融合民機(jī)發(fā)展提供技術(shù)儲(chǔ)備。

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