这篇论文由 Embry-Riddle Aeronautical University – Daytona Beach 在 ERAU Scholarly Commons 上免费开放给您。它已被 ERAU Scholarly Commons 的授权管理员接受并收录到论文 - Daytona Beach 合集中。如需更多信息,请联系 commons@erau.edu。
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根据联邦航空管理局的研究,仅美国航空公司每年就燃烧 162 亿加仑的航空燃料,导致美国空气污染的 3% 以上,航空业贡献了全球空气污染的 1% 以上。与其他污染源相比,这些数字可能看起来微不足道,但航空业仅占世界贸易量的 0.5%,而全球能源消耗量为 2.2%。目前电池和电动机的进步并不能在不久的将来取代燃气涡轮发动机,特别是对于远程飞机而言。本文介绍了一种 BWB 飞机的概念设计,该飞机可载客 160 人,航程 9200 公里,巡航速度为 0.77 马赫数,可通过 FAR 25 认证。设计非常规配置的方法包括传统的飞机设计方法和新颖的方法。在任何航程方程中,升阻比都起着重要作用。对于 BWB 飞机来说,这个比率相当高,而且随着发动机效率的提高,每位乘客每公里的燃油消耗量可以大幅降低。与具有类似载客量和任务特征的传统飞机相比,BWB 飞机的一体式设计提供了较低的空重。
为涵盖可能的性能范围,我们开发了三种发动机模型:最有可能(衍生涡扇发动机)、最佳情况(全新涡扇发动机)和最坏情况(衍生涡喷发动机)。对于最有可能的情况,我们研究了基于 CFM56 的预计可用于 Aerion AS2 的发动机 (Fehrm, 2018)。在预期的 1.4 马赫飞行条件下,发动机的低压压缩机 (LPC) 压力比为 2,高压压缩机 (HPC) 压力比为 10,涡轮入口温度 (T4) 为 1650 K。为了使其适应 2.2 马赫的飞行,我们假设压力比受压缩机出口温度的限制,这是压缩机中材料温度限制的结果 (Fehrm, 2016)。这为我们提供了大约 7.5 的 HPC 压缩比。我们还假设涵道比为 3,与 Boom 所述的发动机计划一致。考虑到 2.2 马赫操作时产生的高冲压阻力,这可能是乐观的。