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航空航天工程面临的巨大挑战
自 1903 年 12 月 17 日，重于空气的飞机（称为莱特飞行器）在北卡罗来纳州基蒂霍克附近的 Kill Devil Hills 首次进行历史性的动力飞行以来，技术发生了革命性的变化，使普通大众能够通过 B737 到 B787 和 A310 到 A380 等商用飞机进行全球空中旅行，并且这种技术进步一直持续到今天。很明显，新一代飞行器将使用新材料、轻质优化的复合材料结构、带流动控制的先进气动配置、新的推进概念和使用 SAF、合成燃料、氢气、电池等燃料的技术来制造。此外，先进和革命性的导航和控制系统和航空电子设备正在开发中，先进的 ATM 和 NEXTGEN 正准备管理空域。以下各节描述了六个技术领域需要解决的关键挑战。 《航空航天工程前沿》期刊的目标是吸引从事所有这些挑战领域的研究人员撰写的高质量论文，并在经过严格的同行评审流程后，通过开放获取平台迅速向航空航天界提供这些论文。特别欢迎有关各种航空航天技术的多学科应用以及涉及未来航空航天配置/设计的论文，例如电动/混合动力和氢动力商用亚音速/跨音速飞机、低空超音速飞机、吸气式高超音速飞机以及电动无人机/无人驾驶飞机/微型飞行器。
DNW 在风洞测试方面的创新：用于大型低速设施的新型移动带系统
摘要 德荷风洞 DNW 是欧洲最先进、最专业的风洞测试机构之一。DNW 的 11 个风洞包括亚音速、跨音速和超音速设施，为全球用户群提供实验性空气动力学模拟功能。DNW 提供在受控环境中对比例模型进行空气动力学、气动声学或气动弹性模拟和测试的技术。其实验模拟技术抓住了要研究的问题的本质。位于荷兰马克内塞的大型低速设施 (LLF) 是一座用于低速领域的工业风洞。它是一个闭路、大气、连续低速风洞，带有一个封闭壁和一个可配置（开槽）壁测试段以及一个开放式喷射。低速意味着在起飞和降落飞行配置中测试飞机，因此 DNW 将对 LLF 的投资重点放在安全（近地、有动力和无动力）和环境问题（声学）相关的测试能力上。最近的 DNW-LLF 升级计划侧重于近地模拟（采购新的移动带系统）和降低风洞电路背景噪音水平，以提高其能力和市场吸引力。后者举措的主要驱动力是飞机特性的明显趋势，即飞机噪音水平的持续降低。资金支持由经济事务部提供
HINVA - 高升力飞行验证 - 项目概述和...
联合研究项目 HINVA 的目标是显著提高部署高升力装置的民用飞机气动性能预测和评估的准确性和可靠性。为了实现这一目标，目前工业上使用的最先进的数值和实验模拟方法将根据最大升力状态的飞行测试数据进行验证。该项目以相关欧洲项目（如 EUROLIFT）和 GARTEUR 研究中获得的经验和发现为基础。DLR 的飞行测试飞机空客 A320-200 ATRA 是三个方法领域飞行测试、欧洲跨音速风洞 ETW 中的高 Re-No 测试以及使用 DLR 的 TAU 代码进行数值模拟的共同配置基础。基线设备设置对应于着陆配置。还研究了巡航配置。该项目的核心要素是生成一个专用的、完全协调的验证数据库，该数据库由风洞和相应的飞行测试数据组成。以协同的方式利用所有三个方法领域的独特优势，可以定性和定量地确定此类飞机最大升力状态下的主要空气动力学现象。研究结果将为使用和应用数值工具以及低温测试提供新的模拟策略，以确定工业高升力设计过程精度范围内的升力系数和攻角方面的最大升力。该项目细分为三个主要工作包：ATRA 飞行测试、ETW 风洞测试和 CFD 模拟。基线几何和 CAD 模型的规范已基本完成。已经进行了全面的数值模拟以支持飞行测试仪器。空中客车公司和德国航天中心正密切合作，共同进行飞行测试规划和飞行测试仪器的开发，为首次飞行测试活动做准备。
处于初步飞机设计阶段的超音速公务机
飞机设计是一项迷人而又充满挑战性的任务。通常，需要实现相互对立的目标，并满足法规通常规定的限制。然而，主要的设计目标一直是安全性和可靠性，尽管在过去的几十年里，生态和经济问题补充了前者。因此，飞机设计始终是仔细考虑所有这些方面的结果，因此不仅仅是技术上的妥协。自 20 世纪初以来，飞机的基本几何布局没有太大变化；尽管如此，其技术复杂性发生了巨大变化。一个例子是轻量化设计，通过引入高性能铝合金和复合材料，已经利用了新的减轻重量的可能性。另一个例子是航空电子和电气系统设计的进步，导致飞机越来越“电动化”。所有这些发展都需要在早期开发阶段判断它们对飞机设计和性能的影响，以避免经济误判。这就是概念和初步飞机设计发挥作用的地方（参见第 2 章）。除了亚音速和跨音速运输外，超音速旅行的梦想也吸引了许多人和机构。然而，除了军用飞机外，只有协和式飞机和 TU-144 被引入客机市场。这两架飞机都只在极少数航线上使用过，而且它们的商业成功遥不可及，这是一个很好的例子，表明技术上可行的并不总是经济上合理的。尽管如此，“超音速”的热情仍然盛行，研究工作和资金仍在投入到这个主题上。然而，焦点从客机转移到超音速公务机 (SSBJ) 和高净值个人的利基市场。由于声望、便利、舒适和旅行时间的减少，它对高管和 VIP 尤其有吸引力。“这个列表并不完整；然而，这些参数可以提高企业生产力，从而证明超音速商务旅行是合理的。音爆、起飞和降落时的噪音、高油耗以及由此产生的排放被视为超音速运行的关键问题”（Schuermann 等人，2015 年）。发动机技术和机身设计的进步有助于找到与超音速飞行相关的生态和技术挑战的充分答案。由于这些问题与飞机的大小密切相关，因此可以将公务机大小的飞机视为进入实际超音速飞行的良好起点。“最近的市场研究表明，大量高级乘客愿意改乘超音速服务”（Schuermann 等人，2015 年）。事实证明，公务机大小的超音速飞机似乎找到了
Microsoft Word - 个人飞行器的发展_ald_final
民用航空运输的未来正在迅速变化，应对严重的问题和机遇，解决方案空间具有真正重大的社会和广泛的商业和工业层面影响。未来要解决的首要问题包括排放/气候/能源、道路拥堵/基础设施成本、向远程一切的转变，包括远程旅行、现场打印某些商品的副空运货物、在通往自治的道路上快速发展的自动化转变、电子的普遍性和脆弱性、现有机场的容量有限、声学限制、安全性、可负担性和不断增加的延误（空中交通管制 (ATC)、安全、枢纽/辐射、地面交通）。预计民用航空运输复兴将由大量先进到革命性的技术推动，包括可再生/“绿色”/越来越便宜的能源、电力推进、纳米材料和材料加工、印刷制造、人工智能 (AI)/自治、新兴的全球传感器网格、安全/可靠性实现以及弹性导航和通信。民用航空复兴的预期性质包括转向基本上无排放的飞行/驾驶飞机，包括私人飞机，后者从当地街道起飞，最终取代大部分地面交通和定期商业空中交通、自动驾驶汽车运行和空中交通管制、大型空中