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ICAO CAEP/12评估报告：了解超音速飞机的潜在环境影响：更新
对以超音速速度飞行的商用和民用飞机的潜在发展产生了新的兴趣。噪声和排放影响首先在1970年代进行了广泛的研究，然后在1990年代和2000年代初期再次进行了研究。因此，有必要详细介绍我们对噪声的潜在影响以及与排放有关的环境问题的理解，尤其是对臭氧和气候的影响。正在考虑使用常规燃料的不同尺寸飞机的超音速运输（SST）机队，从业务飞机延伸到可以运输数百名乘客的较大飞机。科学家现在正在使用全球大气化学和物理学的最先进模型进行新的研究，以了解对平流层臭氧的潜在影响以及与SST机队相关的气候的辐射强迫。这些研究为超音速飞机潜在环境影响的下一代分析奠定了基础，这些分析获得了开发的考虑。以及长寿命二氧化碳（CO 2）的排放，气候的辐射强迫又取决于水蒸气浓度（H 2 O），臭氧（O 3），甲烷（CH 4）的空间变化气溶胶）。飞机舰队的排放尤其取决于车队的尺寸，飞行特性，马赫速度，巡航高度，巡航时的舰队燃料使用，无X排放指数以及有关燃料和烟灰排放中硫的假设。f或目前正在评估SST车队的飞机数量和类型的投影，在未来2 - 3年中，全球平均总臭氧的变化可能会少于1％，而根据特定的车队参数，这种变化是正面还是负数。气候效应也可能很小，导致全球平均表面温度的变化通常要小得多（总效应也取决于是否使用了可持续航空燃料）。已经取得了重大进展，以建模并减轻超音速飞行中声音繁荣的影响。正在进行的研究以评估对公众的影响的研究表明，未来的低吊杆超音速飞机设计将创造出比传统的声音繁荣不那么烦人的更安静的声音“重击”。尽管如此，对于完全评估特定飞机的噪声效应是必要的进一步研究。
应用超音速喷射器原理以增强...
地热井是任何地热发电设施中的关键组成部分和大多数资本密集型部分。但是，他们经常在一生中经历压力下降，在某些情况下导致井压力低于发电厂的运营条件，这使得井无法使用发电。这可以使整个项目更加昂贵，因为必须钻出其他井来补偿不可用的蒸汽以维持所需的电厂输出。本研究探讨了使用弹出器来解决该问题的可能性。弹出器已用于石油和天然气和制冷行业的各种应用中。在地热发电中，喷射器被广泛用于从冷凝器中提取不可凝聚的气体。弹出器是使用高压流的动能来诱导低压流的流动的静态设备。超音速喷射器通过使用收敛性喷嘴将主要流体加速到超音速条件来起作用。这会产生一种压力，使二次流夹入，混合物在中间压力下退出。这项工作中描述的实验是在雷克雅未克大学能源实验室进行的，以在实验室规模上制造和测试超音速弹出器。是为了在不同的压力下连接两个饱和蒸汽流，并将结果与早期研究中开发的分析模型进行比较。该实验集中在喷射器尺寸对性能的影响上，特别是恒定面积混合部分（CAM）。该实验成功地证明了喷射器通过表现出受到压力和二次流的夹带而起作用，尽管与分析模型没有良好的匹配。从实验中，使用夹带比率的5 mM凸轮排出器提供了最佳的结果，达到了压力和出口压力以衡量其性能。分析模型还用于设计潜在的超音速喷射器，以连接肯尼亚奥尔卡里亚地热场的两个生产井。设计表明，可以使用此弹出器产生另外的2.2 MW电力。
带电粒子束轮廓监测器的超声速气体射流特性
现代加速器首选非侵入式测量方法来表征束流参数。电离轮廓监测器 (IPM) [1–3] 和束流诱导荧光监测器 (BIF) [4–8] 被广泛用作许多加速器中的非侵入式束流轮廓监测器。在此类监测器中，粒子束与残留气体相互作用，导致气体分子电离或发射荧光。束流与气体相互作用产生的副产物可以通过外部电磁场（离子和电子）收集，或使用独立光学系统（荧光）检测，以提供初级束流的一维分布信息。根据背景压力水平，它们通常需要较长的积分时间或加载额外的工作气体。后者将产生较大的压力凸起区域，并可能导致初级束流性能下降
超音速飞行中复合板的气动弹性不稳定性...
研究超声速气流作用下复合材料层合板的气动弹性失稳问题，通过求解气动弹性特性的广义特征值问题进行分析。通常通过计算不同来流速度下层合结构的固有频率，得到层合板在气流作用下的临界失稳速度，这是由于层合结构刚度减小，导致结构失稳。应根据复合材料壁板所处的力学环境合理设计结构参数，避免在气流作用下出现结构失稳问题。活塞理论最初由Lighthill在Hayes对Tsien高超声速相似理论的扩展基础上发展起来。在壁板颤振研究中，为了更好地模拟实际的气动变化过程，许多研究者提出了各种气动计算模型，但这些气动模型的不足之处在于考虑了较为复杂的边界条件，因此方程的求解过程相当复杂。在结构力学的框架下，利用二维模型，利用活塞理论推导了能够预报超声速范围内先进结构壁板颤振的精细气动弹性模型。活塞理论被广泛应用于许多气动模型，它提供了体表某点处表面下洗流与气动压力之间的准定常点函数关系。这使得活塞理论成为一种计算成本低廉的空气动力学模型。在本论文中，CUF工具的高效性允许推导任意阶模型，Carrera统一公式允许使用紧凑统一的公式推导任何模型。强形式解和提出的CUF模型的有限元近似。本文推导了二维模型的FEM特征矩阵，基本核允许使用自动程序推导矩阵。有限元法（FEM）由于其多功能性和数值效率而仍然值得关注。已经解决了力学的各种问题，包括静态，自由振动和动态响应问题。通过求解气动弹性特性的广义特征值问题对其进行分析，并考虑了许多参数来研究它们对颤振边界的影响。关键词：有限元方法、活塞理论、气动弹性不稳定性、气动弹性、Carrera 统一公式、超音速、复合层压板。
新兴超音速运输机的环保性能
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。
超音速风洞的设计和鉴定...
在外部和内部空气动力学中，预测和控制边界层内的湍流发生都至关重要。1,2 数值研究在这两个领域都得到了卓有成效的应用，但实验是必不可少的，特别是当马赫数增加时。3,4 自然边界层转捩实验需要一种对转捩过程干扰尽可能小的设备。例如，在超音速马赫数下，设备不得产生强烈的压力波动，即它们的 RMS 应小于 p ∞ 的 1% 左右，5 且速度波动应受到限制。6 如果不是这样，p ′ 和 u ′ 对转捩过程的影响将阻碍将实验结果外推到实际飞行条件。 7 已经证明 7 超音速风洞试验段内压力波动的主要原因是试验段壁上的湍流边界层，它会将压力扰动辐射到测试物体上。因此，进行有意义的过渡实验的解决方案是保持这些壁上的边界层层流。也就是说，要有一个所谓的“安静的超音速风洞”。要达到这种安静程度，必须实现多个功能，通常需要进行调整、修正或改进和修改，然后才能明显发挥作用。8,9 另一方面，对于诱导边界层过渡实验，安静要求不那么严格
超音速巡航飞机技术的进度
这些显示了通过更好的发动机，结构或空气动力学的范围，有效载荷，有效的起飞重量或经济学的改进。此参考概念还用于研究机身螺旋式整体问题，测量起飞和降落噪声的改善，甚至用于为减少噪声等领域开发新的飞行程序。应该清楚地认识到这些参考飞机不是什么。它们不是飞机程序的初步设计。它们不是任何人都会建造或提供给世界航空公司的构想。用于这些目的的飞机设计需要大量的开发和证实，几个数量级比现实的技术测量目的所需的数量级要大。在本文中提到飞机时，请认识到它们是出于参考目的，用于测量改进以及对问题领域的了解；