本文追溯了 Kuechemann 创办《航空航天科学进展》杂志 50 年来远程喷气式运输机的发展历程。本文特别关注跨音速空气动力学。在 Kuechemann 的一生中,人们对跨音速流动和后掠翼设计有了很好的定性理解,但跨音速流动仍然难以定量预测。在过去的 50 年里,随着复杂数值算法的引入和可用计算能力的惊人提升,这种情况已经完全改变,结果是空气动力学设计现在主要通过计算机模拟进行。此外,基于控制理论的气动形状优化的发展使得只需两次模拟就可以设计出具有竞争力的后掠翼,如本文所示。虽然远程喷气式飞机的外观没有太大变化,但信息技术的进步实际上已经通过计算机辅助设计 (CAD)、计算结构力学 (CSM) 和多学科优化 (MDO) 的同步进步改变了整个设计和制造过程。他们还通过采用数字电传操纵和先进的导航技术改变了飞机的运行。& 2011 Elsevier Ltd. 保留所有权利。
现在,许多军用和民用飞机上都普遍存在为满足强度、刚度、疲劳和适用性而对结构进行定制和集成的情况。高速、薄型后掠翼军用飞机的出现带来了这种结构形式。由于载荷、刚度和燃料储存要求的增加,单翼或双翼梁配置不适用于薄翼飞机。有必要将机翼弯曲材料分布在尽可能多的横截面上,同时考虑到需要提供襟翼、副翼、下垂机头前缘、起落架存放和发动机装置。飞机的这些基本特征与由等厚板构成的传统结构材料制成的最佳结构相矛盾。
如今,许多军用和民用飞机都普遍采用定制和集成结构来满足强度、刚度、疲劳和适用性。高速、薄型后掠翼军用飞机的出现带来了这种结构形式。由于载荷、刚度和燃料储存要求增加,单翼或双翼梁配置不适用于薄翼飞机。有必要将机翼弯曲材料分布在尽可能多的横截面上,同时考虑到需要提供襟翼、副翼、下垂机头前缘、起落架存放和发动机安装。飞机的这些基本特征不利于由恒定厚度板制成的传统结构材料制成的最佳结构。
• 将机翼前缘向后掠,无论是后掠翼还是三角翼,并减小外翼部分的迎角,使其作用更像传统的尾翼稳定器。如果沿着外翼部分的翼展逐渐这样做,则称为翼尖后掠。机翼的外翼部分现在充当传统的尾翼,在平飞时,飞机应进行调整,使翼尖不产生任何升力:它们甚至可能需要提供一点下推力。这会降低机翼的整体效率,但对于许多设计(尤其是高速设计)而言,与传统稳定器相比,阻力、重量和成本的降低可以抵消这一影响。这种方法是由英国飞行员 JW Dunne 在 20 世纪初开发的,但直到喷气时代才得到广泛使用。自 Dunne 以来,这种方法通过使用低或零俯仰力矩翼型得到了增强,例如在 Horten 系列滑翔机和战斗机中看到的。
具有增强的生存能力。非后掠翼设置可在高空巡航期间提供最大航程。全后掠位置用于超音速飞行和高亚音速低空穿透。轰炸机的进攻性航空电子设备包括合成孔径雷达 (SAR)、地面移动目标指示器 (GMTI)、地面移动目标跟踪 (GMTT) 和地形跟踪雷达、极其精确的全球定位系统/惯性导航系统 (GPS/INS)、计算机驱动的航空电子设备和战略多普勒雷达,使机组人员能够导航、更新飞行中的目标坐标和精确轰炸。当前的防御性航空电子设备包以 ALQ-161 电子对抗 (ECM) 系统为基础,由 ALE-50 拖曳诱饵和箔条和照明弹补充,以防御雷达制导和热寻的导弹。飞机结构和雷达吸收材料将飞机的雷达信号降低到 B-52 的大约百分之一。ALE-50 可以更好地抵御射频威胁。B-1A。美国空军在 20 世纪 70 年代获得了这种新型战略轰炸机的四架原型飞行测试模型,但该项目于 1977 年取消。四架 B-1A 型号的飞行测试一直持续到 1981 年。B-1B 是里根政府于 1981 年发起的改进型。第一架生产模型于 1984 年 10 月首飞,美国空军共生产了 100 架。B-1 于 1984 年 12 月 1 日在沙漠之狐行动中首次用于支援对伊拉克的作战。
国际航空运输协会净零排放路线图强调了新型飞机推进系统和能源载体(如氢和电池)在减少全球航空运输二氧化碳排放方面可能具有的变革潜力。由于航程和有效载荷,这些飞机最初将主要影响国内排放。 我们确定了一份非排他性清单,其中列出了 23 家公司的 44 架独立飞机概念,包括未来平台和飞行演示机,并按能源来源对它们进行分类:氢(26)、电池(6)和电池混合动力(12)。一些拥有多个概念的公司在图表中多次出现。尚未对这些飞机架构的成熟度或成功可能性进行分析。 航空业经历了多次转型,从木材和帆布制成的活塞发动机双翼机,到后掠翼喷气发动机客机,再到具有空前效率和安全性的复合材料跨大西洋飞机。本图表上的公司及其员工是航空业勇敢创新的悠久传统的典范。他们努力使航空业不仅成为最快、最安全的交通方式,而且成为最清洁的交通方式。 必须继续加大投资、支持政策和开放合作,以加速这些飞机的开发,并增加它们对 2050 年净零排放目标的贡献。即使不是本图表中显示的所有公司和概念都能取得成功,但这一创新浪潮带来的技术发展和技能提升无疑将使航空业受益。
海军航空兵中流行的俏皮话 2011 年即将到来,即将迎来美国海军航空兵建军 100 周年,喷气发动机和喷气式飞机已变得无处不在。今天,数百万人乘坐喷气式客机安全出行,军用喷气式战斗机几乎成为一种文化标志。然而,在 20 世纪 30 年代末,除了英国和德国的少数有远见的工程师之外,使用活塞发动机以外的任何发动机为飞机提供动力的前景似乎遥不可及。20 世纪 40 年代初,他们的工作带来了喷气式飞机的首次飞行,但由于发动机推力低,这些飞机被现有的活塞发动机战斗机所取代。德国在发动机设计方面的进一步进步导致了 Me-262 燕子战斗机的投入使用,虽然这种战斗机的机动性不如美国的 P-51 野马或其他盟军战斗机,但由于采用了喷气发动机和后掠翼,其最高时速提高了 100 英里/小时,从而具有显著的作战优势。战后,所有盟国的航空工程师都研究德国的技术进步,并努力将其融入新一代战斗机中。1947 年,美国海军推出其第一架作战喷气式飞机麦克唐纳 F1H 幻影,从此进入了过渡阶段,结果这一阶段被延长,机组人员生命和飞机损失的代价也非常高昂。喷气式飞机的速度和高度更高,给飞机设计师和制造商以及操作它们的海军中队带来了一系列新问题。1946 年,没有人知道高性能喷气式战斗机需要这样的附属装置,如全动式尾翼(而不是升降舵);不可逆的
海军航空兵的流行妙语 随着 2011 年的临近,即美国海军航空兵成立一百周年,喷气发动机和喷气式飞机已无处不在。今天,数百万人安全地乘坐喷气式客机出行,军用喷气式战斗机几乎成为一种文化偶像。然而,在 20 世纪 30 年代末,除了英国和德国的少数有远见的工程师外,使用除活塞发动机以外的任何发动机为飞机提供动力的前景似乎遥不可及。在 20 世纪 40 年代初,他们的工作导致了喷气式飞机的首次飞行,但由于发动机推力低,这些飞机被现有的活塞发动机战斗机所超越。德国在发动机设计方面取得的进一步进步促成了 Me-262 燕子战斗机的投入使用,尽管这种战斗机的机动性不如美国 P-51 野马战斗机或其他盟军战斗机,但由于采用了喷气发动机和后掠翼,其最高时速提高了 100 英里/小时,从而具有显著的作战优势。战后,所有盟国的航空工程师都研究了德国的技术进步,并努力将其融入到新一代战斗机中。1947 年,当美国海军推出其第一架作战喷气式飞机麦克唐纳 F1H 幻影时,它进入了一个过渡阶段,事实证明,这一阶段时间延长,而且机组人员生命和飞机损失的代价非常高昂。喷气式飞机的速度和高度越高,给飞机设计师和制造商以及操作它们的海军中队带来了一系列新问题。1946 年,没有人知道高性能喷气式战斗机需要诸如全动尾翼(而不是升降舵)这样的附属装置;不可逆,
机翼是飞机(吸气式发动机)的主要结构部件,用于在飞行过程中产生升力。发动机启动时,空气通过进气口吸入压缩机,增加压缩机出口的压力比。然后空气和燃料在燃烧室内混合并燃烧。当高压高温气体通过喷嘴加速时,会产生推力,推动飞机向前运动。由于这种向前运动,空气流过具有空气动力学形状的机翼。由于机翼的空气动力学形状以及伯努利原理,机翼底部的流速较小,机翼顶部的流速较高。由于这种压力差,在机翼的顶部和底部表面之间产生了升力。机翼必须具有较高的强度重量比和较高的疲劳寿命,因为它在飞行过程中要承受交替重复的载荷。固定翼飞机是一种能够使用机翼飞行的飞机,例如航空飞机,机翼由飞行器的前进空速和机翼形状产生升力。固定翼飞机不同于旋翼飞机 [1],旋翼飞机的机翼形成一个安装在旋转轴上的转子,机翼以类似于鸟的方式拍打。滑翔机固定翼飞机,包括各种自由飞行的滑翔机和系留风筝,可以利用流动的空气来获得高度。从发动机获得前推力的动力固定翼飞机(航空飞机)包括动力滑翔机、动力悬挂式滑翔机和一些地效飞行器。固定翼飞机的机翼不一定是刚性的;风筝、悬挂式滑翔机、可变后掠翼飞机和使用机翼扭曲的飞机都是固定翼飞机。大多数固定翼飞机由机上的飞行员驾驶,但有些设计为远程或计算机控制。机翼 固定翼飞机的机翼是延伸到飞机两侧的静态平面。当飞机向前飞行 [5] 时,空气流过机翼,机翼的形状可以产生升力。