nasa.gov › 中心 › dryden › pdf PDF 作者:FW Burcham Jr · 1990 — 作者:FW Burcham Jr · 1990 综合控制 (5) 已经开发并... sion 进气道,将是一个多通道数字系统... NASA F-15 HIDEC 飞机上的 tion 过程。18 页
隧道设计主要在封闭式和自由喷射式之间。其他设计,例如使用穿孔或开槽壁的设计,没有特殊优势,如后面所示。已发布的数据 2 表明,封闭式喷射隧道通常比开放式喷射隧道效率高得多,由此可以得出,给定的抽吸供应可以运行比开放式喷射隧道更大的封闭式喷射隧道。然而,参考文献 2 的数据适用于模型阻力微不足道的隧道,而对于现在正在考虑的隧道类型,情况肯定并非如此。一个明显的实际要求是,隧道应该能够测试与气流倾斜的进气口,例如,在任一方向上倾斜 15 度。对于封闭式喷射隧道,这意味着必须为进气口和机舱相对于隧道本身的俯仰做好准备,这种准备需要将机舱安装在锥形空气罩内,进气口在顶点突出。这种防护罩造成的堵塞预计会导致进气口周围的气流大量损失。另一方面,对于开放式喷射隧道,进气口和发动机舱可以相对于扩散系统固定,只需倾斜扩散器即可。这意味着模型周围的流动路径可以比封闭式喷射隧道更清洁,因此可以更容易地实现高效率,尤其是在低俯仰角时。因此,
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将高超音速技术扩展到大批量生产对美国国防部 (DoD) 提出了重大挑战。高超音速系统非常复杂,由最先进的材料组成,并且依赖于错综复杂的供应链。为了保持和扩大美国相对于外国对手的技术优势,必须采用突破性的制造解决方案来缓解这些问题。金属增材制造 (AM),特别是激光粉末床熔合 (LPBF),提供了一种变革性方法来应对这些挑战,它可最大限度地降低成本和交货时间、降低复杂性、利用先进材料并简化供应链。
当时,英国和法国正在计划制造协和式超音速客机。在美国,也有超音速客机的计划,但成本相当高。因此,肯尼迪总统陷入了困境。肯尼迪要求联邦航空管理局 (FAA) 局长纳吉布·哈拉比 (Najeeb Halaby)(他后来成为 PAA 的主席)要求胡安·特里普不要为 PAA 购买外国协和式客机。然而,特里普知道肯尼迪在犹豫不决,决定强迫总统采取行动。1963 年 5 月,特里普前往英国和法国,选择购买八架飞机,成为除法航和/或英国海外航空以外第一家订购超音速客机的航空公司。总统对此并不满意。此后不久,肯尼迪总统下令开展商业超音速项目,特里普签约购买 15 架波音超音速客机。左图:标题:“波音 2707-200 超音速客机原型机蓝图” 右图:标题:“波音超音速客机剖析”
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。
1.1.1 描述以下标准并说明影响每个标准的因素:a. 马赫数 b.区分亚音速、跨音速和超音速飞行的近似马赫数 c. 临界马赫数 d. 马赫锥 e. 亚音速飞行 f. 超音速飞行 g. 跨音速飞行 h. 超音速气流特性 i.大气特性对声速的影响 j. 气动/动能加热 k. 面积律 l. 压缩性和压缩性冲击 m. 不可压缩性 n. 膨胀波 o.冲击引起的阻力 p. 冲击引起的失速 q.尾流湍流 r. 与边界层相关的气流 s. 压力扰动传播及其对超音速气流的影响 t. 压力扰动的近似速度 u.边界层及其对飞机空气动力学性能的影响 v. 翼型最大弯度点与弦长百分比的关系 w. 超音速气流通过发散管道
2003 年协和式飞机的停飞也意味着超音速商业运输的终结。然而,各种公司和初创公司(如 Aerion Corporation 和 Boom Technology)以及研究机构(如 NASA)仍然相信超音速商业运输的概念,并在过去几年中一直在开发飞机和技术,试图使其在技术和经济上可行。为了使超音速商业运输可行,研究重点必须放在通过大幅提高燃油效率、大幅减少污染物排放以及降低产生的噪音(无论是在机场附近还是在超音速时)来最大限度地减少对环境的影响。作为 2016/17 年 NASA/DLR 联合航空设计挑战赛的一部分,一个学生团队将提交一架概念飞机设计,该飞机将于 2025 年投入使用,并能满足如此严格的标准。这项任务以跨学科的方式进行,首先对现有技术和可用技术进行全面分析,同时考虑可能任务的经济性。然后对机身、机舱和机翼设计方面的适当飞机配置进行研究,然后进行彻底的空气动力学设计和分析。最后介绍了飞机的性能及其与适当参考飞机的比较。整个设计基于标准
2 背景 3 2.1 超音速流动的 CFD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 21
美国宇航局的低轰飞行演示 (LBFD) 项目 o 主要目标是演示在降低响度水平下进行超音速陆上飞行的可行性 o X-59 静音超音速技术 (QueSST) 飞机 o 任务规划需要包含 O (1000)- O (10,000) 个解决方案的大型数据库 • 远离机身的细网格以跟踪冲击 • 高计算资源 • 必须准确 • 必须自动化