隨著航空電氣化發展速度超出預期,nasa正在考慮重新規劃下一代x驗證機的發展方向。
在預算有限的情況下,為了重新開展有人駕駛x驗證機的飛行試驗研究,nasa不得不絞盡腦汁。其第一步是相對保守的x-57項目,這是一種基于輕型通航飛機的電推進技術驗證機,預計將于2019年開始試飛。
相比之下,nasa下一步的計劃要龐大得多,這就是x-59超聲速低聲爆飛行驗證機。該項目在2018年11月通過了一個關鍵節點,預計將于2022年初展開試飛。在預算緊縮的條件下,為了保住這個全新的x驗證機項目,nasa不得不將該項目分成兩部分。首先,nasa在2016年2月將初步設計合同授予了洛克希德·馬丁(洛馬)公司的“臭鼬工廠”,然后通過競標選擇驗證機制造商。最終,洛馬于2018年4月贏得了這份價值2.475億美元的合同。
隨著x-57和x-59的推進,nasa正在著手規劃下一個大型x驗證機項目,計劃2021年啟動。
x-57驗證機。
nasa的目標非常清晰,那就是發展節能的未來新構型亞聲速客機,并已經資助了4家公司進行概念開發。2017年,業界已經提出了5個不同的概念構型,然而,近期電力推進技術的快速發展讓nasa的領導層開始重新思考下一步計劃。
x-59驗證機。
在談到未來x驗證機的研究方向時,nasa航空研究任務事務部副主任申金元(jaiwon shin)表示:“我們認為電動飛機將是大型運輸類飛機市場的最終發展方向,雖然目前仍處于發展初期,進步較慢,但業界對其充滿了興趣,并且認為越早發展越好。”
在nasa 2017年預算申請中,新航空地平線(new aviation horizons)倡議提出,在x-57和x-59之后,從2023年開始研發一系列超高效亞聲速(uest)x驗證機。最終,美國國會并沒有批準這個項目,即便該項目的第一項任務是專注于研究非常規飛機布局,資金需求不大;而后續的驗證機研制工作,計劃中已安排到2025年之后。
申金元表示,空客和波音公司已經向市場注入了了開發混合動力推進技術的需求。這兩家公司都表示,在下一個單通道客機換代周期中,需要的是低排放的推進系統。“這主要是因為他們了解到,在開發出a320neo和737max之后,必須拿出新的推進系統才能滿足行業需求,因為他們暫時還不會真的采用全新的氣動布局。”
這一調整促進了整個行業在電動機、電池和相關技術商的進步,其速度超過了nasa或主要制造商的預期。這反過來使得波音與空客可以考慮在運輸機領域盡早引進混合動力推進系統。兩家公司都在積極投入,空客公司正在建造e-fan x混合動力支線驗證機,而波音支持的zunum公司正在開發一種12座級混合動力飛機。
2017年波音提出的一種基于麥道80的桁架支撐機翼布局亞聲速x驗證機。
這完全改變了nasa的原有計劃——考慮顛覆傳統管狀機身加機翼的布局,包括翼身融合、桁架支撐、聯接翼等。在2018年12月6日于華盛頓特區舉行的電動飛機推進工業日上,nasa的代表與感興趣的公司進行了一對一的會談。nasa集成航空系統計劃(iasp)主任艾德·瓦格納(ed waggoner)表示,這次會議的結果以及同期開展的信息征詢工作將為nasa 的2021年預算申請提供支撐。
瓦戈納向與會者表示:“上一屆nasa管理層任期結束時,我們申請了一些x驗證機項目,但我們知道希望不大,但是最終我們在概念開發工作和x-59項目兩方面獲得了支持。現在,我們期待著下一個x驗證機的預算支持。”
創業公司萊特電力向美國宇航局簡要介紹了其m型機翼全電客機的概念。
瓦格納表示nasa正處于“發現模式”,力圖從工業部門的角度加大理解電推進的潛力。“我們想了解工業部門的發展方向和關鍵研究項目;想了解亞聲速固定翼運輸機實現電氣化推進的關鍵技術是什么,并考慮如何與nasa的計劃結合。”
iasp負責飛行戰略的副主任費·科利爾(fay collier)表示,nasa的重點是演示1兆瓦以上的電推進能力。工業屆已經表示,兆瓦級系統可以有幾種應用場景:一是可以為小型支線客機提供動力,一是可以用分布式電力推進裝置為更大的飛機提供動力;還可以用兆瓦級的電動機可以驅動尾部推進器,實現邊界層抽吸以減小阻力,或者被集成到渦扇發動機中以混合方式增強電力。
科利爾表示,nasa已經資助了幾個研究團隊開發兆瓦級的電動機和電氣系統,預計在項目啟動后的3年內,可以展示1兆瓦以上的推進能力。兆瓦級系統的應用可能意味著驗證機方案的選擇范圍將更廣。nasa不希望再像低聲爆飛行驗證項目時,因沒有預算而將項目分成兩部分,而是希望無論是小規模的重點技術驗證項目,還是全面的演示驗證,下一個x驗證機項目只需要一次競標、一次到位。
來源:中國航空新聞網
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