新概念双翼飞机 可消除超音速音爆

　　27年来来，协和式超音速飞机(Concorde)带给他们乘客的，是难得的奢侈，就是节省时间。支付昂贵的票价，平滑的超音速喷气机把乘客从纽约运到巴黎，只需要短短的三个半小时，这时间只够小睡一会儿，喝杯开胃酒。多年来，昂贵的机票，高昂的燃料成本，有限的座位，以及飞机音爆噪音的干扰，都降低了利润和机票销售。2003年11月26日，协和商用超音速客运停止了服务。

　　此后，不少团体一直啊研究一些设计，开发下一代超音速飞机。现在，麻省理工学院(MIT)的研究人员提出了一个概念，可以解决使协和停飞的许多问题。航空航天助理教授王淇淇(Qiqi Wang)说，这个解决方案的原理很简单：现在飞行是一侧用一个机翼，为什么不是两个机翼呢?

　　

 

　　王淇淇的同事胡锐(Rui Hu)是航空航天系的博士后，安东尼•詹姆森(Antony Jameson)是斯坦福大学(Stanford University)工程教授，他们通过计算机模型显示，事实上，在超音速飞行时，改进后的双翼飞机产生的阻力显著低于传统的单翼飞机。这一小组会在《飞机杂志》(Journal of Aircraf)上发表他们的成果。

　　王淇淇说，这就减少了阻力，意味着飞机需要较少的燃料就可飞行。这也意味着，飞机会产生较少的音爆。

　　“爆音实际上是超音速飞机产生的冲击波，会传播到地面，”王淇淇说。“这就像听到枪声。音爆是如此恼人，以致于超音速喷气式飞机不能在地面上空飞行。”

　　双机翼，双倍的乐趣

　　

 

　　采用王淇淇的设计，喷气飞机就有两个机翼，一个机翼在另一个之上，这就会消除任何一个机翼单独产生的冲击波。王淇淇称赞德国工程师阿道夫•布斯曼(Adolf Busemann)，就因为这个最初的概念。在20世纪50年代，布斯曼提出了双翼飞机的设计，基本上可以消除超音速冲击波。

　　通常情况下，传统的飞机接近音速时，喷气飞机前面和后面的空气开始压缩。当飞机达到并超过音速或1马赫时，突然增加的空气压力会产生两个巨大的冲击波，辐射出飞机的两端，产生爆音。

　　通过计算，布斯曼发现，双翼飞机设计基本上可以消除冲击波。每个机翼的设计，从侧面看时，形状就像一个扁平的三角形，机翼顶部和底部互相面对。根据他的计算，这种结构可以消除每个机翼单独产生的冲击波。

　　

 

　　然而，设计缺乏提升力：两个机翼形成非常狭窄的通道，只有有限的空气可以流过去。王淇淇说，在过渡到超音速时，这些通道基本上会“堵塞”，形成令人难以置信的阻力。尽管这种设计在超音速时效果很棒，但它不能克服这种阻力，难以达到这样的速度。

　　提升基础理论

　　为了解决阻力问题，王淇淇，胡锐和詹姆森设计了一个计算机模型，模拟布斯曼的双翼飞机在各种速度下的性能。在给定的速度，这种模型可以确定最佳机翼形状，以最大限度地减少阻力。然后，研究人员综合几十种不同的速度的实验结果，以及700种机翼结构，提出一种最佳形状，用于每个机翼。

　　他们发现，使每个机翼的内表面平滑，可以精细地形成更宽的通道，让空气流过去。研究人员还发现，使上层机翼的下缘和下层机翼的上缘隆起，这种概念飞机就能以超音速的速度飞行，阻力只有协和这样的传统超音速喷气机的一半。王淇淇说，这种性能会使飞机所需的燃料减少一半以上。

　　

 

　　“想想看，起飞时，运载的不仅是乘客，也有燃料，如果可以减少燃油消耗，就可以减少需要携带的燃油量，这反过来又可以减少了结构的尺寸，就是您需要携带的燃料结构，”王淇淇说。“这是一种连锁反应。”

　　这一小组下一步是要设计一种三维模型，因为考虑到有其他因素影响飞行。麻省理工学院的研究人员正在寻找一种单一的优化设计，用于超音速飞行，王淇淇指出，日本有一个研究小组取得了进展，设计出布斯曼样式的双翼飞机，带有可移动部件：这些机翼实际上在飞行途中可以改变形状，以达到超音速速度。

　　“现在，人们有了更多的想法，可以改善布斯曼的设计，”王淇淇说。“这会带来巨大的进步，未来几年这一领域可能会有迅速发展。”