【行业动态】美国NASA公开其下一代飞机设计的四个关键领域创新

导读：作为超音速超绿色飞机研究项目的一部分，NASA和波音公司正在开发跨音速桁架支撑翼设计。

据flyingmag网站4月22日报告，美国NASA研究人员正在与美国空军和工业界合作，作为NASA航空战略实施计划的一部分，继续致力于为民用航空开发可以持续发展，且减少燃料消耗的未来客机技术，NASA将这一创新成为之为“4E”战略：环境（Environment）、效率（Efficiency）、电气化(Electrification)和经济性(Economy)。

NASA高级航空器项目经理詹姆斯-肯扬（James Kenyon）表示：“这些技术将基于先前的NASA项目（如环境友好航空项目，Environmentally Responsible Aviation）以及对我们称为N+ 3的未来飞机设计的研究奠定的基础而构建。NASA可以为更大的利益进行投资，但我们不会制造，生产或运营商用飞机。我们只是开发技术，以便行业可以按需竞争地将这些技术推向市场。”

在NASA发表的这篇文章中，他们解释了他们为生产更高效的客机而开展的工作，并指出该工作的目的不是要创造出一个比声音飞得更快的未来客机，也不是针对小型个人空中出租车运营或包裹递送服务。取而代之的是，重点放在未来的民用客机上，该客机可能会搭载150至175名乘客，以亚音速飞行，并可能在2030年的时间范围内补充或替换波音737或空客320系列客机。

美国NASA航空部门副主任罗伯特·皮尔斯（Robert Pearce）表示：“从概念上讲，这真的很简单，为减少对环境的影响，我们必须尽一切可能提高飞机效率，整合电气化以辅助或替代现有的推进方法，并以经济上受益的方式来做所有这一切。”

NASA也表示，可以减少碳排放的同时也可以减少燃油消耗，从而降低了航空公司的运营成本。而且，如果这些新飞机对航空公司具有吸引力，那么航空制造商们就会希望制造它们，同时也将持续改善这些技术。肯扬说：“所有这些都符合我们的激励机制，因此我们可以在对气候有利，对环境可持续性有利，对市场有利的方面共同努力，并帮助美国保持其在航空业世界领导者的地位。”

NASA的工作围绕四个关键领域展开，第一个领域是电动飞机推进器。NASA综合航空系统计划的飞行策略主管费伊-科利尔（Fay Collier）解释说，计划首先在地面实验室中测试功率更高的电力系统，功率高达1MW，然后再在试验机（尚未选中）上飞行试验。

肯扬指出，在大型飞机上，也许短期内它不能完全电动化。他说：“但我们能够使用电力化来帮助改善飞行包线的某些部分，那么我们可以设计不同的发动机并使它们整体上更加高效。”

第二个工作领域是开发小型燃气轮机。NASA正在与美国普惠公司和美国空军合作，在空军C-17机翼上用稀有金属，陶瓷和独特的内部几何形状测试新的发动机设计。NASA的研究人员说，由于机舱的尺寸限制了发动机更高的涵道比，因此该解决方案就是制造具有较小尺寸的发动机核心机。

NASA的研究人员进一步解释说，悬挂在客机机翼上的发动机机舱的直径是受限的，太大了就直接拖地了（注：这也是波音737MAX客机的发动机短舱有些奇怪的原因），因此如果您不能使整个发动机的直径变宽，但又想增加涵道比，那么解决方案就是使发动机核心机的直径更小。

第三个关键领域是与波音公司合作开发的跨音速桁架支撑翼（TTBW，The Transonic Truss-Braced Wing）飞机，该概念客机将具有超长超薄的高效机翼设计，并带有额外的桁架以增加支撑。从理论上讲，高纵横比的机翼通常会产生与当今客机上较厚，较短的机翼相同的升力，但阻力要小得多。肯扬说：“我们认为TTBW设计和相关技术可以准备好，为制造商和航空公司在未来10年内考虑使用。”

NASA正在研究的最后一个领域涉及复合材料的发展，以克服在大型客机设计中显著增加复合材料使用相关的两个挑战。第一个挑战的工作重点是减少从概念到设计，制造，测试以及随后由联邦监管机构进行材料认证所需的时间，而第二个挑战是提高大型复合结构部件的制造速度。

肯扬认为：“用于创建更好建模功能的设计方法，检查方法以及用于使零件制造自动化的过程的技术将使我们能够减少认证时间，我们现在需要的是提出有关如何以可靠的方式制造复合材料的想法，

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