西北工業(yè)大學(xué)研制的翼身融合大型客機縮比試驗機。科研團隊供圖

【資料圖】

“飛過來了！看，這個飛機太漂亮了！”

日前，在陜西靖邊通用機場（無人機試驗測試中心），一架外形新穎的飛機從跑道上起飛，自由地飛行在蔚藍的天空中，顯得格外引人注目。

這是西北工業(yè)大學(xué)（以下簡稱“西工大”）研制的翼身融合大型客機的縮比試驗機試飛的場景。作為系列關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)飛行驗證的摸底試飛試驗，此次試驗進行了試驗機的起降、通場、規(guī)劃航線自主飛行等科目測試，圓滿完成了預(yù)期的飛行計劃。

飛行試驗由西工大牽頭的國內(nèi)翼身融合民機技術(shù)研究團隊組織實施，是翼身融合民機技術(shù)研究從概念研究到技術(shù)驗證的關(guān)鍵一步，是翼身融合民機技術(shù)研究的重要里程碑節(jié)點。

推動民機領(lǐng)域技術(shù)變革

領(lǐng)潮未來發(fā)展方向

翼身融合民機外形擁有寬扁的機身，極具流線感，機身和機翼之間過渡光滑，沒有明顯的界線，機艙位于微微鼓起的機身下方。

這種機翼、機身融為一體的飛機，被稱為翼身融合飛機，是未來民機的發(fā)展方向。

“在全球空運需求持續(xù)增加、氣候變暖和國際能源危機的多重背景下，發(fā)展更為‘經(jīng)濟、環(huán)保、舒適、安全’的綠色航空成為國際民航領(lǐng)域的共識。”西工大民航學(xué)院張永杰教授說。

張永杰介紹，目前，國際通用的傳統(tǒng)民航飛機是由一個類似于圓柱形的機身和機翼、尾翼、發(fā)動機構(gòu)成的。這種機翼和機身有著明顯界限的傳統(tǒng)布局經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，其空氣動力效率已幾近極限，飛機的油耗、噪聲、有害氣體排放等環(huán)保指標無法進一步降低。

為了推動民機技術(shù)變革，經(jīng)過多年的探索，國際航空界發(fā)現(xiàn)這種機翼、機身高度融合的翼身融合民機具有氣動效率高、結(jié)構(gòu)重量輕、裝載空間大、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，是滿足未來民機發(fā)展要求的革命性技術(shù)之一，是國際上下一代寬體客機發(fā)展的優(yōu)先方向。

20世紀90年代末以來，由西工大牽頭的國內(nèi)翼身融合民機研究團隊匯集了國內(nèi)航空院所、相關(guān)高校的優(yōu)勢力量，是國內(nèi)最早深入該領(lǐng)域研究的團隊之一，經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，團隊取得了一系列國際領(lǐng)先的研究成果。

堅持自主創(chuàng)新

攻克關(guān)鍵核心技術(shù)

“概念方案牽引關(guān)鍵技術(shù)研究，關(guān)鍵技術(shù)研究支撐方案演化成熟，這是我們團隊在進行翼身融合民機技術(shù)研究時確立的發(fā)展路線。”翼身融合民機技術(shù)研究團隊原負責(zé)人、西工大航空學(xué)院張彬乾教授說。

多年來，國際航空界在翼身融合民機關(guān)鍵技術(shù)研究過程中遇到了一些技術(shù)瓶頸，如低速性能差、縱向控制難、安全性和舒適性差等問題。

西工大翼身融合民機技術(shù)研究團隊持續(xù)關(guān)注跟蹤國際技術(shù)動態(tài)，瞄準國外技術(shù)瓶頸，尋求突破，自主創(chuàng)新，探索新的技術(shù)途徑，在國際上率先提出“后體加長翼身融合布局”新概念，并圍繞高速飛行與低速起降性能協(xié)調(diào)、客艙乘坐舒適性與應(yīng)急疏散兼容、增升與配平能力匹配三個核心技術(shù)難題，攻堅克難、獲得突破，形成了綜合性能國際領(lǐng)先的NPU-BWB-300翼身融合民機技術(shù)概念方案。

經(jīng)過系列大型風(fēng)洞試驗、數(shù)值仿真與縮比飛行等關(guān)鍵技術(shù)驗證，團隊攻克并掌握了總體、氣動、飛機-發(fā)動機匹配、飛行控制等一批系列關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)，并在飛機系列化發(fā)展、中央機體特殊結(jié)構(gòu)、噪聲抑制等技術(shù)方面取得了重要進展。

團隊形成的翼身融合民機概念方案采用了單排16座設(shè)計，為乘客提供了寬敞舒適的乘坐環(huán)境。團隊負責(zé)人李棟教授介紹道：“我們團隊設(shè)計的翼身融合民機相較于目前國外一排24~30座的設(shè)計，飛機轉(zhuǎn)彎飛行時，坐在外側(cè)的乘客受到的過載感受更小，乘坐體驗更加舒適。同時，機身兩側(cè)均勻布置了8個艙門，很好地滿足了90秒黃金逃生標準要求。”

從翼身融合布局民機概念的提出，到核心技術(shù)的攻關(guān)，再到關(guān)鍵技術(shù)突破，以西工大為核心的研究團隊，十幾年來堅持自主創(chuàng)新的發(fā)展理念，腳踏實地、嚴謹務(wù)實、追求卓越。經(jīng)過長期研究，團隊設(shè)計的翼身融合民機概念方案的綜合性能已處于國際領(lǐng)先水平。

聚焦新領(lǐng)域

勇攀新高峰

當前，為應(yīng)對全球能源危機和氣候變化，工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域正逐步實現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。中國始終積極參與應(yīng)對氣候變化全球治理，積極穩(wěn)妥推進碳達峰和碳中和。在雙碳目標背景下，節(jié)能減排成為我國航空運輸業(yè)發(fā)展的重中之重。如何減少飛機的碳排放甚至做到零排放，也是團隊在翼身融合民機技術(shù)研究中始終追求的目標。

“為適應(yīng)綠色航空發(fā)展要求，國際航空界已開始研制能夠滿足綠色航空要求的清潔能源飛機，可持續(xù)再生航空燃料、電能、氫能等清潔燃料已成為航空燃料的發(fā)展方向。”張永杰表示，目前，團隊在新能源翼身融合民機技術(shù)方面展開研究，已完成了氫能翼身融合民機概念方案初步設(shè)計。

下一步，團隊將進一步驗證完善翼身融合民機總體綜合設(shè)計技術(shù)，攻克結(jié)構(gòu)、降噪等關(guān)鍵技術(shù)，并聚焦新能源飛機技術(shù)發(fā)展方向，攻克背撐式/背負式/分布式發(fā)動機布局設(shè)計技術(shù)，為電能/氫能動力翼身融合民機發(fā)展提供技術(shù)儲備。

（本報記者 張亞雄 張哲浩 本報通訊員 薛楊）