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q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。
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