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Hermeus公司公布Ma5高超声速客机计划
关键词:      时间:2019-05-21

据《航空周刊》2019年5月21日报道,在当前涌现的众多民用超声速客机项目中,美国Hermeus公司刚刚披露的高速客机研发计划,有望在速度上取得双倍优势。目前,高速客机暂时确定搭载20人左右,可实现越洋飞行,最高速度为 Ma 5,预计在2020年代末期投入使用。尽管项目规划和性能目标看起来很高,但公司相信现有的和短期内可实现的技术足以支撑实现目标。


Hermeus公司首席技术官Glenn Case表示,将速度限制在Ma5以内是短期内可实现的关键要素。一旦超过Ma5,燃烧室内的驻点温度、前缘部件的温度等都将过高。以X-15高超声速验证飞机为例,在Ma5环境下,在飞机鼻锥和机翼根部记录到的温度分别是600℃和718℃。经预测分析,如果巡航速度达到Ma8,这两个部位的平衡温度将分别上升至2200℃和1700℃。


现有材料将可以支撑Ma5的飞行速度,一旦超出轻质材料的承受范围,就必须采用镍基高温合金材料,而再超过高温合金极限的话,就必须要采用了陶瓷基复合材料,而这不是我们愿意尝试的技术领域。我们想聚焦于做工程师的工作,而不是科学家的工作。


通过将最高速度限制为Ma5,Hermeus也希望研发一个可行的推进系统,即采用涡轮发动机和冲压发动机的组合形式,但不需要采用超声速燃烧发动机或超燃冲压发动机。Hermeus公司首席产品官Mike Smayda表示,超燃冲压发动机技术也是我们目前不想应用的技术,它还需要科学研究。超燃冲压发动机已经不是什么科幻技术了,它是已经在发展的技术,但我们认为要达到实用还得需要20年左右的时间。


尽管美国、中国、俄罗斯和其他国家已对应用于吸气式高超声速飞行器和武器的涡轮基组合循环推进系统方案进行评估,但大部分方案都采用了双模态冲压发动机,即组合动力在Ma5.5或6转换到超燃冲压发动机模态。在此速度及以上更高速度,气流以超声速形式通过燃烧室。


Hermeus公司的飞机采用的推进系统将以激波压缩替代传统的机械压缩,通过将来流减速至亚声速,亚燃冲压发动机将可以实现Ma5的有效工作。超燃冲压发动机要真正装机应用,必须依靠政府层级的投入才行,而实现亚燃冲压发动机在飞机上实用则完全可以通过商业资本来实现。因此,我们将采用亚燃冲压发动机,使其可在更高温度下工作,并具有较高的比冲。


我们认为研制Ma5一级的飞机技术已基本成熟。其中的关键技术点在于实现涡轮与冲压模态的转换。与众多飞行器方案一样,我们推进系统基准方案目前仍处于初步研究阶段,但总体上我们可以肯定,会采用涡喷或涡扇发动机。


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Hermeus飞行器方案图(目前采用简单的二元进气道,最终构型还在发展)


Hermeus公司目前披露的飞机概念图显示采用了大后掠机翼加下反翼尖、双垂尾、二元乘波式进气道等设计。但Case表示,最终的产品可能会大不一样。我们目前公布的方案只是目前阶段的设计,距离实际飞行还有8~10年的时间。我们将对比研究一系列气动外形方案,然后通过CFD反复打磨优化,最终找到最优构型。


首席运营官Skyler Shuford表示,“公司创立仅有半年左右时间,因此还有大量的决策要论证和敲定。但其中至关重要的一点是,我们将立足于兼容现有的航空基础设施,包括现有的机场跑道、现有的航空燃油。我们不希望我们的高超飞机产品必须使用全新的运营设施。”


首席产品官Smayda指出,公司瞄准的是高端商务人士和团体的客运市场,“我们的产品将定位在20人载客量、7000-7400千米跨大西洋的航线市场。与Ma2一级的‘协和’客机相比,Ma5一级高超声速飞机的好处是航空公司可以用规模更小的机队满足同样规模的客运需求。”

(翻译:李茜,审稿:陈小丽)