优化设计新思路：飞机发动机一体化技术

寂静天花板

业界一致认为，飞机和发动机各自进行优化设计的发展空间越来越小，必须开拓新的思路，打破二者之间的传统界线，开发出系统级的飞机－发动机一体化方案。未来飞行翼上发动机布局
* @' g8 l  C+ x9 |5 V2 f; F若将发动机安装到机翼上面，可以利用发动机的尾喷气流吹过机翼上表面和后缘襟翼以提高低速升力（即动力升力），同时发动机的尾喷流还可以延迟气流分离，可将机翼上表面的激波向后推移以减少激波阻力。但问题是，发动机尾喷流流过机翼上表面时会有擦洗阻力(scrubbing drag)，于是设计人员研制出了一种将发动机通过支架置于机翼上方的布局，又称作翼上发动机布局，使飞机在巡航飞行时发动机的尾喷流不触及机翼，而在起飞降落的大迎角飞行阶段利用柯达效应将尾喷流吸到机翼上表面，同时还可以屏蔽发动机向下的噪声。

) T) g; j& }* _5 x( l  Q9 ]* R2 T) r未来飞行过机翼发动机布局上述的布局是将发动机置于机翼的上方，但基本还都在机翼的附近，而日本本田飞机公司即将投入使用的“本田喷气”轻型公务机，却将发动机用支架置于机翼的后方，又被称作“过机翼发动机”（OTWEM）布局。
美国航空航天局（NASA）和麻省理工学院（MIT）针对N+3代民用飞机，联合研制了一种称为D8的180座飞机，采用了独特的双气泡机身，相当于将两个普通的圆型机身并排地融合在一起，并将两台超高涵道比涡扇发动机并排安装在扁平化的机尾上，发动机可有效地吸入机体表面的低速边界层，所以又称为“边界层吸入”（BLI）布局。
& M( a& Q' O. M: L7 A0 ^/ j* x未来飞行PFC-BLI布局
, b; r, L) ^- I. t0 Q, \+ ^德国研究机构包豪斯航空研究院在欧盟资助下，一直在研究一种“推进机身概念”（PFC），参与研究的还有空中客车集团的创新工厂、ONERA和俄罗斯中央发动机研究院（CIAM），据称研究工作已于今年1月完成。
& P. S5 R! p5 B$ L' l- a& IPFC是另一种BLI布局，采用三发设计，其中两台发动机仍按常规吊挂在机翼下方，而第三台发动机装在机身尾部的内部，所谓的第三台发动机实际上是一个由齿轮驱动4m直径的风扇，风扇运转时会通过风扇前的一个0.5m高的环形进气道吸取边界层，本身也会产生一些推力。未来飞行海鸥机翼布局ONERA的NOVA计划中的另一个方案是仍然采用机翼翼吊发动机布局，机翼的展弦比将达到13，但将内段机翼设计有一个12°的上反角，内侧机翼设计有一个5°的下反角，形成一种所谓海鸥机翼，从而能在不加长起落架的前提下吊挂尺寸更大的发动机，同时又减少了翼身之间的干扰阻力，而海鸥机翼还能减弱翼梢涡而减小了诱导阻力。
  F' R4 K, }9 ]7 Y* ?. Q3 o  t众所周知，采用大展弦比的机翼可以增加机翼的升力，同时减小机翼的升致阻力，从而大大提高飞机的飞行效率，特别是能节省燃料和减少排放，由于机翼的气动弹性和空气动力载荷的耦合会引起颤振问题，限制了机翼的翼展。解决这个问题的一种简捷有效的方法就是在每侧机翼下面增加一根支撑撑杆，称作TBW机翼，用以增加机翼的刚性，从而有效地提高了机翼发生颤振的裕度。

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陈云奇哥

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