聚焦
NASA完成边界层抽吸效应评估
王元元

2018-02-12 | 聚焦

据美国《航空周刊》网站2018年2月5日刊文,NASA在奥兰多举行的2018 AIAA科技大会上公布了边界层抽吸效应(BLI)的评估结果。结果显示:即使考虑到由于进气气流畸变引起的较大的3.5%风扇推进效率损失,应用BLI技术的飞机相比同级别未采用BLI技术的飞机节油收益巨大。

BLI技术是指利用发动机对机体低速边界层气流进行抽吸,为尾迹注入能量从而实现减阻和节油,但这项技术对于风扇的设计提出了更高的要求,因为风扇入口气流畸变会造成风扇效率的下降。NASA已经开展了对BLI的评估,以量化该技术具体能够带来多大的节油收益。

NASA的评估构型是在麻省理工和极光飞行科学公司D8双气泡机身布局上设计的ND8。ND8在机身尾部并排安装两个半埋式发动机,可对大面积的机身低能气流进行抽吸。ND8的风扇采用联合技术研究中心(UTRC)设计的抗畸变风扇,该风扇在2016年12月于格林研究中心进行了试验。

BLI的带来好处包括由加速低能气流带来的尾迹耗散减小和推进效率增加,带来的不利包括由进气气流畸变带来的更高的驻点压力损失、更低的风扇效率和更大的风扇重量。

ND8是NASA在麻省理工和极光公司D8布局上提出的,NASA将ND8与另外两个未采用BLI技术的布局(见插图)进行了对比研究。

ND8是一个180座级、3000海里航程、巡航速度Ma0.785的干线客机构型,同波音737-800同级,但采用双通道布局。为了更好地理解BLI对飞机整机带来的收益,NASA将ND8同“关闭”BLI效应的ND8进行对比,同时也研究了另外两个同级别、未采用BLI技术的尾吊和翼吊布局,将BLI效应的收益进行了量化。

针对D8布局的前期研究显示,相比737-800,综合采用了BLI、升力机身、埋入式发动机、小型轻质机翼和尾翼的D8布局可以节油50%。NASA对于ND8的最新研究表明,假设3.5%的风扇效率损失,“关闭”BLI效应会带来4%的任务轮挡油耗增加。对于未采用BLI技术的尾吊和翼吊布局,尾吊布局油耗增加7.6%,翼吊布局油耗增加5.6%。在所有构型中,ND8具有的升阻比最大。

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