嘿科技 | U型尾翼喷气公务机强在哪儿？

▲ 欧洲对采用U型尾翼和小后掠角层流机翼的喷气公务机模型进行了风洞试验

在洁净天空智能固定翼飞机计划下，达索领导的研究团队提出了一系列未来跨洲飞行小后掠角喷气公务机（LSBJ）的先进技术。除U型尾翼，还包括低阻层流机翼、主动载荷控制和智能襟翼、先进涡扇发动机和多电系统，包括电热防除冰系统。

与隼2000级别的喷气公务机相比，达索估计2020年服役的LSBJ可降低油耗32-34%，同时带来同样的二氧化碳、氮氧化物和水的排放减少。

▲ U型尾翼可屏蔽向地面传播的发动机喷流噪声，并将其反射到空中和飞机侧面。

法国宇航院（Oneral）进行了LSBJ在波尔多-美日尼亚克机场运行的建模模拟，评估了U型尾翼的降噪效果。结果显示，暴露在55dB噪声以上区域面积减少了一半。

为了确认U型尾翼的适航性和有效性，研究人员进行了一系列风洞试验和地面测试。最后一步是2016年12月开展的疲劳试验。

风洞试验是在德荷DNW风洞进行的，试验中采用了装有模拟涡轮发动机的大尺寸LSBJ模型，评估了低速特性和发动机喷流的干扰。试验还分别进行了传统隼系列公务机尾翼和U型尾翼的噪声屏蔽效果对比，并通过麦克风阵列测试了起落架、空气刹车、缝翼等气动噪声源，以及安装在短舱内部传感器测得了涡轮模拟器的声音特征。风洞试验结果显示，U型尾翼显示出从100Hz到60000Hz的良好宽频噪声屏蔽效果。

研究人员还研制了另一个U型尾翼的风洞试验模型，将在Oneral的S2MA风洞中进行颤振的测试。这个试验的关注领域还包括水平和垂直尾翼交汇处的拐角流动。

▲ 达索计划用安装在蓝色台架上的全尺寸U型尾翼布置在隼7X公务机中心发动机后进行噪声屏蔽的地面测试

地面测试采用了一段全尺寸的U型尾翼，将其安装在一个试验台架上，试验台架布置在隼7X公务机的中心发动机后，可以变换不同的攻角。目的是验证噪声屏蔽预测方法。这个试验台架也将用来进行发动机喷流对尾部的影响测试（声疲劳、热疲劳）。目的是找到满足疲劳要求的最短的喷流和尾翼之间的距离，从而最大化噪声屏蔽效果。

除了LSBJ，洁净天空计划下还提出了一个隼7X级别的三发高速、远程喷气公务机概念，具有大后掠角、层流机翼、先进涡扇发动机、V型尾翼等特征。V型尾翼可以改善高跨声速下的阻力，并通过移除中心发动机的S型喷管降低重量，也可以提供一定的噪声屏蔽功能。

参与洁净天空计划创新尾翼设计的企业和研究机构包括达索公司、空客公司、福克公司、未来先进制造公司、RAUG公司、罗马尼亚的克拉瓦约飞机公司和国家航空航天研究所，以及英国空气动力学中心的分支机构ARA，德荷风洞，荷兰宇航院和法国宇航院。