NASA的“绿色航空”计划
1958年,美国总统艾森豪威尔签署法令将国家航空咨询委员会(NACA)改组为国家航空航天局(NASA)。NASA成立后,尽管工作重点转到航天技术上,但发展航空科技仍是它职责的一部分。这从NASA分别投入航天和航空的财力和人力看得很清楚。目前,NASA全年预算187亿美元,其中航空研究预算仅5.07亿美元,占2.7%;为NASA工作的全职民间雇员18798人,其中从事航空研究的约1395人,占7.4%。
根据NASA的任务分工,其航空研究由“航空研究任务部”(ARMD)负责组织。ARMD的工作宗旨是解决全美航空运输系统中迄今仍然存在的挑战,即空中交通拥堵、飞行安全和对环境的不良影响。解决这些问题需要创新的技术方案和专注的研究及开发工作。ARMD正在寻求研发新的飞行操作方案以及可以将其平稳地转入航空运输业使之成为产品的新工具和新技术。
据称,NASA航空部门几十年来对航空发展的贡献可以用3个数字来概括:在美国直接经济活动中产生4000亿美元价值,为65万人提供就业机会,每年输送6亿人次旅客。今天几乎每架飞机上都有NASA提供的技术,这些技术使飞机飞得更加安全和高效。与国家相关部门、工业界和学术界一起合作,NASA正在创造下一代航空运输体系,其工作将找到提高国家空域的容量、效率和机动性的办法,有助于减小噪声和污染排放、提高效率和性能、改善飞行安全。
当前,NASA制定了一项“绿色航空”计划,目标是使所有人的空中旅行“更安全、更绿色和更有效”。为此,各项研究计划都围绕制订节油的飞行计划和减少飞机油耗、减少排放和降低噪声来开展。
为此,NASA正开展5项航空研究计划,前4项包括空域系统计划、航空安全计划、基础航空科学计划和综合系统研究计划,它们在新飞机技术中都是属于基础的、前沿的研究,以及为将新的飞行方案和技术融入下一代航空运输系统(NextGen)中必须进行的系统级研究;第5项计划是航空试验计划,任务是管理和使用好大量风洞和其他试验设施(如结冰、推进等)、飞行研究机和支援性飞机,以及推进NASA各研究中心试验技术的发展。
下面是2011年NASA开展的航空研究的一些实例:
——替代性燃油
2011年4月,NASA使用自己的DC-8飞机进行了地面试验,测试了生物燃油的排放及其性能。其中有些是从鸡油和牛油脂肪中提炼的。替代性航空燃油试验的初步结果表明,油料的颗粒排放在发动机空转时可减少90%,在起飞推力状态下可减少50%。这就能大大改善机场周边的空气质量。
——规避坏天气
在巡航高度下,坏天气造成对飞行的影响占每年所有交通延误的70%。为此,NASA研究人员开发了一种工具,它能持续分析飞行轨迹和天气状况,然后提出修改航线的建议,以避免在飞行中遇到麻烦。2011年,他们在得克萨斯州上空进行了两天的坏天气影响飞行的研究。分析表明,新的动态天气选线工具避免了12个多小时的延误。研究人员考虑在不久的将来对该工具在机场进行试验,以便在实际空中交通管理的场景中展示该工具的效益。这是NASA在向美国联邦航空管理局(FAA)交付该工具,进行最终取证和投入实际使用前需要做的最后一步。
——直升机设计
2010年5月,UH-60直升机的旋翼叶片在风洞中进行了测试。所取得的数据研究给工程师提供了关于旋翼性能、应力和湍流的开拓性数据。这有助于他们设计更好、噪音更低的直升机。2011年,这个项目获得了美国直升机协会的褒奖,被认为是在直升机领域中研究和试验工作的突出贡献。
——空中交通管制
2011年,NASA与FAA及其伙伴一起进行了协调工作。NASA计划在2012年演示验证一种空中交通管理技术(ATD-1),以评估几个空中交通管制新工具的工作效果,并改进由NASA和FAA一起开发的骨干机场在交通繁忙时飞机进出港的管理程序。试验的目的是展示这些技术如何支持国家空管的现代化进程,为空运业提供看得见摸得着的经济和环境好处。
——先进的材料
2011年,NASA研究人员在推进复合材料技术的进一步发展。目前,复合材料已广泛应用在诸如波音787和空客A380等民航飞机的机身结构上。NASA研究的重点是把多层复合材料压合在一起,并把加强剂结合到复合材料之中,以制造出下一代复合材料。与目前使用的方法相比,新的制造方法可以减少10%的重量,由此可以直接转化为燃油消耗的减少。新方法还能改善安全性,防止材料裂纹一旦发生延展,可能造成结构损坏。2011年,新复合材料制造技术成功地进行了试验。一块由压合的复合材料制成的弯曲机身壁板通过了多方检验,包括破坏性试验。一块用同样材料制作的立方体支撑了其所需承载应力负荷的两倍多。
(责任编辑:王飞)