在大家的印象里，似乎大部分民航客機的氣動外形都差不多，無非一個滾筒型的機身，以及兩側(cè)的機翼，只不過有的飛機是雙發(fā)機有的是四發(fā)機，三片式的平尾以及垂尾也大同小異。 這也難怪，畢竟在波音-7071954年首飛并奠定了現(xiàn)代噴氣式客機的“筒體-機翼”的構(gòu)型之后，就很少有公司敢進行大刀闊斧的改進了。至今，對飛機構(gòu)型的改進仍停留在改變翼型、加裝翼梢小翼、優(yōu)化風擋形狀等等“小修小改”上。
(波音-707奠定了現(xiàn)代噴氣式客機“筒體-機翼”的構(gòu)型)
然而，航空工程師們并沒有放棄對噴氣式客機構(gòu)型進行探索，各國的飛機制造商都推出了自己的驗證機項目，譬如美國波音公司就在2004年開始了X-48B無人未來客機驗證機項目。
（X-48B驗證機）
中國雖然在航空領(lǐng)域起步晚，基礎(chǔ)相對較薄弱，但是航空裝備制造干系重大，因此，在噴氣式客機構(gòu)型上也一直在努力，就在去年，我們做出了中國對未來客機的第一步探索——“靈雀”（Sparrow）系列縮比驗證機。
（中國的“靈雀”驗證機）
大家可以很容易就發(fā)現(xiàn)，不管是美國的X-48驗證機，還是中國制造的“靈雀”驗證機，其機翼與機身的連接都相比一般的客機“圓潤”得多。在航空領(lǐng)域，這被稱為“翼身融合體”（Blended Wing Body）設(shè)計，下文中簡稱為BWB。那么，這樣的設(shè)計究竟有什么魔力，會讓中美兩個大國的飛機制造商，都趨之若鶩呢？
傳統(tǒng)的“筒體-機翼”設(shè)計，擁有比我們想象的長得多的歷史，最早甚至能追溯到1920年代的德國容克三發(fā)客機。其能在噴氣時代沿用至今，其實主要是由于技術(shù)較為成熟。規(guī)則的筒狀機身便于加長、縮短，為客機的家族化提供了便利。在航空界，差20座的飛機甚至就能單獨分出一個新的市場需求。
（空客A-320家族）
然而其缺點也顯而易見，機身承受了絕大多數(shù)的載荷，卻產(chǎn)生很少的升力，翼根處的應力非常集中，必須在翼根設(shè)計一個極為堅固的“中央翼盒”結(jié)構(gòu)，由此帶來巨大的重量增加。人們一直在研究更好的解決方案，而BWB設(shè)計就是其中非常優(yōu)秀的一種。
BWB設(shè)計具體指的是以加寬的筒體為基礎(chǔ)，機翼在翼根處圓滑地融入機體，在外觀上渾然一體，機翼與機體沒有明顯的分界線的設(shè)計，整架飛機看上去會短、寬許多。在戰(zhàn)斗機上BWB設(shè)計被采用也已經(jīng)有不短的時間了，但其主要作用是在于降低阻力，使蒙皮更加平順流暢，更符合“跨音速面積率”。
（在殲-10戰(zhàn)機機身中段，就能明顯看到翼身融合的曲線）
而在民航飛機上，這樣的設(shè)計，相當于把不產(chǎn)生升力的筒體“藏”到了一片更加“肥厚”的機翼當中去，不僅提升了整機的升力系數(shù)，而且改善了應力分布，在經(jīng)濟性上比傳統(tǒng)構(gòu)型要好得多。對于300座以上的客機，采用BWB設(shè)計甚至可以降低油耗45%以上。
實際上，BWB設(shè)計內(nèi)部還是區(qū)分機身和機翼的，只不過外觀難以分辨，至少制造起來成本可接受得多。
可能有細心的讀者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，雖然兩家公司的驗證機都采用了BWB設(shè)計，但是它們的外觀看上去并不相似。X-48B看上去更科幻，而“靈雀”驗證機與傳統(tǒng)客機相似之處更多。
首先，兩者的翼面數(shù)量就不一樣。X-48B是沒有尾翼的，而“靈雀”驗證機卻有一對呈V型的尾翼。
X-48B的設(shè)計被稱為無尾設(shè)計。這是一種較為激進的設(shè)計，未來的民機要是采用這種構(gòu)型，就要依賴于更先進、穩(wěn)定的飛控系統(tǒng)才能安全地飛行。
取消尾翼可以大幅降低阻力，但同樣會加大操控和保持航向穩(wěn)定性的難度。雖然波音的工程師加長了翼梢小翼，使之具有了一定的垂直尾翼效果，但是尾翼依然是無法完全被替代的。
而“靈雀”的設(shè)計被稱為“V尾”。傾斜的尾翼可以同時保證和控制航向、垂直方向的指向，同時相比傳統(tǒng)的三片式尾翼設(shè)計，能夠減少尾翼在來流中的浸濕面積，省去約30%左右的阻力和重量。
相比于無尾設(shè)計，V尾是一種更折衷的方案。同樣的設(shè)計也出現(xiàn)在了中國的軍貿(mào)明星產(chǎn)品——彩虹-5無人機的身上。
（彩虹-5無人機）
從結(jié)果上來看，或許有尾設(shè)計現(xiàn)階段還是更符合民航飛機的選擇。在2012年NASA的“環(huán)保航空”計劃（Environmentally Responsible Aviation，簡稱 ERA）中，波音公布了自己的中期未來民航技術(shù)驗證機?？梢钥吹剑ㄒ粢呀?jīng)把X-48B上沒有的尾翼又加回去了。
（波音基于X-48的ERA中期未來客機方案，把尾翼加回去了）
其次，兩者的發(fā)動機布置的位置也有所不同。“靈雀”選擇了把發(fā)動機吊掛在翼下，而X-48選擇了發(fā)動機上置。
前者是比較傳統(tǒng)的發(fā)動機布置方式，由于升力會在機翼上形成一個升力矩使其彎扭，而在翼下吊掛一個發(fā)動機正好可以平衡這個力矩，減小結(jié)構(gòu)重量，因此大部分大尺寸的民航機都會采取這種布置方式。
后者則是一種理念更為新穎的設(shè)計，發(fā)動機上置使得飛機機體成為了發(fā)動機噪音的天然“擋板”，能大大降低地面感受到的噪聲。然而，其缺點就是在飛機大迎角進近時，發(fā)動機卻可能由于機身的遮擋，導致進氣不足，算是這個布局的一個小缺陷。
除了這些方面以外，這兩架驗證機的設(shè)計思想、驗證技術(shù)也還有諸多的不同。比如X-48的起落架不可收放、而“靈雀”的起落架是可收放的。
這種不同是令人可喜的，因為這正說明了中國制造是善于找到適合自己的發(fā)展方向的，既沒有盲目樂觀，也不妄自菲薄，而是腳踏實地驗證和運用自己所需要的技術(shù)。
BWB設(shè)計優(yōu)點很多，但并沒有在民航領(lǐng)域得到推廣，這是為什么呢？
首先，BWB飛機在機艙布置上難度比較高。
傳統(tǒng)客機的座位是一列列的，即使是最大的飛機，經(jīng)濟艙乘客距離過道也不會超過兩個座位的距離，舷窗也能保證機內(nèi)的采光良好。然而，在BWB飛機上，機艙的寬度驟然加大，大量的經(jīng)濟艙乘客需要坐在中間的位子當中。
試想一次十小時的跨洋航班，你大部分的時間都坐在低矮機艙的中間，這體驗應該沒有人會喜歡。而且當遇到險情時，中間的乘客距離逃生通道實在是太遠了，不僅逃生效率低下，還很可能會引起機內(nèi)的混亂。
（中間的乘客見不到陽光，恐怕只有開天窗了）
但你也不要以為，坐在兩邊就會很舒服了。飛機在空中是需要做機動的，一旦飛機需要做橫滾機動，坐在最兩側(cè)的乘客距離中軸最遠，體會到的加速度也更大。這樣被甩來甩去，如果不系安全帶，頭都有可能撞到天花板，顯然也不是什么美好的體驗。
（BWB客機的乘坐體驗未必會好）
其次，BWB飛機對于機場的設(shè)施也是一個考驗。
比如大家坐飛機時會走的廊橋，在BWB飛機上就很難實現(xiàn)。機場的滑行道寬度、調(diào)度系統(tǒng)、上置的發(fā)動機檢修也都是大問題?？赡転榱烁鼡Q這些配套設(shè)施，增加的成本就會完全蓋過飛機本身所節(jié)約的，反而得不償失。
總的來說，雖然BWB設(shè)計省油、降噪的愿景十分美好，但是短期內(nèi)，我們是不太可能看到BWB飛機真正成為一個實用化型號的民航客機，出現(xiàn)在市場上的。
“靈雀”驗證機項目是一個里程碑，標志中國未來民機探索正式進入了飛行驗證階段。不過，“靈雀”驗證機雖然很美，但大家還是要明白，它并不是真正的一個客機型號的縮比驗證機。以后，雖然我們很可能不會看到和它相似的飛機，但它的價值絕不會因此而打折扣?；蛟S，在以后某一款中國制造的大飛機上，就有它曾經(jīng)驗證過的先進技術(shù)，這也正是它的使命所在。
來源：網(wǎng)易新聞學院
