中國新客機驗證機首飛成功，未來飛機長這樣？

導語

「靈雀」驗證機採用「翼身融合體」設計，以加寬的筒體為基礎，機翼在翼根處圓滑地融入機體，外觀渾然一體，整架飛機更短更寬。不過，翼身融合併不代表完全沒有機翼，「靈雀」擁有呈V型的尾翼，傾斜的尾翼可以省去約30%左右的阻力和重量。

出品| 網易新聞

作者| 薛定諤的熊貓，軍事愛好者

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，以及兩側的機翼，只不過有的飛機是雙發機有的是四發機，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年首飛並奠定了現代噴氣式客機的「筒體-機翼」的構型之後，就很少有公司敢進行大刀闊斧的改進了。至今，對飛機構型的改進仍停留在改變翼型、加裝翼梢小翼、優化風擋形狀等等「小修小改」上。

(波音-707奠定了現代噴氣式客機「筒體-機翼」的構型)

然而，航空工程師們並沒有放棄對噴氣式客機構型進行探索，各國的飛機製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）

中國雖然在航空領域起步晚，基礎相對較薄弱，但是航空裝備製造干係重大，因此，在噴氣式客機構型上也一直在努力，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）

（一）為什麼大家都愛「翼身融合體」？

大家可以很容易就發現，不管是美國的X-48驗證機，還是中國製造的「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。在航空領域，這被稱為「翼身融合體」（Blended Wing Body）設計，下文中簡稱為BWB。那麼，這樣的設計究竟有什麼魔力，會讓中美兩個大國的飛機製造商，都趨之若鶩呢？

傳統的「筒體-機翼」設計，擁有比我們想像的長得多的歷史，最早甚至能追溯到1920年代的德國容克三發客機。其能在噴氣時代沿用至今，其實主要是由於技術較為成熟。規則的筒狀機身便於加長、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的載荷，卻產生很少的升力，翼根處的應力非常集中，必須在翼根設計一個極為堅固的「中央翼盒」結構，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設計就是其中非常優秀的一種。

BWB設計具體指的是以加寬的筒體為基礎，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計，整架飛機看上去會短、寬許多。在戰鬥機上BWB設計被採用也已經有不短的時間了，但其主要作用是在於降低阻力，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，這樣的設計，相當於把不產生升力的筒體「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係數，而且改善了應力分布，在經濟性上比傳統構型要好得多。對於300座以上的客機，採用BWB設計甚至可以降低油耗45%以上。

實際上，BWB設計內部還是區分機身和機翼的，只不過外觀難以分辨，至少製造起來成本可接受得多。

（二）形不似神似？X-48B與「靈雀」的跨國PK

可能有細心的讀者已經發現，雖然兩家公司的驗證機都採用了BWB設計，但是它們的外觀看上去並不相似。X-48B看上去更科幻，而「靈雀」驗證機與傳統客機相似之處更多。

首先，兩者的翼面數量就不一樣，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的設計被稱為無尾設計。這是一種較為激進的設計，未來的民機要是採用這種構型，就要依賴於更先進、穩定的飛控系統才能安全地飛行。

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，同時相比傳統的三片式尾翼設計，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。

相比於無尾設計，V尾是一種更折衷的方案。同樣的設計也出現在了中國的軍貿明星產品——彩虹-5無人機的身上。

（彩虹-5無人機）

從結果上來看，或許有尾設計現階段還是更符合民航飛機的選擇。在2012年NASA的「環保航空」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驗證機。可以看到，波音已經把X-48B上沒有的尾翼又加回去了。

（波音基於X-48的ERA中期未來客機方案，把尾翼加回去了）

其次，兩者的發動機布置的位置也有所不同。「靈雀」選擇了把發動機弔掛在翼下，而X-48選擇了發動機上置。

前者是比較傳統的發動機布置方式，由於升力會在機翼上形成一個升力矩使其彎扭，而在翼下弔掛一個發動機正好可以平衡這個力矩，減小結構重量，因此大部分大尺寸的民航機都會採取這種布置方式。

後者則是一種理念更為新穎的設計，發動機上置使得飛機機體成為了發動機噪音的天然「擋板」，能大大降低地面感受到的雜訊。然而，其缺點就是在飛機大迎角進近時，發動機卻可能由於機身的遮擋，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，這兩架驗證機的設計思想、驗證技術也還有諸多的不同。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製造是善於找到適合自己的發展方向的，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。

（三）未來客機真的都是「翼身融合體」構型的么？

BWB設計優點很多，但並沒有在民航領域得到推廣，這是為什麼呢？

首先，BWB飛機在機艙布置上難度比較高。

傳統客機的座位是一列列的，即使是最大的飛機，經濟艙乘客距離過道也不會超過兩個座位的距離，舷窗也能保證機內的採光良好。然而，在BWB飛機上，機艙的寬度驟然加大，大量的經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，顯然也不是什麼美好的體驗。

（BWB客機的乘坐體驗未必會好）

其次，BWB飛機對於機場的設施也是一個考驗。

比如大家坐飛機時會走的廊橋，在BWB飛機上就很難實現。機場的滑行道寬度、調度系統、上置的發動機檢修也都是大問題。可能為了更換這些配套設施，增加的成本就會完全蓋過飛機本身所節約的，反而得不償失。

總的來說，雖然BWB設計省油、降噪的願景十分美好，但是短期內，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，出現在市場上的。

結語

「靈雀」驗證機項目是一個里程碑，標誌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，它並不是真正的一個客機型號的縮比驗證機。以後，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。或許，在以後某一款中國製造的大飛機上，就有它曾經驗證過的先進技術，這也正是它的使命所在。

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編輯| 史文慧

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