超音速变后掠翼客机——霍克-西德利HSA-1011

军心安营扎寨 2024-01-10 16:03:06

“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案 279

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霍克-西德利 HSA-1011

超音速时代

20世纪50年代,超音速飞行已经成为现实,喷气式客机也已经在商业航线上崭露头角,这种优雅的快速空中旅行方式带来了新的市场,很显然活塞和螺旋桨客机必将被淘汰出干线航空。@nordland 今日头条 原创首发

霍克-西德利 HSA-1011

进入60年代以后,当时主要的民用航空企业都开始布局下一代的航线客机,一场超音速革命迫在眉睫,在短短几年内将席卷整个世界,在当时的乐观主义者看来,几乎在10年以内空中旅行将可以在几个小时之内带任何乘客飞到哪怕是世界最遥远的角落。

霍克-西德利 HSA-1011

但如何将只能乘坐1-2人的超音速战斗机,放大到乘坐百人的商业客机,并不是一个简单的技术问题。工程师必须拿出一些奇思妙想,比如本系列曾经介绍过的巴恩斯·沃利斯(Barnes Wallis)的”超音速客机概念。

沃利斯的“燕子”

这架飞机的所有功能都领先于他们的时代,带来一个全新的思路解决高速飞行和低速起降之间的矛盾,这就是变后掠翼技术。超音速客机必须可以在2马赫以上稳定的飞行,也必须可以在150节以内的速度下稳定起降,并且尽可能低,以便于适应更短的跑道,获得更大的市场。

HSA-1011

霍克-西德利 HSA-1011

霍克-西德利公司(Hawker Siddeley)在1961年推出了另一个变后掠翼客机方案,除了起降问题以外,他们还希望解决另一个超音速商业航班的痛点——音爆。超音速客机伴随而来的是巨大的音爆,有些时候会对地面产生破坏,人们很早就意识到了这点,预想中的超音速客机只能在无人区域(比如海上)全速飞行,而在人口密集的机场周围低速飞行。这严重限制了超音速客机应用于中程旅行,特别是西欧人口密集区域的应用。

霍克-西德利 HSA-1011

HSA-1011 设计由霍克-西德利集团的高级项目组(HSA)提出概念,这个团队由高级项目组总工程师 Jim C Floyd 领导。设想的航程刚刚超过 4,600 公里,机身中最多有 160 个乘客座位,具有符合“面积率”的蜂腰机身,并且还需要可变几何机翼。工程师认为尽管预计将增重3%,但可变后掠翼提供了优秀的进近和爬升期间空气动力学性能,并且具有高速所需的高后掠角下的低阻力性能。

霍克-西德利 HSA-1011

1011型设计为一架200英尺(60m)长的客机,翼展97英尺3英寸(29.2米)到143英尺(约43米),能够在高达2,500海里(4600公里)的航程内以1.15马赫(660kt)的速度搭载多达160名经济舱乘客和行李。采用细长尖锐的机头,细长的蜂腰型机身,T型尾翼和三角形平尾,弧线形可变后掠角机翼,可以使1011在超音速下高效飞行,并在亚音速下具有高效的空气动力学形状,具有与亚音速飞机相似的升力能力和操纵特性。

霍克-西德利 HSA-1011

机翼和机身设计为在1.15马赫(660kt)时达到最佳效率,机翼前缘为58°,展弦比为3.5,可以通过可变几何形状转换为具有31°后掠角和7.5纵横比的高效亚音速配置。

1011 仅以略高于音速的速度飞行的理由是,由于音爆的限制,2-3 马赫的超音速飞机将仅限于海上航线。1011可以以 660kt 的最高速度飞行任何陆上航线并保证音爆噪音可控。在这个速度下降可以满足欧洲大部分中距离航线上使用,其他优点还包括,低超音速下机身温度不会过高而被迫使用昂贵的钛合金材料。

HSA-1011使用四台改进自康威的罗-罗RB.178/1B涡扇发动机提供动力,总推力为100,000磅,这种发动机是非加力版曾经使用在维克斯VC10和波音707-420上。另外,两台布置在垂尾的底部,另外两台在机翼后面的机身下方。

1011型的内部布置显示,为超音速设计的外观影响了机身内部的布置,可变宽度的机身配备了“混合舱”座椅,包括前部的八排2x2头等舱座椅,机身最宽处的中央三排2x3经济舱座椅和后部的18个2x2经济舱座椅。

停留在概念

军用型号1011可能的涂装,来自shipbucket

如果能够服役,1011将成为60年代末期的技术标杆之一,虽然没有协和式快,但宽敞舒适不亚于波音707,速度则远超。然而对于这个方案,市场的反应冷淡了许多航空公司对于技术突破首先表现出观望,与此同时60年代人类真正开发建造第一代超音速大型飞机的过程充满挑战。

军用版本 HSA-1011 曾经参加大型反潜机ASR 381的竞标

军用版本 HSA-1011

公司随即想到可能的军事用途前景,比如快速运输机或大型反潜/预警/电子战飞机,1964年1011的军用改进型曾经参加了ASR 381反潜巡逻机(猎迷获胜)的竞标,然而对于这种用途1011不快不慢的速度都不具备优势。而且,太贵了!

另一个军用版本里,霍克将其提议为空中弹道导弹发射平台,可携带4枚Skybolt导弹,并从后部下方的发射口投射。不过当时皇家空军已经有了3种烧钱的轰炸机,完全没有兴趣再来一个。

大约在1971年左右,人们对1011重新产生了兴趣,研究了机翼设计是否可以用罗宾洛克的新翼型来改进,但随后就无人问津了。

在高速客运飞行中避免音爆的基本想法是非常超前的,大概在世纪之交波音提出过M0.99飞行的概念,实际上和1011的尝试类似。时至今日,如何静音的超音速飞行仍然是下一代客机的研究重点,NASA预定在今年首飞的X-59验证机的目的就是开发去除音爆的相关技术。@nordland 今日头条 原创首发

波音音速巡航者

近期即将首飞的X-59验证机

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