Futuristisk biplandesign eliminerar Sonic Boom

Anonim

Futuristisk biplandesign eliminerar Sonic Boom

Flygplan

James Holloway

19 mars 2012

3 bilder

Tohoku University-designen skulle ändra form under flygningen för att anpassa sig till supersoniska hastigheter (Bild: Tohoku University)

En återgång till flygplan från början av 1900-talet kan innebära nyckeln till att eliminera sonisk boom - åtminstone enligt forskare vid MIT och Stanford University. Starkt påminner om biplaner som fortfarande används idag, introducerar forskarens koncept supersoniska flygplan en andra vinge som det hävdas avbryter shockwaves som genereras av objekt nära eller bortom ljudbarriären.

I själva verket är tanken inte en ny. Tanken om en biplan att negera sonisk boom var föreslagna på 1930-talet av flygpionjär Adolf Busemann, som också ansvarar för tanken på svepade flygplan.

Flygplan som reser med supersoniska hastigheter orsakar shockwaves i luften runt dem. En första bommen orsakas av den snabba komprimeringen av luften på framsidan av planet, som bokstavligen pressas samman av flygplanet. En sekund orsakas av det negativa trycket kvar i planet 's kölvatten - eller snarare den snabba återgången till normalt tryck som följer kort därefter. Även om de två bommarna separerar fenomen, uppträder de så nära att de vanligtvis uppfattas som ett enda ljud. Ett flygplan i supersoniskt flyg skapar en ständig boom som den går.

Och det är ett problem. Sonic Booms kan alla vara en del av dramatiken vid en flyguppvisning, men om du skulle leva under en supersonisk flightpath i regelbunden användning, skulle nyheten sannolikt snabbt slita av. Det finns också oro för effekten av supersonisk flygning på vilda djur som kan innebära chock eller skada på kort sikt och grov livsmedelsuppgivning över tiden. Det är ingen överraskning att en retur av kommersiell supersonisk flygning anses vara ett dömt företag i vissa delar.

Adolf Busemanns design, känd som Busemann 's Biplane, har två vingar med ett triangulärt längdvis tvärsnitt. Vingarna pekar mot varandra så att vingarnas yttre yta är helt platt, parallellt med luften som passerar över och under. Vingarna måste vara tillräckligt långt ifrån varandra så att luftpassagen inte stiflas. Med denna design skapas den första positiva chockvågen och reflekteras mellan vingarna, fyller ut det utrymme som skapats i planetens vakna, avbryter de negativa chockvågorna och negerar ljudbommen.

Vad är haken? Vid sub-supersoniska hastigheter producerar en Busemann-biplan inte tillräcklig lyft under acceleration, och genomgår en kraftig dragning. Designen sägs fungera perfekt vid supersoniska hastigheter - det kommer till dem som är besväret. Så även om det inte finns någon sonic boom, det finns ingen flyg heller.

Men den gemensamma MIT / Stanford-undersökningen verkar åtminstone bekräfta att Busemanns brusreducerande koncept var ljudigt. Studien, som använde datasimulering, visade att biplanekonceptet uppvisade "väsentligt mindre drag". Ytterligare forskning vid Tohoku University i Japan hävdar att Busemanns koncept är effektivt för att minska intensiteten hos chockvågor på marknivå med 85 procent .

Bättre än, tror MIT / Stanford-teamet att de kanske har knäckt problemet med hiss vid sub-supersoniska hastigheter. Genom en iterativ process, modellering olika designvariationer, har laget upptäckt att utjämning av vingens inre yta underlättar luftens passage mellan vingarna. Genom att dessutom "bumpa ut " de yttre kanterna på de två vingarna har laget kommit fram till en design som den hävdar kommer att flyga under ljudets hastighet och med halva dragningen av Concorde.

"Om du tänker på det, när du tar av, behöver du inte bara transportera passagerarna, men också bränslet och om du kan minska bränslet, kan du minska hur mycket bränsle du behöver bära, vilket i sväng reducerar storleken på strukturen du behöver för att transportera bränslet, säger Qiqi Wang, assistent professor i flygteknik och astronauti vid MIT. "Det är typ av en kedjereaktion. "

MIT / Stanford-laget arbetar nu med en 3D-modell för att hantera andra praktiska egenskaper under flygning, med hopp om att närma sig en statisk, optimerad design. Däremot skulle det japanska konceptet, som identifierades av Wang, förändras under flygningen för att anpassa sig till supersoniska hastigheter.

Källor: MIT, Tohoku University, via Live Science

Flödesegenskaperna hos Busemann Biplane. Röda linjer indikerar de positiva chockvågorna, den negativa blåen (Bild: Mythealier)

Tohoku University-designen skulle ändra form under flygningen för att anpassa sig till supersoniska hastigheter (Bild: Tohoku University)

Tohoku University-designen skulle ändra form under flygningen för att anpassa sig till supersoniska hastigheter (Bild: Tohoku University)