这架飞机长得像科幻片特效,甚至被质疑是AI生成的,但它却真真切切存在于洛克希德公司的工程蓝图里,这就是环翼式客机,把机翼做成“甜甜圈”一样围在机身尾部,简直堪称航空界的神来之笔。这疯狂设想咋来的,为啥最终只走完风洞测试就没下文了?

现在开始我们今天的主题:环翼式飞机设计有多颠覆?

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设计起源

这一疯狂设想的起源,核心其实是为了解决民航业的“老痛点”。根据《航空周刊》2018年《环翼飞机的兴衰》报道,上世纪60年代,全球民航迎来快速发展期,但传统客机的机翼设计存在明显短板,就是低速起降时升力不足,需要很长的跑道,而高空巡航时阻力大,油耗又居高不下。

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于是1964年,洛克希德公司的航空工程师约翰·卡森提出了环翼设计概念,希望通过“环形机翼”兼顾升力与减阻,彻底改写客机设计规则。而且当时美军也在推进垂直短距起降装备的研发,因而环翼设计的升力优势让美军也抛出合作意向,进一步推动了该项目的启动。

性能优点

那么这种设计的可行性究竟有多大?其实它最核心之处就是“环形机翼”,因为不像传统客机的机翼伸在机身两侧,而是呈环形包裹在机身尾部,就能形成一个“空心圆环”。

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这种设计能让机翼面积最大化,同时利用环形翼面产生的“环流效应”,升力比传统机翼提升35%以上,理论上能让客机在更短的跑道上起降。

这是美国国家航空航天局NASA在1966年风洞测试报告中给出的数据。理论上这款飞机的实际升力应该是很强的,加上它的机身布局也很特别,乘客舱位于环形机翼前方的流线型机身内,而发动机集成在环形机翼的内侧,既能减少空气阻力,又能降低机舱内的噪音,简直不要太香。

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美好设想

更绝的是它的稳定性设计,环形机翼能提供全向的升力支撑,就算遇到强侧风,飞机的姿态也能保持稳定,这在恶劣天气起降时太关键了。

洛克希德当时还规划了载客量,初步型号能搭载80名乘客,后续放大版可提升至150人,航程覆盖中短程航线,瞄准的就是当时快速增长的区域航空市场。

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甚至在1965年的初步设计方案中,这架环翼客机的起飞跑道长度仅需800米,比同时期的波音727短了近400米,优势也是肉眼可见。但好景不长,这一“神来之笔”在推进过程中遇到了一堆绕不开的难题。

现实困境

最致命的问题就是操控性极差,1967年NASA与洛克希德联合开展风洞测试时发现,环形机翼会产生复杂的气流干扰,尤其是在转弯和爬升等机动动作时,气流会相互抵消,导致飞机响应迟缓,甚至出现失控风险。

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而当时的飞控系统技术还无法解决这种复杂的气流问题,就算强行试飞,安全性也无法保障。同时结构重量超标也很要命,环形机翼要保证强度,必须采用更厚的翼梁和更强的复合材料,再加上环形结构的受力分布不均,需要额外增加加固部件。

根据洛克希德公司1968年的项目评估报告显示,这将导致整机重量比预期高出20%。而重量增加将直接导致油耗飙升,原本规划的“省油优势”也就彻底消失,在民航业“经济性为王”的逻辑下也必然被抛弃。

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并且在1969年后,随着波音747等宽体客机的成功亮相,民航市场的焦点又转向了大载客量长航程的传统机型,洛克希德的环翼客机项目,最终因技术风险过高和经济性不足被正式叫停,只留下了风洞测试数据和一堆工程蓝图。