美国人是一直在觊觎,图-144LL,苏联超音速客机最后的使命

时间:2020-02-06 来源:www.htjty.com.cn

1996年至1998年间,美国国家航空航天局和俄罗斯图波列夫设计局(Russian tupolev Design Agency)使用了一种经过特殊修改的数字-144L来研究新一代超音速客机的技术。将近25年后,这些研究将很快取得成果。

虽然TOU -144的第一架原型机首次飞行于1968年12月31日,并在与英法协和式飞机的激烈竞争中获得了第一名,但TOU -144在商业上是一场彻底的灾难,其运营生涯非常短暂。苏联只制作了16张地图1968年到1984年间有144张,最后一张被丢弃在组装厂。

其中10个是图-144S生产类型。第一架飞机于1971年6月1日起飞。第二架CCCP-在1973年6月3日的巴黎航展上坠毁,在古老的圣维尔造成6名机组人员和8人死亡。坠机原因仍不清楚。图144S于1975年12月26日进入苏联民用航空服务。根据早期型号的服务经验,图波列夫设计局对图-144D进行了重大改进。图144S上的库兹涅佐夫NK-144A被燃油效率更高的克莱索夫RD-36-51A涡轮喷气发动机取代。这台发动机的总产量只有5台。

Paris ' s chart-144S

chart-144的商业生涯很短,从1975年12月到1978年6月只在苏联民航服务过。三张图表-144S在莫斯科和阿拉木图之间运送邮件、货物和乘客,仅完成102次“商业”飞行。第一架图-144(CCCP-)坠毁后,图-144的商业活动完全终止。飞机于1978年4月27日首次飞行。同年5月23日,它在第五次试飞中沿着莫斯科和哈巴罗夫斯克试验路线飞行。在遭遇燃料管道破裂后,它紧急降落在莫斯科东南113公里的耶戈列夫机场。结果,着陆时发生了一场大火,造成两名机组人员死亡,6人受伤。

苏维埃民用航空图表-144D

20世纪80年代苏联经济的急剧衰退导致图表-144完全退役,其研究飞行都在1986年终止。为了挽救图-144的生命,图-144设计局提议将一架飞机改造成飞行实验室,但最终它没有得到国家的支持。

American covet

虽然美国没有参加超音速喷气式飞机竞赛,其波音2707项目在1971年被放弃,让位于波音747宽体飞机,但美国政府和航空业对新一代超音速喷气式飞机的兴趣在20世纪90年代初又复苏了。

波音2707全尺寸模型

美国宇航局领导的高速研究(HSR)项目,探索开发新型超音速客机的可行性。根据这一计划,一位富有的美国女商人朱迪斯黛博拉(Judith Deborah)和她的IBP航空航天公司与图波列夫、美国国家航空航天局、洛克威尔以及后来的波音公司达成协议,将图-144作为美国第二代超音速客机的研究和测试平台。

美国很快成立了一个财团来资助这个项目,包括美国宇航局、波音公司、洛克威尔公司、麦克唐纳道格拉斯公司和IBP航空航天公司。1994年6月,美国副总统戈尔与俄罗斯总理切尔诺梅尔金(Viktor Chernomyrdin)签署了一项合作协议,使该项目得以大幅度推进。美国国家航空航天局兰利研究中心已经与波音民用飞机集团、IBP和图波列夫公司达成了一项合同,将一架改进的Tu -144D飞机用于超音速飞行试验。其他美国参与者包括普惠和通用电气发动机,而美国宇航局位于加利福尼亚州爱德华兹空军基地的代顿飞行研究中心提供飞行仪器、数据处理支持和飞行测试管理。

选择图表-144D RA-进行修改。这架飞机于1981年4月13日在沃罗涅日飞机厂首次飞行。当时,它只飞行了82小时。在RA-之前,它主要用于高空研究,并创造了许多世界记录。自1990年以来,它一直被密封在机库里。改造后安装的新设备包括热电偶、压力传感器、麦克风和用于测量边界层的表面摩擦计。此外,旧的俄罗斯模拟版本被数字数据记录系统取代。

NK-321涡扇发动机

该发动机最大的变化是用库兹涅佐夫NK-321涡扇发动机取代四架RD-36-51A,推力更大的Tu -160轰炸机。该发动机推力超过25吨,使得Tu -144D的最大巡航速度超过2.3马赫,航程大大增加到6437公里。由于新发动机需要对机身进行一些重新设计,改装后的飞机改名为图144升(LL指俄罗斯飞行实验室)。完成修改后,成本为

照片-144LL所有飞行都是在朱可夫斯基试飞中心的图波列夫工厂进行的,由设计局试飞员谢尔盖博里索夫(Sergei borisov)、航海家维克多佩托斯(Victor Petos)和飞行工程师阿纳托利克里林(Anatoly Crilin)驾驶。该项目分两个阶段进行了26次飞行试验。第一阶段测试始于1996年6月,在19次试飞完成后于1998年2月结束。在飞行试验的这一阶段,对图144所示的外部和内部结构、发动机温度、边界层流动、内部和外部噪声水平、不同飞行剖面下的控制质量和地面效应特性以及飞行中机身的结构弹性进行了评估。地面试验考察了进气道结构对发动机进气道的影响,以及超音速激波在进气道内迅速改变位置时对进气道性能的影响。

Figure -144LL

完成试飞后着陆试飞的第二阶段包括7次飞行,从1998年9月持续到1999年4月。在飞行试验的这一阶段,使用了额外的传感器和仪器来扩大最初的飞行试验,并增加一项新的试验来测量机翼和机身的变形。图-144L安装美国提供的新传感器后,可以更精确地测量迎角和侧滑角。

1998年9月,美国宇航局宇航员/试飞员戈登富勒顿和他的同事研究飞行员罗布里弗斯有三次机会和谢尔盖鲍里索夫驾驶查特-144升。他们飞到马赫数2,进行了高速加速试验,并评估了图144LL的机动性。他们还在接近茹科夫斯基机场时体验了飞机的低速控制能力。

美国宇航局试飞员戈登富勒顿

美国试飞员第一次看到这张照片时,对飞机的大小感到惊讶。驾驶舱离地面很高。经历了这次飞行后,一名美国飞行员认为,尽管协和式飞机更先进,但144型飞机可以搭载更多乘客,飞行速度越来越高。这两架超音速客机根本不同。图波列夫创造了一架非凡的飞机,它能完成历史上其他飞机无法完成的事情。如果把这两种客机比作赛马,“协和”就像肯塔基纯种马,一匹速度很快的好马。图144就像克莱德代尔马。这种马非常大,它的力量令人难以置信,但它的效率不如前者。

巨幅图表-144升

飞行员报告

通过试飞,美国宇航局的飞行员和工程师在图表-144升上做了详细的技术报告。他们评估飞机在整个飞行包线显示出很大的横向控制棒力。由于爬升和巡航过程中推力的变化、燃油输送控制、其他不确定的横向配平变化以及俯仰和滚转控制的连续调整,飞行员的工作量非常大。他们还观察到飞行员面前的发动机仪表不足。除非存在俯仰耦合,否则它将导致视觉或听觉提示的缺失,并且无法视觉检测推力变化,尤其是在助推时。

图-144升低空通过场

图-144升驾驶舱噪音水平非常高。当鼻子下垂,鸭翼展开时,驾驶舱内可以感觉到明显的抖振。这时,可以看到鸭翼在侧窗中不断晃动。鸭翼爬升至120米高度后缩回,机头升至0巡航位置,噪音和抖振水平大大降低。

下垂的鼻子和张开的鸭翼-144L

然而,当鼻子缩回后,飞行员的视野受到很大的限制。前方视野完全被遮挡,只能透过浑浊银色的侧窗向前看,因此飞行员对轻微俯仰和滚转变化的敏感度大大降低。除了视野问题之外,机头升降机构的重量也相当大,这对飞机的性能有很大的影响。结果,美国研究人员开始认真探索用合成电子图像代替真实视觉的可能性。

图-144升的动力鼻

美国宇航局飞行员完成了三次飞行,图-144升又完成了四次俄罗斯飞行试验任务。1999年4月14日,鲍里索夫的飞行小组在茹科夫斯基进行了最后一次飞行试验,这是所有数字的最后一次飞行144。尽管图144LL被认为在技术上非常成功,但该项目最终由于缺乏资金而于1999年被取消。

据报道,Tu -144LL于2001年6月通过网上拍卖以1100万美元售出,但sal

协和式飞机在2003年退役后不久,几个富人对Tu -144LL表现出了新的兴趣。他们想用这架飞机进行破纪录的跨大西洋飞行,但即使俄罗斯政府授权他们在俄罗斯联邦领空外使用NK-321,飞机的大修费用也非常高,所以他们最终放弃了。

今天的TOU -144LL已经成为朱可夫斯基的雕塑

TOU-144 LL飞行试验项目完成后不久,美国也对超音速客机失去了商业兴趣。由于音爆问题,限制超音速飞越陆地成为一个不可逾越的障碍。通过对图-144L的研究,美国宇航局收集了大量关于超音速客机空气动力学、结构、声学和运行环境的有价值的数据,使研究人员能够将超音速客机的完整飞行数据与风洞模型试验结果进行比较和修正。尽管美国宇航局的“高速研究”计划的规模已经缩小,数据和经验的使用仍然在悄悄地进行。

这个项目很快就会有成果。美国宇航局已经与洛克希德马丁公司合作,洛克希德马丁公司将于2018年底在加利福尼亚州棕榈谷的臭鼬工厂制造X-59安静超音速运输验证机的第一部分。X-59计划在2021年下半年开始飞行,它突破音障时的音爆强度将远低于现有超音速飞机。早期的超音速客机,如

X-59

X-59

协和式飞机和装配图-144,都有音爆污染问题。飞机的机头和机尾在超音速飞行中会激起两个冲击波,到达地面时会形成一连串的两种强烈爆炸声音。因此协和式飞机被禁止超音速飞越美国和欧洲大陆。可以说音爆是康科德退休的主要原因之一。因此,美国国家航空航天局将专注于如何减少未来超音速客机的音爆。

2018年4月,美国宇航局宣布授予洛克希德公司一份价值2.475亿美元的合同,从该公司着名的“臭鼬工厂”(Skunk Factory)制造一架静音超音速客机(QueSST)演示器,以验证未来超音速客机使用的音爆减弱技术。该演示器预计将于2021年底交付给美国宇航局。“臭鼬工厂”是洛克希德公司的黑色技术研究中心,由着名飞机设计师凯利约翰逊创立。它开发了着名的U-2、SR-71、D-21无人机、F-117和“海影”隐形战舰等着名武器装备。

X-59想象

这架飞机的号码是X-59。将安装通用电气F414涡扇发动机,这是目前“超级大黄蜂”战斗机的动力单元。美国国家航空航天局希望X-59能够在人口稠密的地区进行飞行测试,以便其科学家能够收集最真实的音爆噪音,评估未来无声超音速客机超音速飞越陆地的可行性。

“臭鼬工厂(Skunk Factory)”验证机通过其长长的机头和前机身独特的底部形状减弱了机头、驾驶舱、进气口、机翼和尾部产生的冲击波强度,并防止冲击波在传输到地面的过程中聚集在一起产生更强的冲击波。当然,这台机器的冲击波仍然会到达地面,但人耳只能听到一系列强度只有75分贝的轻微撞击声,相当于一辆汽车经过10米以外。

根据图-144LL的试验经验,X-59取消了挡风玻璃

美国宇航局在2003-2004年期间使用了一架改装的F-5E“老虎”战斗机来验证改装以削弱N型冲击波强度的可行性。机器配有特殊形状的顶盖,机身下方增加了铝基结构和复合蒙皮。这种鼻罩不仅延长了鼻子,而且钝化了鼻子,可以防止在入口处产生冲击波,稳定机翼冲击波与鼻子主冲击波的接触。试飞表明,它的音爆强度确实大大降低了。

“臭鼬工厂”有一名经验证的船长28.65米,翼展只有8.99米,起飞重量为14.7吨。飞机将能够以1.42马赫的速度在16,800米的高度巡航,即每小时1,513公里。它的超巡航性能与F-22猛禽差不多。飞机将跟随T-38“鸟爪”教练机的后驾驶舱。有趣的是,驾驶舱没有挡风玻璃,飞行员只能通过类似封闭ci的装置飞行

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