这种外观奇特飞机未来可能成为快速、环保的航空旅行选择

Celera飞机会高效地穿过空气,并且(希望)价格能与乘坐商业航班一样实惠。
Celera 500L
它长约37英尺,翼展52英尺。Otto Aviation

Celera 500L是一款外形奇特的飞机,其创造者希望它能改变我们一些人的飞行方式。它的机身看起来像一个光滑的飞艇,或者像《周六夜现场》里很久以前的锥头族人的脑袋。尽管它看起来可能很奇怪,但这款实验性飞机迄今已完成了31次飞行,全部都在加利福尼亚州进行。

未来,量产版本有望搭载六名乘客并配备窗户,而原型机则没有。但其背后的理念很有吸引力:这款飞机将非常节能,运营成本将与之相当。它还将拥有长航程和高速巡航速度——超过每小时460英里。理想情况下,乘客可以使用它飞往某个地方,并绕过前往大型机场的繁琐过程,在那里漫长的队伍会导致拥挤的波音和空客内部。

Celera是“一个极具空气动力学效率的机体和一个非常高效的推进系统的结合体,”Otto Aviation(飞机背后的公司)的首席财务官Bill Otto, Jr.说道。他说,目标是能够“在美国的任何城市对之间飞行”,同时“成本和时间上都能与商业航空公司媲美。”该公司的首席科学家和创始人是Bill Otto, Sr.,他是一名物理学家,曾是北美航空“民兵”导弹制导系统的工程师;他还曾从事鱼雷和轰炸机航空电子设备的工作。

飞机旨在实现如此高效率的主要方法之一是让空气尽可能长时间地平稳地流过机身。更具体地说,他们旨在实现一种称为层流的现象。“广义上讲,层流发生在空气遵循非常平滑的层,并且不倾向于跨层混合时,”Otto Aviation的首席技术官David Bogue说道。他将这种现象与你在河流中看到水撞击桩柱(支撑桥梁的柱子)时发生的情况进行比较。“层流是指水在桩柱上平稳流过,”他说。

然后想象一条汹涌的河流,水拍打着桩柱并变得湍流。制造Celera的厂商希望避免的就是这种湍流——无论是水流还是飞行中的空气。(为了帮助记住这个词,可以考虑“laminar”与“lamina”(薄层)相似,而“laminate”(层压)这个词也很接近。)

目前的Celera长约37英尺,翼展52英尺——比塞斯纳172长约16英尺。其独特的设计是为了帮助它在飞机尽可能大的表面上保持层流。这就是为什么飞机的机身呈飞艇般的形状,以及为什么机翼位于后部。机翼产生升力,但也扰乱了机身上的平稳气流。“这就像一记重锤敲击气流,”Bogue说道。出于同样的原因,螺旋桨位于后部——前置螺旋桨对平稳气流不利。

Celera 500L
翼展为52英尺,这使其宽度不到737飞机的一半。Otto Aviation

然而,这并不全是关于层流。该飞机配备了长而窄的机翼,这有助于它们减少一种称为诱导阻力的现象。NASA一直在研究类似的东西,利用桁架支撑长机翼以防止它们颤振。而新的波音777x的机翼足够长,如果翼尖不折叠,它们甚至无法进入标准机场登机口。

增加机翼长度以提高效率并非一项激进的新想法。“滑翔机界很多很多年都知道——也许可以追溯到20世纪30年代——长而细长的机翼比又短又粗的机翼更有效,”密歇根大学航空航天工程学教授Ella Atkins观察到。

目前的Celera还没有采用电传操纵,这意味着它依赖于一种老式的设置,即控制装置通过机械方式连接到飞机上移动的表面。这让Atkins不禁要问:“[飞机]将拥有什么样的自动化?”

尽管存在这个问题以及对该飞机的其他疑问,Atkins表示她支持他们。“毫无疑问,如果我们想成为负责任的公民,航空业的绿色化是必须的,”她说。

根据Bogue的说法,Otto Aviation的目标是实现每加仑18到22英里的燃油经济性,而他们正在竞争的其他飞机则约为每加仑3到4.5英里。(当然,在谈论航空公司的燃油效率时,考虑上有多少人是有意义的。)

Celera 500L
量产版本的机舱应可容纳六名乘客,甚至有窗户,而原型机则没有。Otto Aviation

“我们希望提供一种飞机,让人们能够享受私人航空的便利,”但价格与商业机票相同,Bill Otto, Jr.总结道。“这确实是我们的使命。”

普渡大学航空航天学院院长William Crossley表示,Celera肯定不是第一架旨在足够便宜以频繁使用的小型飞机。“通用航空一直试图做到这一点——试图以某种价格点制造一种飞机,使其成为日常交通工具,”他说。

但他指出,制造具有良好层流的飞机在大规模生产中可能很棘手。“有时,制造起来更困难,”Crossley说。“你需要保持飞机表面相当光滑——你需要小心不要弄凹机身。”

他认为,即使是几只虫子撞到飞机上,也可能会弄巧成拙。“如果你为层流设计飞机,它会更敏感。”

目前的原型机仅仅是原型机。它还不是量产飞机。“作为一名飞机设计师,看到新的、不同的设计,然后看到它们真正工作,这是非常令人兴奋的,”Crossley总结道。“所以,如果他们能在量产飞机上实现这一点,那将是非常棒的。”

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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