在联邦航空局（FAA）耗资数十亿美元的“新一代航空”（NextGen）计划的讨论中，飞机设计常常被忽视。“新一代航空”计划是一项复杂的混合技术，它整合了基于卫星的导航、进近和离场技术，旨在到2025年实现对过时且备受批评的美国国家空域系统的现代化改造。然而，加州理工州立大学（California Polytechnic State University）的研究人员领导的一个团队发现，提高系统效率最简单的方法之一可能是对飞机本身进行重新设计。
作为一项为期五年的美国国家航空航天局（NASA）研究项目的一部分，该团队设计了一款名为“巡航高效、短距起降”（Cestol）的百人客机，该客机能够以陡峭的角度在3000英尺（约914米）的跑道上起降。“这款飞机采用了环量控制翼，”加州理工州立大学航空航天工程系的副教授大卫·马歇尔（David Marshall）表示，“它能在较低的速度下产生更高的升力。我们可以将起降距离缩短50%。”
在过去的一年里，科学家们在美国国家航空航天局（NASA）艾姆斯研究中心（Ames Research Center）对一个重2500磅（约1134公斤）、翼展10英尺（约3米）的模型进行了风洞测试。该模型绰号为“Amelia”（即“高级模型，用于极端升力和改善气动声学”）。
其他研究人员研究了Cestol飞机如何融入现有基础设施。结果表明，结合“新一代航空”计划的进近和离场航线（允许飞机飞行在传统航线之外），Cestol飞机可以在使用率较低的短跑道或小型区域机场着陆。将空中交通分散到更多的跑道上将缓解拥堵，并大大减少航班延误。
由于飞机设计周期可能长达数十年，Cestol飞机可能还需要十多年甚至更长时间才能投入商业运营。但当它们真正投入使用时，“Amelia”很可能将发挥重要影响。“我不知道波音是否会制造出一架看起来像‘Amelia’那样的飞机，”马歇尔说，“但我确实预计部分技术会得到过渡应用。”
工作原理：Cestol客机
翼上发动机
加州理工州立大学的科学家们将Cestol飞机的涡轮螺旋桨发动机安装在机翼上方，而不是下方，原因有两个。首先，排气经过机翼上方会增加升力。其次，机翼可以阻挡发动机噪音，从而保护下方社区。“NASA希望将飞机噪音降低52分贝，”马歇尔说，“到目前为止，我们已经实现了30分贝的降噪。”
环量控制
传统的机翼通常有多个向下偏转的襟翼，以增加翼型曲线。Cestol飞机只有一个襟翼，并通过一条贯穿机翼的狭窄缝隙进行增强。当襟翼向下偏转时，缝隙会将高压空气引导至机翼上方，并将气流向下吹，从而增加升力。
偏转喷气发动机排气
为了结合发动机排气和环量控制的效果，团队将涡轮风扇发动机移至机翼前部。当襟翼向下偏转时，排气会被吸入低压区域，这会增加升力，并实现更慢和更陡峭的爬升。“有了这个设计，我们可以产生比传统机翼高出五到十倍的升力，”马歇尔说。
本文最初发表于2013年7月的《大众科学》杂志。在此处查看杂志的其余部分。
