未来的喷气式飞机

美国宇航局要求世界顶级飞机工程师解决商业航空领域最困难的问题：如何飞行更清洁、更安静、耗油更少。他们设想的原型机可能会为未来二十年的飞行树立新标准。

箱翼喷气式飞机，洛克希德·马丁公司

目标日期： 2025年
客机消耗大量燃料。一架波音 747 飞机每飞行一海里会消耗 5 加仑燃料，随着燃料价格上涨，票价也会上涨。洛克希德马丁公司的工程师开发了盒翼概念，以寻找在不放弃现有飞机基本外形的情况下减少燃料消耗的新方法。他们采用了 F-22 和 F-35 战斗机中的轻质材料，设计了一种环形机翼配置，可将升阻比提高 16%，从而能够使用更少的燃料飞得更远，同时仍能进入机场登机口。

他们还放弃了传统的涡扇发动机，转而采用两台超高涵道比涡扇发动机。像所有涡扇发动机一样，它们通过发动机前部的风扇吸入空气，并在发动机核心内燃烧燃料空气混合物来产生推力。Box Wing 的风扇比现在的宽 40%，其发动机绕过核心的速度是当前发动机的几倍。在亚音速下，这种布置可将效率提高 22%。再加上箱翼配置的省油优势，这架飞机的效率比普通客机高 50%。额外的机翼升力还使飞行员能够在以较低功率运行发动机的情况下，在人口稠密的地区进行更陡的下降。这些变化可以将噪音降低 35 分贝，并将进近时间缩短多达 50%。—安德鲁·罗森布鲁姆

超音速绿色机器，洛克希德·马丁

目标日期： 2030年
2003 年 11 月 26 日，随着协和式飞机的最后一次飞行，超音速商业运输的第一个时代宣告结束。协和式飞机噪音大、效率低、污染严重。但三小时以内的跨国飞行梦想却挥之不去，2010 年，洛克希德马丁公司的设计师们推出了 1.6 马赫的超音速绿色机器。飞机的可变循环发动机将在起飞和降落时切换到传统涡扇模式，从而提高效率。发动机内置的燃烧室将减少 75% 的氮氧化物污染。飞机的倒 V 形尾翼和机翼下方的发动机位置几乎可以消除导致协和式飞机陆上飞行被禁止的音爆。

这种结构可以减轻空气压力波（由速度超过 1 马赫的飞机与空气碰撞而产生），这些压力波会汇聚成巨大的冲击波，从而产生音爆。NASA 超音速项目首席研究员彼得·科恩 (Peter Coen) 说：“低音爆设计的整个想法是控制冲击波的强度、位置和相互作用。”飞机不会发出连续不断的巨响，而是发出沉闷的轰鸣声，从地面上看，这种轰鸣声大约和吸尘器的声音一样大。—安德鲁·罗森布鲁姆

糖伏特、波音

目标日期： 2035年
节省飞机燃油的最佳方式是关闭燃气发动机。这只有使用替代电源才能实现，比如波音 SUGAR Volt 混合动力推进系统中的电池组和电动机。这架 737 大小、航程 3500 海里的飞机在起飞时会从飞机燃油和电池中获取能量，但一旦达到巡航高度，飞行员就可以切换到全电动模式 [参见 Volta Volare GT4]。波音工程师在重新考虑推进系统的同时，也重新考虑了机翼设计。“通过使机翼更薄、翼展更大，可以产生更大的升力和更小的阻力，”波音公司该项目的首席研究员马蒂布拉德利说。超大机翼可以折叠起来，以便飞行员可以进入标准登机口。高升力机翼、混合动力传动系统和高效的开式转子发动机将使 SUGAR Volt 比普通客机效率高 55%。这架飞机的二氧化碳排放量将减少 60%，一氧化二氮排放量将减少 80%。此外，混合动力系统在起飞时提供的额外助力将使飞行员能够使用最短 4,000 英尺的跑道。（对于大多数飞机来说，着陆所需的空间比起飞所需的空间要小。）737 飞机的起飞距离至少需要 5,000 英尺，因此 SUGAR Volt 可以将跨国航班带到较小的机场。 —Rose Pastore