孫玉凱 王元元 程文淵 王妙香 楊敏

摘 要：未來航空業(yè)對經(jīng)濟、環(huán)保的要求越來越高，翼身融合（BWB）布局因具有巡航效率高、飛行噪聲低等優(yōu)勢成為未來民機的理想解決方案之一，并受到國內(nèi)外廣泛關注。本文簡要梳理了國內(nèi)外翼身融合布局技術的發(fā)展歷程、主要進展，分析歸納了翼身融合布局技術的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，總結了主要關鍵技術，提出民機翼身融合布局設計需進一步收斂、市場和商業(yè)前景需細致評估的發(fā)展思路建議。

關鍵詞：翼身融合； 亞聲速客機； 飛行器設計； 氣動外形； 大型民機

中圖分類號：V271.1 文獻標識碼：A DOI：10.19452/j.issn1007-5453.2023.07.001

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和能源問題日益嚴重，全球航空業(yè)對“綠色航空”的要求不斷提升，未來民機將充分貫徹“綠色航空”發(fā)展理念，以“節(jié)能、減排、降噪”為核心，滿足未來經(jīng)濟性和環(huán)保性要求。自1947年波音B-47轟炸機奠定高亞聲速大型噴氣式運輸機/客機的常規(guī)“管-翼”（tube and wings，TAW）布局形式后，在翼梢小翼、超臨界翼型等技術的加持下，大型民機的燃油效率持續(xù)提升。但發(fā)展到當前，常規(guī)“管-翼”布局的氣動效率潛力幾乎被“挖掘”殆盡。

翼身融合（BWB）布局有望成為滿足“綠色航空”需求的理想解決方案之一。BWB布局是指機翼和機身高度融合的升力體飛行器布局[1]，其中機身也產(chǎn)生升力，通過機身和機翼融合提升空氣動力學效率。BWB布局在飛行效率、節(jié)能減排、噪聲控制等方面具有明顯優(yōu)勢，更易滿足民用飛機使用要求，已成為未來民機較為理想的選擇。

本文簡要梳理國內(nèi)外BWB布局技術的發(fā)展歷程、主要進展，分析歸納BWB布局技術的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，總結主要關鍵技術與近年來的研究熱點，并對未來發(fā)展提出思路建議，為中國未來民機設計提供參考。

1 國內(nèi)外研究歷程

雖然20世紀20—40年代許多研究者對BWB布局技術進行了艱辛的探索和實踐，但完整的BWB布局概念由麥道公司的Liebeck在1988年首次提出[1]。

經(jīng)過多年發(fā)展，BWB布局已經(jīng)從概念探索發(fā)展到應用研究階段[2]。最初的BWB布局概念探索集中在800～1000座級的超大型客機上，如美國國家航空航天局（NASA）的第一代和第二代BWB布局、歐盟的VELA1和VELA2概念機等；之后，出于對航運市場需求、綠色航空等因素的綜合考慮，探索設計了250～450座級概念，如波音BWB-450概念方案、X-48B/C驗證機等[3]。近年來，BWB布局在設計思想、設計方法、結構、材料、動力、噪聲抑制，以及適航符合性等方面的研究不斷取得突破[4]，涌現(xiàn)出許多具有代表性的BWB布局概念[5-6]。

1.1 美國

自麥道公司工程師們提出MD-11翼身融合布局飛機以來，美國就穩(wěn)步推進BWB布局技術的研究和驗證工作，其主要項目如圖1所示。1994年，在NASA蘭利中心的資助下，麥道公司完成了麥道第二代BWB方案，是斯坦福大學BWB-17驗證機的基礎。1997—2002年，波音公司發(fā)布BWB-450方案，與A380-700相比，其空載重量（質(zhì)量）降低19%，最大起飛重量降低18%，推力需求降低19%，燃油消耗降低32%[5]。之后，在NASA N+2/N+3計劃下，波音公司亞聲速超綠色飛機研究團隊推出了其BWB布局方案SUGAR Ray，波音-麻省理工學院團隊在SAX-40的基礎上提出了H3.2系列布局方案，其中的H3方案部分滿足N+2代指標，但距離N+3代節(jié)能和噪聲指標還有一定的差距，隨后NASA提出了有望滿足N+3代指標的分布式電推進概念方案N3-X[2]。C. L. Nickol和W. J. Haller等[7]在NASA環(huán)境責任航空（ERA）計劃的基礎上設計了三類不同座級的混合布局飛機：HWB216-GTF、HWB301-GTF和HWB400-GTF，并評估了其性能潛力。在NASA新航空地平線（NAH）計劃中，洛克希德-馬?。↙M）公司基于混合翼身（HWB）布局軍用運輸機HWB-757和HWB-777方案，發(fā)展了商用貨機布局方案（見圖2），并分析了市場對此類BWB布局飛機的需求[8]。

飛行試驗方面，美國在波音BWB-450概念方案的基礎上，發(fā)展了X-48系列BWB驗證機（見圖3），在布局可行性驗證、多操縱舵面耦合控制、噪聲、排放、油耗測試等方面獲得了大量經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，為BWB布局的應用研究奠定了堅實基礎。

1.2 歐洲

21世紀以來，歐盟在第五研發(fā)框架計劃（fifth framework programmer，F(xiàn)P5）下持續(xù)支持BWB等新概念布局研究，其中，空客公司牽頭開展了翼身融合布局多學科優(yōu)化設計（MOB）、高效大型民機（VELA）、新飛機概念研究（NACRE）、柔型飛機主動控制 2020（ACFA 2020）等項目的研究，如圖4所示。

VELA項目[9]針對750座級的BWB布局開展方案研究，總共發(fā)展了三種方案，即VELA 1、VELA 2 及 VELA 3。VELA項目以工作包的方式向各研究機構分發(fā)任務，來自歐洲的研發(fā)機構、航空制造商及高校等共17個參與方合作開展技術攻關。VELA的延伸項目——NACRE項目[10]由空客公司主導，來自歐洲的36個合作方共同參與。該項目以VELA 3作為基準方案，通過重新設計中機身翼型以及外翼段的扭轉，并進行整體設計優(yōu)化，形成了最終方案NACRE FW-2。與原始方案相比，NACRE FW-2將每名乘客的可用空間提升了15%，升阻比提升了4.5%，最大起飛重量降低了6.45%，輪擋燃油降低了18.9%，進一步提升了整體性能[5]。

歐盟緊接著布局了ACFA 2020項目[11]，該項目的主要目標是設計一款新型高效的450座級BWB布局客機，并且提供穩(wěn)健和自適應的多通道控制架構，減輕負載并改善乘客舒適性和飛行操縱質(zhì)量。

2015—2018年，德國航空航天研究院（DLR）牽頭承擔了歐盟“地平線2020”框架下的AGILE項目[12]，并在項目第三階段內(nèi)完成了包括BWB布局在內(nèi)的7種非常規(guī)布局方案設計與優(yōu)化工作。其中，BWB布局方案如圖5所示，是一款450座級的大型客機，載荷59t，最大載荷下航程為8500km，巡航馬赫數(shù)為0.85，最大巡航高度約13100m，起飛距離2950m。AGILE后續(xù)項目—AGILE 4.0項目[13]周期從2019年至2023年，將繼續(xù)在此方案的基礎上進行優(yōu)化設計。

歐盟于2018—2021年開展了ENABLEH2項目[14]研究，通過推動液氫等相關技術成熟，實現(xiàn)無二氧化碳液態(tài)氫空運，并且提升安全性和可持續(xù)性。項目團隊在研究中基于NASA N3X-Max概念，提出了BWB布局的液氫動力概念方案，如圖6所示。該項目將推動液氫動力飛機相關關鍵技術到2030—2035年達到技術成熟度6級。

除歐盟外，英國克蘭費爾德大學提出其BWB布局概念飛機Cranfield BWB[15]，法國于2015—2019年研究并發(fā)布 440座級BWB布局概念飛機CICAV[16]。俄羅斯在2014年和2018年分別給出了兩款BWB布局概念飛機：FW-200[17]和BWB-325[18]。

1.3 中國

近年來，國內(nèi)BWB布局民機研究持續(xù)深化，西北工業(yè)大學（見圖7）、中國商用飛機有限責任公司（見圖8）等高等院校和科研機構在總體、氣動布局、結構、飛行控制等方面均開展了大量研究。但總體上，我國在BWB布局民機方面的研究起步較晚。近年來，雖然在關鍵技術梳理、氣動/結構關鍵技術攻關等方面取得一定進展，但總體進展較慢，飛行驗證開展較少且驗證能力有限，相比國外仍處于BWB布局概念方案探索階段，BWB布局預先研究還未完全展開。相比之下，波音、空客等公司開展BWB布局預先研究的時間為2000年前后。

2 代表性項目進展

2022年5月，加拿大龐巴迪公司公布了一段EcoJet項目視頻，視頻中展示了一款BWB布局的公務機，如圖9所示。EcoJet通過BWB設計達到減排50%的目標，龐巴迪的目標是在20年內(nèi)將EcoJet投入應用。EcoJet項目已經(jīng)進行了一段時間，龐巴迪公司為此制作了一個1.2～1.5m長的縮比模型用于風洞試驗。2022年9月，該公司制作了翼展6m、20%尺寸的EcoJet無人駕駛縮比驗證機，并開始進行飛行測試。

美國納蒂魯斯（Natilus）創(chuàng)業(yè)公司正在研制一款翼身融合的無人駕駛貨機N3.8T，該貨機采用BWB布局，載貨量比同等起飛重量的常規(guī)布局飛機高出60%，每磅的成本和二氧化碳排放量減少50%。如圖10（a）所示，納蒂魯斯N3.8T無人駕駛貨機最大起飛重量為8618kg，最大航程為1667km，設計可裝載三個LD-3航空集裝箱，最大有效載荷為3855kg。該機采用BWB布局，平直翼，雙垂尾，在機身尾部裝配有兩臺普·惠公司PT6A-67D渦槳發(fā)動機，功率約為900kW。該機的1/10縮比模型于2022年5月起開始進行一系列風洞試驗，如圖10 （b）所示。同時，納蒂魯斯公司已經(jīng)開始生產(chǎn)N3.8T貨機原型機，目標是于2023年底首飛，預計于2025年取得美國FAR-23部認證并開始交付，首批飛機將交付美國沃拉圖斯航空（Volatus Aerospace）公司。除N3.8T外，納蒂魯斯公司計劃研發(fā)一系列無人駕駛貨機，包括具有跨聲速和洲際航程能力的66t級、110t級和130t級貨機。

美國DZYNE技術公司在NASA的新地平線項目支持下，推出了BWB布局支線客機Ascent 1000的概念方案，如圖11所示，并給出了Ascent 1000的具體構型描述[19-20]。DZYNE重新設計了Ascent 1000的起落架位置和收放方式，如圖12所示，將雙層客/貨艙設計優(yōu)化為單層客/貨艙設計，顯著降低了全機各剖面的厚度分布需求，優(yōu)化了氣動外形。Ascent 1000支線客翼展約43.0m，長約29.5m，高約7.3m，巡航馬赫數(shù)為0.8，飛行航程約5926km，裝備有兩臺渦扇發(fā)動機，其整體內(nèi)部布局如圖13所示。在Ascent 1000的基礎上，DZYNE公司還探索了對標波音737 MAX 8的165座客機Ascent 1600和對標波音737 MAX 9的200座客機Ascent 2000。

在2018年集中公布進展情況后，近年來針對Ascent 1000的相關報道較少，其官方網(wǎng)站也少有相關進展動態(tài)更新[21]，但DZYNE公司的Ascent 1000設計是同類產(chǎn)品中技術成熟度最高的飛機[22]。

2017年，英國初創(chuàng)公司Samad Aerospace啟動混合動力垂直起降公務機eStarling的研制計劃，其方案如圖14所示。2019年底，該公司表示正在制造eStarling的50%尺寸縮比驗證機，此前，該公司的10%、20%尺寸縮比驗證機驗證了起降性能、懸停性能和懸停轉平飛的能力。2021年3月，該機的第二架50%尺寸縮比原型機完成首飛測試。該機計劃在2023年進行首次飛行，2025年底之前完成認證和首次交付。

eStarling公務機售價650萬美元，翼展為15m，具備垂直起降（VTOL）能力，巡航速度為463km/h，最大起飛重量為3175kg，航程為1000km。該機由5個電動旋翼提供動力：兩個可傾轉旋翼位于機翼后緣根部，提供垂直起降和巡航期間的動力；兩個垂向旋翼位于翼身融合體中間，提供垂直起降時的升力；一個位于T形尾翼提供懸停轉平飛時需要的動力。

空客公司在2020年的新加坡航展上展示了一款BWB布局技術驗證機“游俠”（MAVERIC），主要用于驗證BWB布局飛行控制技術，獲取相應的飛行試驗數(shù)據(jù)，如圖15所示?！坝蝹b”驗證機將比常規(guī)布局飛機減少多達20%的燃料消耗，該機全機長2.0m，寬3.2m，機翼面積約為2.25m2，由兩個涵道發(fā)動機提供推力，為了提高穩(wěn)定性和操縱性，該機保留了兩個平行垂尾[23]。該驗證機于2017年開始研發(fā)，在2019年6月首次升空，空客公司表示正在考慮其他的推進方式，如曾應用在EcoPulse驗證機[24]上的分布式混合動力技術。

2020年9月，空客公司發(fā)布了代號為ZEROe的3型氫能源概念飛機，包括采用氫燃料渦扇發(fā)動機的單通道客機、采用氫燃料渦槳發(fā)動機的支線客機以及采用氫燃料分布式推進的BWB布局客機，如圖16所示。其中，ZEROe翼身融合布局客機以“游俠”積累的技術成果為基礎開展研制，最多可搭載200名乘客，航程約為3074km。2020年空客公司在新加坡航展上公布的ZEROe翼身融合布局飛機如圖17（a）所示，與“游俠”相比，該機取消了垂直尾翼，采用了分布式氫動力混合推進。但是，在2022年新加坡航展上，空客公司修改并公布了最新的概念布局，如圖17（b）所示。與2020年相比，該布局更接近“游俠”驗證機，放棄了分布式推進方案，采用兩臺發(fā)動機，經(jīng)過改進的設計具有更長、更寬的整體機艙，增加了垂尾，發(fā)動機位置更靠后，既可以減小噪聲也可以實現(xiàn)邊界層抽吸。

2022年5月，德國航空航天研究院牽頭完成了歐盟《地平線2020》框架下的飛機降噪技術及相關環(huán)境影響（ARTEM）項目，該項目為期4年，致力于開發(fā)新型降噪技術。該項目面向2050年遠程商用飛機，提出了一種400座級的BWB布局方案BOLT，如圖18所示。該布局巡航馬赫數(shù)為0.84，巡航高度約為13100m（43000ft），航程約為10186km，采用兩個超大涵道比的渦扇發(fā)動機（涵道比> 16）。另外，該項目還提出了一種100座級的電推進BWB布局方案REBEL，致力于中短程商業(yè)航線。

西北工業(yè)大學在2023年1月30日宣布翼身融合民機技術研究取得重大突破，其翼身融合民機技術研究團隊的NPU-BWB-300翼身融合縮比試驗機（見圖19）完成試驗試飛，進行了試驗機的起降、通場、規(guī)劃航線自主飛行等科目測試。NPU-BWB-300-Ⅱ方案（見圖7）在國際上率先提出“后體加長BWB布局”概念，采用單排16座設計，機身兩側均勻布置了8個艙門，該方案的綜合性能處于國際領先水平，達到或接近NASA N+2寬體客機發(fā)展目標。

3 技術特點分析

歐盟議會運輸和旅游委員會發(fā)布的《到2050年實現(xiàn)“綠色協(xié)議”目標的投資情景和路線圖》中指出，BWB布局目前技術成熟度為3～4級，其技術可行時間預計到2040年之后，即當前BWB布局技術還處于預先研究或先期技術開發(fā)階段[25]。

3.1 優(yōu)勢分析

與常規(guī)“管—翼”布局飛機相比，BWB布局具有諸多優(yōu)勢。目前研究顯示，翼身融合設計已從250～450座級擴展到較?。?00座）座級支線機/公務機及超大座級客機，均顯示出了優(yōu)越的綜合性能優(yōu)勢[1]。

3.1.1 巡航效率增加

在相同裝載要求下，BWB布局能夠降低全機浸潤面積從而減小摩擦阻力，與常規(guī)“管-翼”布局相比，BWB布局的巡航效率可以提高15%～20%，油耗更少，具有經(jīng)濟環(huán)保優(yōu)勢。如圖20所示，幾種具有代表性的BWB布局民機方案的巡航效率因子已達20以上，并且具有低噪聲、低排放、輕重量的潛力[1]。與大座級BWB相比，由于BWB的每座浸潤面積優(yōu)勢隨座級的減小而逐漸降低，小座級BWB氣動優(yōu)勢不明顯[26]。

在近期的一項研究中，S.Ammar等[27]設計了一型200座級BWB布局客機，并與A320進行了性能比較。從表1可知，與A320相比，優(yōu)化后的BWB布局飛機升阻比提高了22%，最大起飛重量減少了7.5%，BWB布局更大的升力面和更小的質(zhì)量使機翼載荷更低，并且起飛距離減少了37.6%，布局優(yōu)勢明顯。

3.1.2 飛行噪聲降低

噪聲排放標準的日趨嚴苛與民航運營規(guī)模的持續(xù)增長促使降噪技術成為目前民機發(fā)展的熱點[2]，相關研究表明，BWB本身就提供了一個低噪聲的布局特征，具有巨大降噪潛力。BWB布局的發(fā)動機通常安裝在機身背部，寬大的中機身和后上置動力系統(tǒng)提供了出色的發(fā)動機噪聲遮蔽能力，發(fā)動機噪聲不會通過機翼下表面反射，發(fā)動機引起的噪聲排放得以降低[2]。

3.1.3 載荷分布更加合理

如圖21所示，常規(guī)布局客機的大部分慣性載荷集中在兩個機翼之間狹窄的機身內(nèi)，而機身本身又不產(chǎn)生升力，因此機翼要承受較大的剪力和彎矩。相反，BWB布局飛機的結構載荷沿著機翼橫向分布，其中機身提供的升力就占了全機總升力的20%以上，不僅氣動載荷分布和慣性載荷分布相對于常規(guī)布局更為合理，而且機翼承受的剪力和彎矩大約是常規(guī)布局的一半，從而有降低飛機結構重量的潛力。

3.2 挑戰(zhàn)分析

3.2.1 縱向、航向操縱穩(wěn)定性難度大

BWB布局縱向、航向操縱能力偏低，其質(zhì)量分布和外形相比常規(guī)布局在縱向、航向上更加不穩(wěn)定[2]。目前諸如V形尾翼、延長機身等方法雖然能夠提高BWB布局飛機的穩(wěn)定性，但一定程度上會增加飛機整體重量、增大飛機阻力、降低巡航性能優(yōu)勢。如何在發(fā)揮BWB布局巡航性能優(yōu)勢下，提出滿足縱向、航向操縱穩(wěn)定性的設計方案仍是一大挑戰(zhàn)。

3.2.2 寬短中機身客艙布局面臨挑戰(zhàn)

一方面，與常規(guī)“管”型機身相比，BWB布局飛機中機身寬短，導致每排座位較多，當飛機進行滾轉飛行時，外側座椅的乘客將承受較大過載，將影響乘客的舒適度；另一方面，BWB布局由于需要中機身提供升力，其中機身設計必然遵循空氣動力學原理，會在一定程度上約束客艙布局設計。對于大型干線翼身融合客機來說，每排座位在24座以上，飛機越大，外側乘客承受的載荷越大，飛機滾轉的加速度與客艙外視野的缺失效果相疊加，可能會使部分乘客感到不適；而對于中小型支線翼身融合客機來說，需要重新設計客艙布局方案以滿足適航和氣動要求，常規(guī)機身采用的“上層客艙+下層貨艙”雙層客艙布局或?qū)е翨WB布局方案的中機身過厚，降低方案氣動效率。另外，翼身融合相對集中的客艙布局也對緊急逃生方案有較大影響，帶來安全性挑戰(zhàn)。

3.2.3 起降性能要求更高

下一代民機對起降性能提出了更高的要求，使BWB布局的起降性能面臨較大挑戰(zhàn)，需進一步提升。與常規(guī)布局相比，BWB布局的中機身相對較短，縱向配平能力有限，加之噪聲排放標準提高，限制了傳統(tǒng)高增升裝置（如傳統(tǒng)多段增升裝置）的使用，導致現(xiàn)有多種BWB布局不容易滿足下一代民機起降性能指標[2]。NASA ERA計劃的研究結果顯示，其代表性方案的油耗、噪聲、排放三項指標均可實現(xiàn)N+ 2發(fā)展目標，唯獨起降場長指標未納入其研究范疇，一定程度上暗示短期內(nèi)尚難以滿足起降指標。波音公司和NASA于2017年重啟的X-48C驗證機計劃，重點研究BWB布局短距起降問題，也充分反映了該問題的復雜性和難度。為此，一是優(yōu)化BWB布局設計，提高總體氣動布局的起降特性；二是設計小低頭力矩的新型高增升系統(tǒng)；三是發(fā)展主動流動控制技術，配合高增升系統(tǒng)共同提高起降性能。

3.2.4 氣動彈性問題更加嚴重

一是需要注意BWB布局的激波俯仰振蕩問題。當飛機接近聲速時，與常規(guī)布局飛機僅有機翼部分受到激波俯仰振蕩相比，BWB布局的中機身上表面也可能會出現(xiàn)局部達到超聲速的情況，其面臨的激波俯仰振蕩問題可能更為嚴重，在進行中機身設計過程中需要通過合理的氣動外形設計規(guī)避。二是需要注意BWB布局的體自由度顫振問題。三是需要注意BWB布局的陣風響應問題。與常規(guī)布局飛機相比，BWB布局飛機陣風響應更加敏感，其中機身更容易受到陣風影響，進而直接影響乘客的舒適度。

3.3 關鍵技術

參考國內(nèi)外相關學者的工作，本文對BWB布局涉及的主要關鍵技術/關鍵使能技術做了歸納和梳理，如圖22所示。

BWB布局的關鍵技術涉及總體設計技術、氣動設計技術、結構設計技術、控制系統(tǒng)設計技術、降噪技術、推進系統(tǒng)設計技術以及試驗與試飛技術。BWB布局具有的氣動效率高、潛在噪聲屏蔽等優(yōu)勢，是機身、機翼、舵面、引擎高度集成的結果。因此，BWB布局飛機的設計具有多學科集成的特性，即需要通過多學科設計優(yōu)化（MDO），在不同專業(yè)約束之間權衡，得出翼身融合設計的最優(yōu)方案，這不僅需要開發(fā)全新的、適用于BWB布局的設計工具，也需要通過試驗與試飛測試和驗證積累設計數(shù)據(jù)，總結設計經(jīng)驗。

（1） 總體設計技術

BWB布局的總體設計技術主要涉及座級與平面形狀設計技術、客艙/貨艙設計技術和整體結構設計與重量估算技術等。其中，座級設計決定了BWB飛機的尺寸、市場定位和平面形狀，小、中、大座級的BWB布局特征均不相同[2]；BWB布局的客艙/貨艙設計難度高于傳統(tǒng)TAW布局，需要兼顧氣動外形、動力系統(tǒng)以及操縱面布置等；整體結構設計與重量估算技術主要面臨結構設計和結構評估方法的挑戰(zhàn)，BWB布局實際產(chǎn)品設計經(jīng)驗較少。

（2） 氣動設計技術

BWB布局的氣動設計技術主要涉及氣動布局設計優(yōu)化方法、增生裝置設計技術、飛機-發(fā)動機集成設計技術、主動流動控制技術、邊界層抽吸技術、氣動載荷設計與優(yōu)化和溝槽壁面技術等。由于BWB布局具有翼身融合程度較高、設計約束強、多學科耦合緊密等特點，傳統(tǒng)TAW布局的氣動設計經(jīng)驗并不能直接用于BWB布局氣動設計，目前基于計算流體力學（CFD）的綜合優(yōu)化設計是BWB布局方案設計的主流方法[2]。大部分BWB布局飛機的發(fā)動機一般布置在機身后部，有背撐式和嵌入式兩種方式，可以與邊界層抽吸技術相結合，進一步提升飛行性能。

（3） 結構設計技術

BWB布局的結構設計技術主要涉及全機結構方案設計技術、整機/部件重量評估技術、先進結構設計與分析技術、復材結構設計與制造技術、非圓截面客艙/貨艙增壓技術、拉擠桿縫合高效一體化結構設計（PRSEUS）[28-29]等。其中，PRSEUS全復材結構概念通過高度集成的連接方式顯著降低結構重量，相比早期復合夾層板方案能夠減重28%，是一種具有工程應用前景的技術途徑[2]。

（4） 試驗試飛技術

BWB布局的試驗試飛技術主要涉及全機地面加載方案設計與試驗技術、BWB布局縮比模型設計與加工技術、BWB布局風洞試驗測試技術、飛行試驗測試技術等，其技術難點在于縮比模型的相似原理。通過試驗試飛技術，對BWB布局的穩(wěn)定性、操縱性、控制算法、聲學特性、氣動特性等進行測試驗證，推動技術成熟和向工程應用轉化。

（5） 推進系統(tǒng)設計技術

BWB布局的推進系統(tǒng)設計技術主要涉及發(fā)動機布局設計技術（背撐式/嵌入式）、分布式推進系統(tǒng)與油電混合技術等。其中，發(fā)動機布局設計技術需要與BWB總體和氣動設計方案一致；分布式推進系統(tǒng)與油電混合技術主要針對可能會采用混合動力/全電分布式推進的BWB布局方案。

（6） 控制系統(tǒng)設計技術

BWB布局的控制系統(tǒng)設計技術主要涉及舵面布置與控制策略設計技術、飛控系統(tǒng)設計和控制分配策略等，是BWB布局設計的重點和難點。由于BWB布局與傳統(tǒng)TAW布局存在顯著差異，不能直接沿用，其控制方案、舵面布局需要重新設計和優(yōu)化。

（7） 降噪技術

BWB布局的降噪技術主要涉及機體布局設計降噪技術（機體遮蔽技術等）、發(fā)動機流道降噪修型和聲學處理、起飛/進近航跡優(yōu)化設計、部件降噪技術（靜音制動、靜音增升等）等。BWB布局降噪設計的核心在于盡可能提高飛機本體低速性能并發(fā)展更安靜、高效的動力系統(tǒng)[2]。

4 總結及展望

本文系統(tǒng)梳理了國內(nèi)外民機BWB布局技術的發(fā)展歷程和近年來的主要進展，分析了技術優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，并歸納了BWB布局的關鍵技術。展望未來，對后續(xù)研究提出以下三點建議：

（1）全面開展BWB布局客機乘坐和飛行安全性研究

目前，美軍B-2隱身轟炸機已服役多年，B-21隱身轟炸機也于2022年12月2日公布，兩型隱身轟炸機均采用翼身融合無尾布局。由于客機需要同時滿足安全、經(jīng)濟、環(huán)保、舒適及適航符合性等要求[2]，考慮到BWB布局可能會存在的乘客安全性（如逃生方案）和舒適性（如滾轉載荷過大）的問題，應在現(xiàn)役軍用BWB飛機基礎上，借鑒軍機經(jīng)驗，加強乘客逃生、BWB飛行控制等客艙安全和飛行安全相關技術攻關，盡快提高技術成熟度，加速發(fā)展BWB布局客機。

（2）總體布局設計仍需進一步收斂

常規(guī)“管-翼”布局民機經(jīng)過幾十年的探索和優(yōu)化，已經(jīng)在氣動外形、系統(tǒng)部件布局方案上充分收斂，不同座級飛機分別探索出近乎最優(yōu)的布局方案。例如，現(xiàn)役干支線民用客機大多采用發(fā)動機兩側機翼吊裝布局。但對于BWB布局來說，其針對不同座級飛機的氣動外形、系統(tǒng)部件布局方案仍需進一步收斂。一方面，通過預先研究進一步收斂的總體布局優(yōu)勢方案將為型號探索更確定的初始設計狀態(tài)；另一方面，隨著總體布局方案的收斂，結構設計和重量估算能盡早介入，積累設計和分析經(jīng)驗，加速BWB布局飛機的型號研制。

（3）運營的適用性仍需細致評估

一方面，BWB布局技術的應用會帶來新的項目風險和適航挑戰(zhàn)，也面臨起降、近進場航跡不適應，機場設備不兼容，維保服務不匹配等具體問題，這些問題和挑戰(zhàn)可能成為BWB布局飛機投入運營的障礙；另一方面，波音、空客、商飛等公司當前和今后一段時間推出的新機型/升級機型仍然是“管—翼”常規(guī)布局飛機，其配套服務和管理是圍繞常規(guī)布局飛機設置的，這些飛機很可能服役到2050年，也會擠壓BWB布局民機的市場占比。另外，BWB布局飛機的廣泛應用需要全球民航業(yè)合力共同推動，也是各大航空制造商的競爭高點，在合作與競爭環(huán)境中的研發(fā)進程也最終決定了BWB布局飛機真正問世的時間。

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Analysis and Prospect of Blended-Wing-Body Configuration Technology Development of Civil Aircraft

Sun Yukai， Wang Yuanyuan， Cheng Wenyuan， Wang Miaoxiang， Yang Min Aviation Industry Development Research Center of China， Beijing 100029， China

Abstract： The increasing severity of energy and environmental issues has put forward higher requirements for the rapidly developing global aviation industry. The Blended-Wing-Body （BWB） configuration is expected to become one of the practically solutions for future civil aircraft due to its advantages such as high cruise efficiency and low flight noise， which has attracted widespread attention worldwide. This paper briefly reviews the development process and main progresses of BWB configuration development around the world. The advantages and challenges of BWB are analized. The critical technologies are summarized. The conclusion and future work are proposed that the design solution of BWB civil aircraft configuration needs to be further converged， as well as the prospects of the business and the market need to be carefully evaluated.

Key Words： BWB； subsonic airliner； aircraft design； aerodynamic shape； large civil aircraft