内容摘要:今天,全球航空发展中的很多“第一”均来自德国航空科研成果,例如:各种形式的研究用风洞、早期运输飞机、发动机试验台架、翼型理论、可收放起落架、后掠翼、变后掠翼、高速飞行理论、可控直升机、喷气发动机、喷气式飞机等。DLR的任务是:从事航空航天方面的理论研究和部分应用研究。各研究所中与航空研究有关的研究所包括:空气动力和流动技术、气动弹性、推进技术、建筑形式和结构、复合材料轻结构和适应性、飞行、航空港和空中交通、飞行系统技术、高频技术和雷达系统、通讯和导航、航空和航天医学、物理学和。美国NASA的DC-8研究机在模拟商业飞行高度(9~12千米)飞行,坐在DLR和NASA的“隼”研究机里的科研人员测试后方100米到20千米距离的尾气的成分,加拿大的一架T-33研究机测试DC-8尾部紊流的气动力。
关键词:飞行;风洞;德国;欧洲;飞机;航空航天;航空研究;观测;欧元;试验
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德国是一个极富航空科研传统的国家。最早的航空研究机构是1907年由著名空气动力学家普朗特于1907年创建的“动力飞艇气动力模型试验学会”。今天,全球航空发展中的很多“第一”均来自德国航空科研成果,例如:各种形式的研究用风洞、早期运输飞机、发动机试验台架、翼型理论、可收放起落架、后掠翼、变后掠翼、高速飞行理论、可控直升机、喷气发动机、喷气式飞机等。
两次世界大战之后,德国都被禁止发展航空事业,研究机构设置变化频繁。今天的德国航空航天中心(Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt,简称DLR,国内通常称之为“德国宇航院”)是由1969年建立的德国航空航天研究试验院(DFVLR)和后来的德国航天飞行管理局(DARA)在1997年10月1日合并而成的。
DLR的任务是:从事航空航天方面的理论研究和部分应用研究;协助制定并参与实施航空航天工程计划;建造和使用大型试验设备;与高校协作,培养青年科技人才;向政府主管部门提供咨询和建议。
DLR的重点研究领域是航空、空间、交通和能源四个方面,包括从基础研究到创新应用。DLR拥有数量众多的研究中心,既为自己的研究项目开展工作,也为来自全球企业和学术界的客户和合作伙伴提供服务。
DLR在16个地方共有约7400名雇员,分属29个研究所和工厂,其中在国内有13个地点,国外布点在比利时布鲁塞尔、法国巴黎及美国华盛顿特区。各研究所中与航空研究有关的研究所包括:空气动力和流动技术、气动弹性、推进技术、建筑形式和结构、复合材料轻结构和适应性、飞行、航空港和空中交通、飞行系统技术、高频技术和雷达系统、通讯和导航、航空和航天医学、物理学和大气、技术物理、燃烧技术、材料、飞行试验、航空运输系统等17个研究所。
DLR进行研究、开发和运行的预算约6.7亿欧元。其中约有三分之一经费来自第三方资金。除此之外,DLR在德国还管理着欧洲太空总署的5亿欧元的资金。作为项目管理机构,DLR还管理着为德国各个部进行研究用的超过6.5亿欧元的经费。为培养年轻的研究人才,在 DLR倡议下在德国多地创建了DLR培训实验室,学生们通过有趣的实验可以从实际的层面了解和掌握自然科学和工程科学。
DLR航空研究的目标是加强本国和欧洲航空工业和航空业的竞争优势,满足政治和社会需求,努力使航空运输业实现“更有效、更环保、更可持续”。其航空技术规划与欧洲战略文件“愿景2020”和德国自己的“航空2020”是一致的,主要指标是:把航空运输的成本降低30%;把事故率降低80%;把欧洲空中交通的数量增加到每年1600万架次;把二氧化碳和氮氧化物排放分别下降50%和80%;把可感知的噪声水平降低50%。
为了实现这些目标,欧洲航空研究顾问委员会(ACARE)制定了“战略研究议程”(SRA),DLR的航空战略大部分是从SRA引导出来的。根据新的欧洲愿景“航迹2050”,ACARE又制定了新的“战略研究和创新议程”(SRIA),取代2012年的原有的SRA。新的SRIA将被纳入DLR的航空战略中。
为开展航空科研,DLR有一支欧洲最大的研究机队。研究机既是研究对象,也是研究工具,为各种研究任务提供试飞平台。科学家和工程师能用研究机进行实际的、面向应用的课题,包括地球观测、大气研究或试验新的飞机复合材料。
除研究机外,DLR另一类大型试验设施是各种风洞。DLR与德-荷风洞(DNW)、欧洲跨声速风洞 (ETW)密切合作。DNW德-荷风洞机构是依据荷兰法律成立的非盈利性机构,主要的目标是向航空航天业的客户提供范围广泛的风洞实验和风洞模拟技术,目前运营分布在荷兰和德国5个地方的11个风洞,其中包括欧洲最大型的低速风洞。
下面是DLR近年来开展的航空研究的一些实例:
——在与美国NASA联合开展的“红外天文同温层观测台”(SOFIA)项目中,改装了一架747SP作为载机。飞机后机身有一个大舱门,可以搭载望远镜在空中进行观测。望远镜由德国制造、并由DLR管理。SOFIA的观测能力能与“哈勃”太空望远镜媲美,可提供可见光、红外线及亚毫米光谱范围内的观测。自2010年到2014年5月,已经进行过90多次科学飞行,完成了发展阶段的工作。2014年6月底飞到德国汉堡进行检修,2015年继续开展研究飞行;
——在研究机飞行过程中,螺旋桨以每分钟2000多次的速度转动,利用一种特殊的、能承受旋转中巨大的力的摄影机,科研人员第一次能“看到”螺旋桨叶片在飞行中的变形。研究结果能用于改善飞机的螺旋桨,也能用于改进直升机旋翼和风力涡轮;
——用研究机进行低空飞行,收集附着在机翼上的昆虫对层流造成的不良影响;
——德、美、加拿大三国合作,开展使用替代生物燃料对减少二氧化碳排放的影响的研究。美国NASA的DC-8研究机在模拟商业飞行高度(9~12千米)飞行,坐在DLR 和NASA的“隼”研究机里的科研人员测试后方100米到20千米距离的尾气的成分,加拿大的一架T-33研究机测试DC-8尾部紊流的气动力;
——DLR在2008年和2010年在太阳能飞机的发展阶段,支援和制造第一架HB-SIA“太阳能驱动”原型机,完成了部件试验和静态振动试验。如果一切顺利,第二架原型机将在2015年进行环球飞行。







