地球温暖化への影響を考慮した低ソニックブーム水素燃料超音速旅客機の概念検討

考虑全球变暖影响的低音爆氢燃料超音速客机概念研究

基本信息

批准号：
12J08618
负责人：
湯原達規
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J08618/
关键词：
航空機設計超音速旅客機水素燃料

项目摘要

航空輸送需要の急増, 経済活動の国際化による時間価値上昇に伴い, 大量高速輸送の将来的需要が見込まれており, 日欧米を中心として次世代超音速民間旅客機の研究開発が活発に行われている. コンコルドは定期便就航を実現した唯一の超音速旅客機として知られるが, その経済性の低さ, そして環境性の悪さ故に2003年退役となった. 現在ではそれを教訓に, 巡航性能高効率化はもちろんであるがソニックブーム低減化, 空港騒音低減化, NOx低排出化, 気候変動への影響低減化, を中心として研究開発が進められている. 私は次世代超音速民間旅客機の燃料として水素に着目した. 既存のケロシン燃料に比べて水素燃料は発熱量が高いことから大幅な離陸重量低減が期待でき, 経済性そして環境性を改善できるものと考えたからである. しかし, ケロシン燃料と水素燃料の特性は大きく異なり, 水素燃料の導入は航空機各種性能に広範囲に影響を与えると予想できる. また近年では多分野統合最適設計の活発に研究がされているが, それは航空機設計の初期段階から各分野のトレードオフ関係を調整し, その後の設計の負担を減らす試みためと考えられる. 本研究の目的は, 水素燃料の特性と超音速機実現の課題(ソニックブーム, 空港騒音, NOx排出, 気候変動への影響)に着目して水素燃料超音速旅客機の機体成立性を概念検討すること, 多分野統合最適設計システムを独自に構築し活用することで分野間のトレードオフ関係を定量的に評価し知見を得ることとした.

随着航空运输需求的快速增长以及经济活动国际化带来的时间价值的上升，未来大众高速运输的需求可期，新一代超音速商用客机的研发正在紧张进行中。协和式客机被认为是唯一投入常规服役的超音速客机，但由于经济效益低和环境问题而于 2003 年退役。除了提高巡航性能和效率外，目前正在进行的研究和开发重点是减少音爆、减少机场噪音、减少氮氧化物排放以及减少对气候变化的影响。我们专注于将氢作为商用客机的燃料，因为。我们认为，由于氢燃料比现有煤油燃料具有更高的热值，因此我们可以期望显着减少起飞重量，提高经济效益和环境友好性，但是，煤油燃料和氢燃料的特性存在显着差异，氢燃料的引入预计会对飞机的各种性能产生广泛的影响。此外，近年来，多学科综合优化设计的研究也很活跃；本研究被认为是从项目初期开始调整各领域的权衡关系，减轻后续设计负担的尝试。我们决定对氢燃料超音速客机的可行性进行概念研究，重点关注对气候变化的影响，并通过建立和利用独特的多学科综合优化设计系统对各领域之间的权衡关系进行定量分析。评估并获取知识。