《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Magma無人機(jī)將進(jìn)行空氣射流控制飛行測(cè)試

2018-03-23
關(guān)鍵詞: Magma 無人機(jī) 空氣射流

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  英國(guó)曼徹斯特大學(xué)和BAE系統(tǒng)公司聯(lián)合開發(fā)的Magma無人機(jī)計(jì)劃在2018年春天晚些時(shí)候完成安裝了“氣流噴射控制系統(tǒng)”的第2架無人機(jī)飛行試驗(yàn)。Magma無人機(jī)將證明發(fā)動(dòng)機(jī)超聲速引氣能提供與傳統(tǒng)飛行操縱面等效的方向控制能力;同時(shí)探索用矢量噴氣方法替換垂尾的潛力。潛在應(yīng)用范圍包括降低飛機(jī)RCS,提升重型運(yùn)輸機(jī)升力等。

  Magma無人機(jī)采用3D打印的整體機(jī)翼后緣噴流裝置和尾部射流模塊。Magma無人機(jī)的新技術(shù)使整合狹縫噴嘴和彎曲機(jī)翼后緣的單件單元的精確和重復(fù)生產(chǎn)成為可能。這些鈦制部件由BAE位于蘭開夏州Samlesbury的工廠采用3D打印技術(shù)制作。當(dāng)飛行員輸入方向指令后,Magma的機(jī)載系統(tǒng)將指令轉(zhuǎn)譯為吹過機(jī)翼后緣上表面或較低表面槽道的氣流量。Magma項(xiàng)目的學(xué)術(shù)帶頭人比爾·克勞瑟提到,如果向固定寬度槽道上大力吹氣,就可形成襟翼偏轉(zhuǎn)程度更大的效果。如果吹氣的力度達(dá)到最大,就會(huì)形成襟翼偏到底的效果。矢量噴嘴也比Flaviir項(xiàng)目的版本簡(jiǎn)化了。后者的技術(shù)在操作溫度下被證明是不可靠的,從來沒完成飛行。Magma的噴嘴與機(jī)翼后緣的解決方案類似,是由金屬單塊3D打印出來的。試驗(yàn)裝置上與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的無襟翼控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)有一個(gè)噴嘴,最終組件有兩個(gè)噴嘴,一個(gè)在機(jī)翼后緣曲面上,一個(gè)在下。

  Magma無人機(jī)新型矢量噴嘴設(shè)計(jì)相比槽道更加有效??藙谏Q,之前的設(shè)計(jì)機(jī)翼表面有槽道以保證噴射氣流可附著在表面上,但溫度上升后,槽道就閉死或變形了?,F(xiàn)在的改變是簡(jiǎn)化裝置。我們?cè)O(shè)計(jì)了臺(tái)階和臺(tái)階旁的一些孔而不是槽道,在臺(tái)階和孔之間吹過相對(duì)流量較小的氣流就可以調(diào)整噴射氣流是附著于上表面還是較低表面。意味著我們可以向上或向下飛行,該技術(shù)制造簡(jiǎn)單,容錯(cuò)率高。1/2縮比的矢量噴嘴設(shè)計(jì)。注意臺(tái)階和開孔行,可對(duì)氣體是否附著在較低表面進(jìn)行控制。

  Magma無人機(jī)加入文丘里流量計(jì)的射流系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加合理。發(fā)動(dòng)機(jī)采用瑞典制造商Hawk Turbine的貨架產(chǎn)品加以改裝。流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)資深實(shí)驗(yàn)官伊恩·魯南表示,項(xiàng)目重新設(shè)計(jì)了壓氣機(jī),可額外提供壓縮空氣,從發(fā)動(dòng)機(jī)引出流入各個(gè)射流系統(tǒng)。在曼徹斯特大學(xué)試驗(yàn)裝置上的改進(jìn)的Hawk Turbine 240R發(fā)動(dòng)機(jī)。注意頂部的文丘里流量計(jì)。魯南稱,如果采用過大壓氣機(jī)的話,如果不引足夠多的氣,大量氣體將沖擊渦輪使其壽命縮短。但如果引太多氣,其過熱。因此設(shè)置了文丘里流量計(jì)來持續(xù)測(cè)量流量,以及控制閥門的回路,排出不需要進(jìn)入射流系統(tǒng)的多余氣體。

  此外,Magma無人機(jī)基于1303翼型設(shè)計(jì),該翼型最初是由美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室和波音鬼怪工廠開發(fā),并應(yīng)用于波音“鬼怪鰩”無人戰(zhàn)斗演示驗(yàn)證機(jī)上。Magma項(xiàng)目不必設(shè)計(jì)全新飛機(jī),但項(xiàng)目的核心目標(biāo)要求之前的飛機(jī)設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單照搬。

  目前,第二架Magma無人機(jī)機(jī)身已經(jīng)制造,并安裝了射流控制系統(tǒng)。機(jī)翼后緣的控制已經(jīng)成熟,團(tuán)隊(duì)正完成矢量噴嘴的整合。第一架飛機(jī)保留其傳統(tǒng)控制,但可安裝射流裝置,以替代襟翼。除了集成無襟翼控制和矢量噴嘴,第一架和第二架Magma無人機(jī)的主要區(qū)別是機(jī)身內(nèi)部管路的安排,以使壓縮引氣從發(fā)動(dòng)機(jī)引入機(jī)翼后緣,以及各子系統(tǒng)??藙谏Q,已飛的無人機(jī)重40千克,第2架——Magma射流版本——已獲CAA(英國(guó)民用航空局)批準(zhǔn)將重量升至60千克。


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