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Magma無人機將進行空氣射流控制飛行測試

2018-03-23

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  英國曼徹斯特大學和BAE系統公司聯合開發的Magma無人機計劃在2018年春天晚些時候完成安裝了“氣流噴射控制系統”的第2架無人機飛行試驗。Magma無人機將證明發動機超聲速引氣能提供與傳統飛行操縱面等效的方向控制能力;同時探索用矢量噴氣方法替換垂尾的潛力。潛在應用范圍包括降低飛機RCS,提升重型運輸機升力等。

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

  Magma無人機新型矢量噴嘴設計相比槽道更加有效。克勞瑟稱,之前的設計機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。現在的改變是簡化裝置。我們設計了臺階和臺階旁的一些孔而不是槽道,在臺階和孔之間吹過相對流量較小的氣流就可以調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,該技術制造簡單,容錯率高。1/2縮比的矢量噴嘴設計。注意臺階和開孔行,可對氣體是否附著在較低表面進行控制。

  Magma無人機加入文丘里流量計的射流系統設計更加合理。發動機采用瑞典制造商Hawk Turbine的貨架產品加以改裝。流體系統設計資深實驗官伊恩·魯南表示,項目重新設計了壓氣機,可額外提供壓縮空氣,從發動機引出流入各個射流系統。在曼徹斯特大學試驗裝置上的改進的Hawk Turbine 240R發動機。注意頂部的文丘里流量計。魯南稱,如果采用過大壓氣機的話,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。因此設置了文丘里流量計來持續測量流量,以及控制閥門的回路,排出不需要進入射流系統的多余氣體。

  此外,Magma無人機基于1303翼型設計,該翼型最初是由美國空軍研究實驗室和波音鬼怪工廠開發,并應用于波音“鬼怪鰩”無人戰斗演示驗證機上。Magma項目不必設計全新飛機,但項目的核心目標要求之前的飛機設計不能簡單照搬。

  目前,第二架Magma無人機機身已經制造,并安裝了射流控制系統。機翼后緣的控制已經成熟,團隊正完成矢量噴嘴的整合。第一架飛機保留其傳統控制,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無人機的主要區別是機身內部管路的安排,以使壓縮引氣從發動機引入機翼后緣,以及各子系統。克勞瑟稱,已飛的無人機重40千克,第2架——Magma射流版本——已獲CAA(英國民用航空局)批準將重量升至60千克。


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