美国“昆虫翅鞘”飞机公司垂直起降飞行器缩比模型将进行风洞试验

公司计划在2017年早期进行“昆虫翅鞘”原型机的风洞试验和自由飞试验,地点将在NASA埃姆斯研究中心。
公司计划在2017年早期进行“昆虫翅鞘”原型机的风洞试验和自由飞试验,地点将在NASA埃姆斯研究中心。

美国《航空周刊》网站刊文称,美国“昆虫翅鞘”飞机公司正在同NASA合作测试其研制的非传统垂直起降飞行器——“昆虫翅鞘”4S,该机能够像直升机一样垂直起降,像固定翼一样高速巡航。

公司计划在2017年早期进行“昆虫翅鞘”原型机的风洞试验和自由飞试验,地点将在NASA埃姆斯研究中心。试验获得的气动数据将用于更新预测模型,帮助优化一个5座的空中出租车或者城市通勤飞机设计(“昆虫翅鞘”5S)。

2016年3月29日,“昆虫翅鞘”2S有人驾驶概念验证机在加利福尼亚州霍利斯特首飞。该机起飞后不久,发生了机头急速上仰,然后飞机倒扣快速下降,最终重重摔在地面。所幸的是,飞行员雷耶斯仅受了轻微伤。“昆虫翅鞘”公司希望在NASA开展的“昆虫翅鞘”4S试验也能够解决上述控制问题。

“昆虫翅鞘”4S飞机外形同2S相似,只是采用无人设计。该机采用盒式翼布局,有利于飞机前飞,同时机身左右两侧安装有倾转翼,其上各安装有一副螺旋桨,可提供垂直和水平的拉力。后掠翼安装在前机身靠下位置,面积更大的前掠翼由垂尾支撑,安装在后机身,前后机翼在翼梢处连接。

该机倾转翼安装在驾驶舱后面的中部机身,左右各有一副螺旋桨,由可旋转90度的变速器驱动,在“昆虫翅鞘”2S上其由一台450马力的铃木赛车用发动机驱动。该机的俯仰控制由单独的尾翼或者机头安装的涵道风扇提供。

NASA埃姆斯研制中心负责“昆虫翅鞘”项目的工程师科林·西奥多表示,该机的一个特点是在倾转中央翼上采用开裂式的襟翼或副翼。通过改变机翼外形一是可以降低螺旋桨对机翼气动特性的影响,另一方面还可进行滚装控制。对于偏航来说,使用百叶窗或者开裂襟翼、或者调整桨距进行控制。

NASA使用先进数值模拟程序进行了“昆虫翅鞘”悬停和低速前飞的计算,并分析了该机独特的悬停控制系统。研究结果被NASA“旋翼机设计和分析”计划采用,用来评估直升机的悬停设计,辅助计算配平、飞行稳定性和控制参数。

1.68米翼展的“昆虫翅鞘”4S是“昆虫翅鞘”5S飞机的1/6缩比模型

NASA研究发现,“昆虫翅鞘”4S“俯仰平衡对气动干扰非常敏感,需要谨慎的选择垂直向水平过渡的转换窗口,将重心移到机翼前2英尺可确保产生低头力矩”,西奥多在2016SAE航宇系统和技术大会上表示,“机头安装的升力风扇相比机尾更加高效,同时百叶窗进行悬停控制非常有效。”

尽管初步设计表明,“昆虫翅鞘”4S的垂直飞行动力学特性同传统的直升机相似,前飞特性同固定翼相似,但仍需对俯仰控制高度关注。西奥多表示,“螺旋桨的尾迹对后机翼的气动干扰非常严重。螺旋桨后的高速气流造成后机翼下表面产生低压,导致升力损失,产生抬头力矩。这种现象对中央机翼的迎角和整机的迎角非常敏感。”

作者:航空制造网

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