曼徹斯特大學(xué)和BAE系統(tǒng)公司正在聯(lián)手測試旨在改善小型無人機（UAV）飛行控制的不同技術(shù)。該大學(xué)/行業(yè)小組去年年底用一種名為MAGMA的噴氣動力無人機完成了第一階段的飛行試驗。項目官員表示，最終結(jié)果是向軍事和商業(yè)用戶提供更輕、更隱身的無人系統(tǒng)。

英國BAE系統(tǒng)公司高級結(jié)構(gòu)首席技術(shù)專家Brian Oldfield說：“MAGMA的目標是制造一種小型無人駕駛飛行器，通過將許多新技術(shù)集成到飛行器設(shè)計中并在飛行中展示它們，可用于成熟對許多新技術(shù)的研究。

BAE系統(tǒng)公司和大學(xué)正在開展該項目;BAE系統(tǒng)公司表示，這是“工業(yè)界，學(xué)術(shù)界和政府之間更廣泛的長期合作的一部分，以探索和開發(fā)創(chuàng)新的飛行控制技術(shù)”。

根據(jù)BAE系統(tǒng)公司的文件，新的飛機控制概念將消除“對用于在飛行過程中移動襟翼以控制飛機的復(fù)雜機械運動部件的傳統(tǒng)需求”，為所需的無人機設(shè)計鋪平道路。該大學(xué)和BAE系統(tǒng)公司最近完成的MAGMA無人機（圖1）測試側(cè)重于兩種飛行控制：機翼后緣環(huán)流控制和流體推力矢量。

研究人員正在利用這兩種技術(shù)進行更輕、更隱蔽的飛行。Oldfield解釋說：“機翼后緣循環(huán)控制裝置使用從小槽中超音速吹出的空氣來控制機翼后部的氣流方向（這反過來又會影響整個機翼周圍的氣流）。

他補充說，這個概念“基于一種稱為Coand？a效應(yīng)的空氣動力學(xué)效應(yīng)，其中空氣射流將自身附著在曲面上”。“機翼外部周圍的自由流被夾帶到偏轉(zhuǎn)的空氣射流中，因此機翼周圍的整個氣流被改變（實現(xiàn)了與偏轉(zhuǎn)襟翼或控制表面類似的效果）。

Oldfield解釋說，通過機翼后緣環(huán)流控制方法控制無人機，由此帶來的好處可能意味著更輕的系統(tǒng)，因為它的傳統(tǒng)襟翼將被更少的運動部件所取代。他還指出，由于間隙和邊緣的數(shù)量減少，它可能不太容易觀察到“，暗示了等式中更隱蔽的部分。

經(jīng)過測試的第二個飛行控制也使用了Coand？a效應(yīng)。流體推力矢量控制“使我們能夠改變發(fā)動機推力的方向;與帶有運動部件的機械推力矢量系統(tǒng)相比，為后緣設(shè)備提供機動性改進等具有潛在的優(yōu)勢，“Oldfield說。

該計劃并非沒有挑戰(zhàn)。最大的一個？“流量控制設(shè)備的幾何形狀是獲得正確性能的關(guān)鍵，這既是設(shè)計和制造挑戰(zhàn)，這些都需要以所需的質(zhì)量流量從發(fā)動機供應(yīng)空氣，以提供對飛行器的有效控制。

關(guān)于這個問題，從空氣動力學(xué)的角度來看，“這項研究使得當吹射流是超音速時使這些系統(tǒng)有效工作成為可能，而沒有超音速沖擊波的影響導(dǎo)致射流與曲面分離，”他繼續(xù)說道。

Oldfield說，研究人員通過“使用幾何特征來調(diào)節(jié)射流本身的流動［壓力和速度梯度］”來實現(xiàn)超音速沖擊波的缺乏。“從最小化所需的發(fā)動機引氣質(zhì)量流量以及最小化用于在機身周圍分配吹氣的管道和閥門的尺寸的角度來看，使用超音速吹氣射流使系統(tǒng)高效。”

除了與曼徹斯特大學(xué)的MAGMA合作外，BAE系統(tǒng)公司還與北約科學(xué)技術(shù)組織（STO）和亞利桑那大學(xué)合作開發(fā)可提高無人機性能的技術(shù)。

通過北約STO項目，合作“使我們能夠與在類似領(lǐng)域工作的其他人交換信息”。奧德菲爾德解釋道。“就亞利桑那大學(xué)而言，他們正在尋找一種稱為‘掃掠射流’的流量控制技術(shù)，該技術(shù)可以通過延遲流動分離和影響自然機翼流動方向的能力，進一步提高效率或更好地控制這些類型的設(shè)備對某些機翼幾何形狀。

BAE系統(tǒng)公司指出，如果MAGMA測試成功，“［他們］將證明這種循環(huán)控制首次在燃氣渦輪飛機和單臺發(fā)動機的飛行中使用。

審核編輯：郭婷