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美國航空大國之路:X-36無人駕駛驗證尾翼控制

幾十年間,飛行的設計師們一直在開發沒有水平和垂直尾翼控制面的飛機,這種飛機製造簡單、價格便宜,機動性更強、重量更輕、阻力更小,隱形能力更佳。但是,早期的設計由於控制能力不夠,達不到技術可用標準。計算機無線控制技術的產生解決了這個問題,自動控制的控制面使飛機比飛行員駕駛的飛機更快,控制不穩定技術成為可能。於是,X­36應運而生。

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X-36由美國宇航局(NASA)和麥道公司(現在的波音公司)聯合研製,當初的預計投資僅為1000萬美元,意圖開發出一種遙控無尾技術驗證機。X-36項目目標是用2架28%縮比的模型驗證機,驗證相關技術提升未來戰鬥機在空戰時的操控性和生存能力,通過隱身設計與飛行機動能力的配合,達到更佳的作戰性能。

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圖註:《宇航網頁》發布的X-36三視圖

X-36長5.55米,翼展3.175米,高0.95米,空重494千克,最大起飛重量576千克,最大速度450千米/小時。X-36採用翼身融合設計鴨式布局構型,沒有大多數傳統飛機上的垂直尾翼和水平尾翼控制面。機身結構主要採用鋁合金與石墨複合材料蒙皮,機翼前緣與後緣都具有 40 度的後掠角。

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高清:X36試飛


由於X-36的無尾設計,飛機的雷達反射面積有了大幅減小,但卻給飛機的飛行機動性和升力特徵產生不利的影響,因而 X-36採用了小翼、分裂式副翼和推力矢量噴管等裝置進行方向操縱,另外還使用了一種非常先進的單通道數字飛行控制系統來使飛機飛行時保持穩定。X-36沒有採用昂貴複雜的自動飛行控制系統,而是採用遙控的方式,從而達到節省資金的目的。飛機上沒有飛行員,採用機鼻處安裝的機載視頻照相機和麥克風向地面控制站傳輸數據,地面控制站建有「模擬座艙」,座艙有平視顯示器和移動地圖顯示,使操作員像飛行員那樣完成在飛機上的態勢感知,通過獲取的飛行數據信息對X-36進行遙控飛行。

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X-36採用一台威廉姆斯國際(Williams International)公司的F112渦扇發動機,其最大推力320千克。首架 X-36於1997年5月17日成功首飛,隨後的試驗持續了25個星期,包括31次試飛,共計15小時38分鐘,主要驗證了其在低速/大迎角和高速/小迎角狀態下的飛行敏捷性。試飛中X­-36達到過6100米的最大高度,最高時速為370 千米,達到40度的迎角,表明X-36飛行十分穩定而且操控性和機動性也十分出色。X-36採用常規滑跑起飛和著陸方式,緊急情況下可採用傘降回收。

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圖註:X-36模型


項目評估時採用了4種不同的飛行控制軟體,美國空軍研究實驗室(AFRL)又投資進行了2次附加試飛,評估「自修復飛行控制系統」(RESTORE)的軟體,試飛於1998年12月進行,驗證了神經網路演算法進行控制面損害補償的技術,比如襟翼、副翼和方向舵。

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圖註:德萊登飛行研究中心的X-36


飛行測試完成後,2架X-36原型機的機身保存在加利福尼亞州美國宇航局的德萊登飛行中心,一直進行維護以便未來的研發之用,比如更先進的自修復飛行控制系統,2011年5月16日進行了最後一次改裝。參加過試飛的驗證機被波音公司捐獻給美國空軍位於俄亥俄州戴頓的美國空軍國家博物館。


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