不要氣動舵面也能飛,英國研製出「逆天」的「新概念」飛行器
(文章來源:兵工科技)
圖註:「岩漿」無人機的機翼環流控制技術就是從發動機壓氣機引氣通過導管從兩側機翼後緣的狹縫中超音速噴出,用引射形成的環流來提高機翼升力
就算不懂航空的人也大致知道,飛機是使用安裝於機翼和尾翼後部的升降舵、方向舵和襟翼這些操縱面來對飛機的飛行姿態進行控制的,那麼,我告訴你有一款完全不要飛行舵面的飛機,你相信嗎?它就是英國BAE系統公司與曼徹斯特大學聯合研製的 「岩漿」隱身無人機。
圖註:傳統飛機是使用安裝於機翼和尾翼後部的升降舵、方向舵和襟翼這些操縱面來對飛機的飛行姿態進行控制
從外形上看,「岩漿」無人機採用了像X-47這樣採用雙三角飛翼氣動布局,飛行器外形簡潔,翼身融合且機身、機翼各個端面對稱平行,具有很好的隱身特性。不過,相較而言,「岩漿」無人機全新的飛行控制技術才是它最大的亮點。
與傳統飛機相比,「岩漿」無人機去掉了傳統飛機的飛行操縱面,同時使用「機翼環流控制」和「流體推力矢量」兩項技術來控制飛行,進而解決飛機機動性能、隱身性能、傳動機械設計和維護等方面的諸多問題。
圖註:「岩漿」無人機的創新之處是嘗試全面取消操縱面,同時使用「機翼環流控制」和「流體推力矢量」兩項技術來控制飛行,進而解決飛機機動性能、隱身性能、傳動機械設計和維護等方面的諸多問題
目前,推力矢量技術得到快速發展,但推力矢量技術主要採用噴管機械偏轉的辦法實現,其結構比較笨重,如果在現有平台上改造升級的話還需要重新前後配重配平,原有的飛行控制率還需要重新編寫,十分繁瑣,而且推力矢量噴管存在壽命偏短、維護複雜的缺點;此外,為了增加噴氣式戰鬥機起降時升力,美國人最早發明了「附面層控制系統」,即從發動機高壓壓氣機引出高壓空氣,然後通過導管從襟翼上排出,通過為襟翼附面層注入能量來延緩表面氣流分離,增加機翼升力,不過廣泛採用的附面層控制系統由於要從發動機引出大量高壓空氣直接機身向後下方排出,這樣會降低發動機的前向推力,對於增強飛機機動能力方面效果並不是很明顯。
圖註:目前的成熟的推力矢量技術主要採用噴管機械偏轉的辦法實現,其結構比較笨重
而「岩漿」無人機機翼環流控制技術是就是從發動機壓氣機引氣通過導管從兩側機翼後緣的狹縫中超音速噴出,用引射形成的環流來提高機翼升力,而其狹縫像尾噴管一樣也能產生推力,在一定程度上彌補了推力的損失,在控制飛行時只需讓兩側機翼以不同速度噴氣就能使機翼產生不同升力,從而實現滾轉操縱。由於流體推力矢量噴管完全不同於機械作動式推力矢量噴管,在「岩漿」無人機上流體推力矢量噴管取消了活動部件,通過在噴管擴散段引入側向次氣流去影響主氣流的狀態,實現推力矢量,其噴管下表面向後延伸到機尾並向下彎曲。「岩漿」無人機只用一道下方引射氣流就能控制噴流上下偏轉,省卻了大量的實施推力矢量用的機械運動件,簡化了結構,減輕了飛機重量,降低了維護成本,概念非常先進,值得借鑒。
圖註:機翼環流控制技術原理示意圖
總之,「岩漿」無人機將「機翼環流控制」和「流體推力矢量」 兩者巧妙的結合起來,就可以達到只操縱飛機周圍的空氣,就可以控制飛機的方向得效果。這樣飛機可以不再需要操縱面就可實現對飛機的控制,通過取消襟翼、副翼等操縱面,不僅獲得良好的氣動外形,提高氣動效率,還可提高飛機的隱身能力,一舉多得。
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