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美国新型X飞机将探索主动流动控制技术

时间:2023-03-07 10:06:27

来源:CBC金属网

美国国防预研局(DARPA)于2022年12月授予极光飞行科学公司为期一年的“采用新型操纵装置的革命性飞机控制”(CRANE)项目第2阶段合同,开展详细工程设计,为开发全尺寸平台奠定基础。

“CRANE”项目旨在设计一型试验平台,将主动流动控制技术集成至飞控系统中,提升TRL并计划进行一系列试飞活动。本次授予的合同中还包括可选择执行的第3阶段制造和试飞合同,价值约4220万美元,预计2025年首飞。

“流动控制”是在传统的飞机副翼、襟翼等操纵面位置释放经过调节的压缩空气,利用喷射气流在机翼后部制造一个“空气叶片”以改变流经机翼表面的空气流动方向,使其上下表面产生压力差,从而产生相应的控制力矩,起到与传统副翼等操纵面相同的控制作用。“主动流动控制”的作用原理和效果则与目前的机械结构推力矢量喷管类似,但无需喷管整体或部分偏转,也无需加装可调节折流板,而是借助引入两股以上喷射气流去影响发动机喷管主气流的状态,使其改变方向,进而产生推力分量来增强甚至替代传统飞机操纵面的部分功能,对飞机的飞行进行实时控制。

极光飞行科学公司在第1阶段聚焦共面联合机翼概念设计,其后掠式前翼和前掠式后翼相连,并向外侧继续延伸,以便于测试多种类型的主动流动控制执行器。

新型试验平台使用主动流动控制技术,其原理为使用机翼上的多组喷管喷射压缩气体,按需将动量添加至边界层以延迟流体分离并产生力和力矩以替代传统的机械控制表面,以减轻机身重量、提升飞控效率并增强隐身性能。

X飞机翼展9m,总重3.2t,飞行速度达Ma0.7。该机在机翼及双垂尾共计分布14组具有不用掠角的主动流动控制执行器作为主要控制手段,出于安全考虑也保留了机械控制面作为备份。鼻锥中的辅助动力系统将提供压缩空气,经过执行器的拉伐尔喷管可达到超声速的瞬时速度。该阶段极光飞行科学公司和DARPA选择了技术更加成熟的稳定射流模式,计划首先研究其对机翼空气动力学影响的有效性和敏感性,并逐步拓展至机体其他位置。“采用新型操纵装置的革命性飞机控制”项目结束后,极光飞行科学公司将继续研究不稳定射流模式,该技术可在减小流量的同时提供更高效的控制。

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