美国宇航局(NASA) 测试城市空中交通飞行试验台
2019-09-02
美国宇航局正在测试一架模块化无人驾驶飞机,用于测试不同的垂直起降电力(eVTOL) 配置,以实现城市空中交通。Langley Aerodrome 8号无人机(LA-8) 的初级形式采用串联机翼的偏转滑流设计,每个机翼上有四个螺旋桨。
该飞行器是在宇航局的“先进城市空中交通试验台”(Advanced Urban Air Mobility Test Beds) 项目下开发的。宇航局兰利研究中心无人机系统部门领导戴夫·诺斯说:“这是宇航局在航空领域的一项新工作,着眼于城市飞行,包括无人包裹投递,也包括能搭载6~8名乘员的载人飞行器”。
LA-8在宇航局兰利的12ft低速风洞中完成了测试。计划在8月下旬进行飞行试验,并建造几架飞行器。诺斯说:“这一切都是为了获取数据和简化流程,帮助私营企业加快整个城市空中交通的努力。”
宇航局正专注于解决有翼电力垂直起降飞行设计中垂直飞行和向前飞行之间的过渡问题。戴夫·诺斯补充说:“从控制的角度来看,从悬停到向前飞行的切换非常困难。”该项研究还关注在非常情况下的应对,比如在螺旋桨毁坏或电机停转时如何控制飞行器安全着陆,以及在突风载荷中如何平稳飞行。
LA-8约80%的零部件采用3D打印,便于工程师快速更换机翼、机身和其他部件。戴夫·表示:“我们直接从CAD(计算机辅助设计) 文件把零件打印出来,加工量较少”。目的是对飞行器持续重新设计,收集多次设计中的数据并与业界共享。
在初步设计中,前翼和后翼均与机身成一定角度固定,同时配有大的襟翼,设计意图是通过改变螺旋桨的滑流方向来产生垂直飞行的升力,类似于20世纪50年代末对瑞安(Ryan) VZ-3Ry垂直起落飞机所做的验证。
设计目标是尽量减小垂直飞行所需的机翼迎角,从而避免在悬停和向前飞行之间机身姿态发生较大变化。但诺斯说,风洞试验表明,当机翼角度低到一定程度时LA-8无法产生足够的升力,需要更大的襟翼。试验还表明,在这种构型中推进控制占主导地位。
飞行器的名字来源于19世纪末塞缪尔·兰利制造的一系列无人动力飞机。塞缪尔·兰利的蒸汽驱动的串联翼5号机和6号机从弗吉尼亚州昆蒂科附近波托马克河上的一艘游艇上用弹射器发射,分别飞行了约0.5nm和1nm。LA- 7是宇航面建造的模型,是LA-8的前身。
LA-8是宇航面兰利中心的“闪电”(Greased Lighting) GL-10的后续产品,该无人机在2015年演示了分布式电动推进——8个螺旋桨安装在倾转机翼上,2个螺旋桨安装在倾转尾翼上,从而实现垂直起降和翼载巡航飞行之间的过渡。
北约的一个研究团队研究了无尾翼无人攻击机采用主动气流控制技术进行飞行控制的课题。