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身手敏捷的“特工”:新型3D打印“萤火虫”无人机

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-12-04 15:39:30   浏览次数:1241  
核心提示:美国麻省理工(MIT)的AeroAstro实验室最近利用3D打印技术研制了一种用于美国空军的小型无人机,成为第一款可以在战斗机上放飞的无人机。这种名为“萤火虫”的无人机的速度可以达到0.8马赫(约988公里/小时),不但可以用来获取有价值的情报,还可以帮助美军战机躲避追踪,活脱脱地就是一个无人机“特工”。

美国麻省理工(MIT)的AeroAstro实验室最近利用3D打印技术研制了一种用于美国空军的小型无人机,成为第一款可以在战斗机上放飞的无人机。这种名为“萤火虫”的无人机的速度可以达到0.8马赫(约988公里/小时),不但可以用来获取有价值的情报,还可以帮助美军战机躲避追踪,活脱脱地就是一个无人机“特工”。

 

当然,这款由AeroAstro的工程师设计制作的“萤火虫”无人机跟平时普通的四旋翼飞行器略有不同,它是类似于狭条形的软式小型飞机或者小飞艇。毫无疑问,“萤火虫”的工程师对无人机的外型以及性能都有着严格的要求。其外型为17英寸长、2.5英寸宽,而在0.8马赫的速度下可以飞25分钟。

MIT的航空航天学教授John Hansman介绍,从来没有一种飞行器能以这么小的体型快速脱离航天器,它的大小决定了它并不适合涡轮发动机,而又因为对速度有要求,因此没法利用电力驱动,脉冲式的喷气发动机也有过热的问题。

所以,要满足美国空军对于这种无人机的特殊要求,在设计方面并不是一件容易的事儿。幸运的是,MIT AeroAstro实验室的研究人员利用他们的聪明才智找到了解决问题的方法,从而让“萤火虫”变成了现实。

首先研发团队想到的就是利用3D打印钛合金技术来为“萤火虫”设计结构以及外型。这样就可以更灵活的方式来紧凑而又高效地设计无人机的主体,并且通过里面部署的一个小型的火箭发动机来对无人机进行驱动。

 

另一个AeroAstro研发团队需要解决的问题就是无人机的燃料燃烧率问题。他们需要找到一种方法来减缓3D打印钛合金无人机“萤火虫”的燃烧率,因为一般来说以这个尺寸挂载火箭发动机所装载的燃料只能飞行几秒钟,而研发人员希望能让它在0.8马赫的速度下至少飞几分钟。

为了解决这个问题,研发团队用高氯酸铵作为推进剂,并掺入了草酰胺作为燃烧率抑制剂。这种化学混合结构可以很好地为火焰降温并且改变火焰结构,从而减缓燃烧。最终使其满足美国军方要求的至少3分钟的最低标准。

在无人机的内部结构中分为前后两部分。火箭引擎和马达组件在后部,而包括有效负载、航空电子组件以及火控系统的电气设备则在“萤火虫”的前半部分。同时后半部分还包括了伸缩式的侧翼及尾翼,以便在必要的时候控制无人机。

据麻省理工AeroAstro实验室的研发人员介绍,距离这款类似于火箭和传统无人机结合体的“萤火虫”钛合金3D打印无人机的成品问世,预计还有一年的时间,一年之后才能交付美国空军来对其进行装备测试。

 
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