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Embry-Riddle为其子公司Heurobotics设计的尾座式垂直起降无人机
2017-03-20

[据美国《航空周刊与空间技术》网站2017年3月14日报道]Embry-Riddle航空大学的“鹰”飞行研究中心(EFRC)正在为其子公司Heurobotics开发垂直起降无人飞行器系统(UAS)家族。

这种后掠翼、双发、尾座式无人机在前飞时转换为借助机翼飞行从而获得更高的效率。该无人机将采用自适应控制系统,这种系统可保证无人机使用一种连续的控制模式无需考虑飞行状态。

这种无人机最初是为精确农业应用而开发的,将旋翼垂直起降飞行器(VTOL)易于部署和使用的优点同固定翼飞行器具有更大的速度和航程的优点结合了起来。最近,Heurobotics已经看到了更广阔的应用前景,比如工务局。

由于无需发射与回收设施且能够在较小的区域操作,VTOL无人飞行器在商用市场的正越来越受欢迎。但四旋翼无人机在航程和续航力方面受限。“航空环境”(AeroVironment)公司瞄准了农业测量用途的新Quantix无人机就是一种在平飞过程转为有翼模式的尾座式四旋翼无人机,目的就是延长飞行时间。

Heurobotics公司的设计没有采用四旋翼推进器,而是使用了两台与全尺寸直升机系统相近的独立旋翼。这一设计在旋翼模式下通过自治的周期变距和油门变距控制提供了全控制权限。一旦推进系统失效,这一设计还能提供与直升机相同的自转能力,从而实现受控着陆。

EFRC主任兼Heurobotics首席科学家帕特•安德森(Pat Anderson),为这一UAS家族(目前还没有命名)设想了三种动力选择——用于短程飞行的电池/电动、用于远程飞行的汽油动力和汽油/电动混合动力,动力的选择由任务决定。

远程任务时,该无人机将使用汽油机,中等航程任务时将使用混合动力发动机,汽油机带动发电机发电为电动机提供动力。该系列无人机将在机翼上安装的垂直安定面顶端安装机轮,从而保证一个人就可以完成发射和回收任务。安德森称,“你可以像推泳池清洗机一样把(无人机)推来推去。”

Heurobotics公司的Mk.2无人机在垂直飞行时通过旋翼的周期变距和油门变距进行控制,前飞时使用气动面进行控制。图片来源:Heurobotics。

工程师们现在正在制造这一无人机家族中最小成员的第三代产品,一种电动无人机,使用3维建模软件,使用水射流从平板复合材料上进行切割,并拼装起来。这种VTOL飞机静推力115磅,设计续航时间75分钟,可携带40磅有效载荷,前飞最大飞行速度70节。

第四代产品现在正在设计阶段,根据载荷分析估测重约20磅。安德森提示载荷分析显示新飞机的碳纤维结构将只有目前这一代的三分之一。

开发该无人机飞行控制律的团队使用了参数辨识工具,使得这种VTOL飞机“成为第一种像儿童学步一样学习飞行的飞行器。”过程包括将飞机系留在地板上的固定点并不断增加控制律。安德森描述试验过程时说“看上去就像英国斗牛犬要挣脱绳索。”他指出最终产品将只有一个连续的控制律,不会分成单独的悬停、前飞或着陆模式。(中国航空工业发展研究中心  黄涛)

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