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美国空军用3D打印件模拟冰来测试全球鹰无人机

美国全球鹰无人机由诺斯罗普·格鲁曼(Northrop Grumman)公司研制,号称目前(2013年)美空军乃至全世界最先进的无人机,也是世界上飞行时间最长、距离最远、高度最高的无人机。由于经常在高空飞行,因此这种无人机不可避免地在某些特定的气候下其机身会在表面结冰,从而增加其重量和空气阻力,降低飞机的性能。

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尤其是那些位于8000英尺至22000英尺高空的云团,是全球鹰在飞行时需要特别关注的,美军Global Vigilance联合测试部队(CTF)的项目工程师Jonny Kim如是说。据该联合测试部队的试飞员Ryan Finlayson少校称,全球鹰在向上或者向下穿过这些云团的5分钟内其机身就会结冰。

为了保证这些因素不会对全球鹰产生负面作用,联合测试部队成员正在以特殊的方式对其进行测试。不过,他们并没有等到天气条件合适,有符合要求的云层形成之后再进行测试,而是使用3D打印技术制造的尼龙附件来模拟全球鹰在上升和下降过程中形成的冰。

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“这是在爱德华兹空军基地的第一款这种类型的测试无人机。在此之前没有任何项目或者测试部队会以这种方式完成结冰测试。”Global Vigilance联合测试部队的指挥官Cory Naddy说。并称由于这种特殊的测试技术加上测试对象是无人机,使得这种测试具有比较高的风险,需要测试部队在幕后付出重大努力

“我们实际上要让飞机起飞时在其机翼和尾巴上放上一些等同于轻微毛冰的东西。”Naddy说。“从飞机升空的那一刻起,我们就在一个未经验证的环境里操作,这其中很多风险因素都会起作用。

这位指挥官解释说他们有模型进行预测,但仅此而已。“由于团队的充分准备,这些模型有点保守了,飞机表现的比我们预期得更好。”Naddy说。

作为项目工程师,Kim是试飞领域的新兵。“这是我第一个真正的工作。”他说。“我刚从波莫纳加州理工大学(Cal Poly Pomona)毕业就来到了这个项目。”由于相当缺乏经验,他不得不通过以前的研究了解飞机表面结冰的机理。“美国宇航局和诺斯罗普公司的报告和分析是很好的资源,给了我很大的帮助。”

他们用3D打印制成的这些附件会被装到全球鹰翅膀和尾翼的前缘上。

在飞机真正试飞之前,测试团队会先根据其形状制作出一个模型并进行风度测试。由于全球鹰是无人机,因此飞行测试的精度就变得更重要。“我们必须第一次就搞定它。”Finlayson说:“(全球鹰)飞行员能控制很多东西,但毕竟不是在飞机上控制。”

一旦完成了地面测试,测试部队就开始准备实际的飞行测试了。全球鹰需要带着不同的油量飞行,首先是中等油量,然后再带着更多的油量进行两次飞行。“我们从低海拔地区开始,然后逐步提升海拔,并进行测试。”Finlayson少校称,“我们已经证明,这架飞机如果加上了一小块冰仍然可以飞行。”

Kim称这个项目的进行需要大量的团队协作,其它参与该项目的机构包括全球鹰系统项目办公室、诺斯罗普·格鲁曼公司、美国空军安全测试中心和很多的技术专家。

据了解,这块模拟的冰是利用一种被称为选择性激光烧结(SLS)的技术3D打印而成的。Kim称该技术使用一个粉末床、一个激光器来烧结固化粉末从而创建形状,可以烧结的材料包括金属、玻璃和尼龙等。“SLS工艺可以在没有支撑结构的情况下生成复杂的几何形状,制造出具有气密性和水密性、耐高温和高强度的零部件。这种生产工业很节省时间和金钱。”Kim说。(来源:天工社)

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