飞行控制技术是更轻、更隐身无人机的关键

曼彻斯特大学和BAE系统公司正在联手测试旨在改善小型无人机（UAV）飞行控制的不同技术。该大学/行业小组去年年底用一种名为MAGMA的喷气动力无人机完成了第一阶段的飞行试验。项目官员表示，最终结果是向军事和商业用户提供更轻、更隐身的无人系统。

英国BAE系统公司高级结构首席技术专家Brian Oldfield说：“MAGMA的目标是制造一种小型无人驾驶飞行器，通过将许多新技术集成到飞行器设计中并在飞行中展示它们，可用于成熟对许多新技术的研究。

BAE系统公司和大学正在开展该项目;BAE系统公司表示，这是“工业界，学术界和政府之间更广泛的长期合作的一部分，以探索和开发创新的飞行控制技术”。

根据BAE系统公司的文件，新的飞机控制概念将消除“对用于在飞行过程中移动襟翼以控制飞机的复杂机械运动部件的传统需求”，为所需的无人机设计铺平道路。该大学和BAE系统公司最近完成的MAGMA无人机（图1）测试侧重于两种飞行控制：机翼后缘环流控制和流体推力矢量。

研究人员正在利用这两种技术进行更轻、更隐蔽的飞行。Oldfield解释说：“机翼后缘循环控制装置使用从小槽中超音速吹出的空气来控制机翼后部的气流方向（这反过来又会影响整个机翼周围的气流）。

他补充说，这个概念“基于一种称为Coand？a效应的空气动力学效应，其中空气射流将自身附着在曲面上”。“机翼外部周围的自由流被夹带到偏转的空气射流中，因此机翼周围的整个气流被改变（实现了与偏转襟翼或控制表面类似的效果）。

Oldfield解释说，通过机翼后缘环流控制方法控制无人机，由此带来的好处可能意味着更轻的系统，因为它的传统襟翼将被更少的运动部件所取代。他还指出，由于间隙和边缘的数量减少，它可能不太容易观察到“，暗示了等式中更隐蔽的部分。

经过测试的第二个飞行控制也使用了Coand？a效应。流体推力矢量控制“使我们能够改变发动机推力的方向;与带有运动部件的机械推力矢量系统相比，为后缘设备提供机动性改进等具有潜在的优势，“Oldfield说。

该计划并非没有挑战。最大的一个？“流量控制设备的几何形状是获得正确性能的关键，这既是设计和制造挑战，这些都需要以所需的质量流量从发动机供应空气，以提供对飞行器的有效控制。

关于这个问题，从空气动力学的角度来看，“这项研究使得当吹射流是超音速时使这些系统有效工作成为可能，而没有超音速冲击波的影响导致射流与曲面分离，”他继续说道。

Oldfield说，研究人员通过“使用几何特征来调节射流本身的流动［压力和速度梯度］”来实现超音速冲击波的缺乏。“从最小化所需的发动机引气质量流量以及最小化用于在机身周围分配吹气的管道和阀门的尺寸的角度来看，使用超音速吹气射流使系统高效。”

除了与曼彻斯特大学的MAGMA合作外，BAE系统公司还与北约科学技术组织（STO）和亚利桑那大学合作开发可提高无人机性能的技术。

通过北约STO项目，合作“使我们能够与在类似领域工作的其他人交换信息”。奥德菲尔德解释道。“就亚利桑那大学而言，他们正在寻找一种称为‘扫掠射流’的流量控制技术，该技术可以通过延迟流动分离和影响自然机翼流动方向的能力，进一步提高效率或更好地控制这些类型的设备对某些机翼几何形状。

BAE系统公司指出，如果MAGMA测试成功，“［他们］将证明这种循环控制首次在燃气涡轮飞机和单台发动机的飞行中使用。

审核编辑：郭婷