NASA的研究試驗機——高機動性飛機技術遙控研究機(HiMAT)

高機動性飛機技術遙控研究機(HiMAT)是美國NASA重點研究機,主要研究九十年代戰鬥機設計中可能採用的新技術,進一步改善飛機的機動性能。

NASA的研究試驗機——高機動性飛機技術遙控研究機(HiMAT)

1973年,美國NASA與空軍共同執行“高機動性飛機技術計劃”,此計劃分三個階段進行。第一階段始於1973年中,有九家公司進行設計方案可行性研究。從1974年中至1975年初為第二階段,選出羅克韋爾、格魯門和麥克唐納三家公司各自提出全尺寸的高機動性戰鬥機及其0.44縮比研究機的設計方案並進行論證。1975年夏計劃進入第三階段,最後選中羅克韋爾國際公司為承包商,簽訂了1,180萬美元合同,研製兩架0.44縮比的HiMAT遙控研究機,初步設計和詳細設計各自用6個月,隨後進入試製。兩架研究機於1978年3月和6月先後出廠,分別在1979年7月和1980年10月做首次試飛。

利用遙控飛機進行研究的想法,是NASA德賴登飛行研究中心提出的,目的是省錢和省時地完成危險性大、而且試飛員尚難承擔的新技術試飛任務。根據合同,對HiMAT研究機的主要要求如下:

在性能上要求飛機能在12,000米、M1.4條件下至少做3分鐘的3g持續轉彎的研究飛行;在9000米、M0.9條件下能作8g過載的持續轉彎動作,而在同樣條件下F-16能達到的機動過載為4.5g,F-4為2.5g;並要求達到全尺寸戰鬥機的推重比和空載指標,以驗證全尺寸戰鬥機的機動性能。

結構上要求在亞音速時能夠承受的最大過載為+12g和-6g,超音速時為+10g與-5g。

HiMAT研究機的研究飛行實驗在愛德華空軍基地的德賴登飛行研究中心進行,飛行空域限制在80公里的半徑之內。研究機由B-52運載母機帶到12,000~15,000米高空,在M0.7速度下從空中發射後,由地面駕駛艙控制。該機的返航回收也由地面駕駛艙控制,按常規方式進場,而後用滑橇在基地的羅傑斯幹湖湖床上著陸。

NASA的研究試驗機——高機動性飛機技術遙控研究機(HiMAT)

HiMAT的試飛計劃是用兩架研究機在三年內完成45次飛行,預計1983年春結束。第一架研究空中發射和著陸特性,將飛行包線擴展到M1.4,以及確定超音速條件下的機動能力。用第二架鑑定性能、操縱性和穩定性導數及亞音速時的能量機動能力。

到1981年2月,已經進行8次自由飛行,過載達到7g。1982年初,已驗證了亞音速機動飛行的一個設計點,即在M0.9、7,800米條件下,作8g持續轉彎約1分鐘,達到了設計指標。1982年5月14日作第二次超音速飛行時,在M1.4、12,000米、最大加力條件下,做了3.5分鐘約4g的持續轉彎,這超過了此飛行條件下3g持續轉彎的設計指標。此時,重心基本上與氣動中心重合,處於中性靜穩定度狀態。到1981年中,對HiMAT的計劃投資約1,800萬美元。

HiAMT研究機的設計特點與其研究項目相適應,其重點涉及氣動、結構、材料、推進、飛行控制等領域。主要採用並將進行試驗的新技術項目包括。近距鴨式佈局、翼梢小翼、綜合推進控制系統、數字式電傳操縱、主動飛行控制技術(包括放寬靜穩定度、直接升力和直接側力空子)、複合材料結構、腹部進氣道、機翼控制扭轉、應力極限控制等。據稱,在其遠景研究計劃中,還將進一步研究大長寬比二元噴管、前掠機翼、變安裝角機翼、變彎度機翼、自配平機翼、箭型機翼、有彎度的機身和最小外露面積的佈局等。

NASA的研究試驗機——高機動性飛機技術遙控研究機(HiMAT)

翼梢小翼 其作用是降低誘導阻力,減小垂尾面積,保證飛機的方向安定性,增加機翼的彈型變形以達到機翼在高載荷下所要求的扭轉度。

結構設計 該機的結構設計有三個特點:

1、 採用單元體設計 目的是在進行氣動、結構、推進和飛行控制方案的試驗時便於更換或修改相應部件,從而可綜合或單獨研究許多新技術。

2、 大量採用複合材料 機翼、鴨翼、進氣道和垂尾的蒙皮都採用石墨複合材料,約佔結構重量的25%。與金屬材料相比使重量減輕25~40%,節約經費10~25%。

3、 機翼和鴨翼採用氣動彈型裁剪技術 根據氣動彈性的要求,精確計算和嚴格控制符合材料疊層的厚度和纖維方向,可使機翼和鴨翼在機動飛行時得到所需要的結構彎扭變形和展向載荷分佈。

近距鴨式佈局 鴨翼與機翼均採用超臨界翼型。這種佈局的鴨翼可改善飛機的最大升力和跨音速的升阻特徵。鴨翼下洗氣流使機翼載荷重新分佈,從而推遲機翼氣流分離;在大迎角下,這種佈局的升力要比單獨機翼的升力高20%。

動力裝置 裝一臺J85-21加力式渦噴發動機,其海平面加力推力約2,270kg,原來的發動機控制系統已經被修改,增加了一個功能有限的綜合推進控制系統(IPCS),使飛行控制與發動機控制直接交聯。

飛行控制系統 綜合採用了數字式電傳操縱和主動飛行控制技術。由於全程的主動控制提供了充分的增穩能力,研究機採用了放寬靜穩定度設計,減小了機翼和操縱面的尺寸、降低了誘導阻力和俯仰配平阻力,顯著的減輕了結構重量。主動控制和放寬靜穩定度要求操縱系統高可靠性,因此採用了多餘度的數字式電傳操縱系統。

數據採集和記錄設備 該機有很強的試飛數據採集和記錄能力,可容納227個數據通道。

技 術 數 據

外形尺寸

機長 6.75米

機高 1.29米

翼展 4.56米

鴨翼上反角 20°

機翼扭轉角 4°

重量和載荷

空重 1,250公斤

發射重量 1,542公斤

載油 286公斤

最大法向過載 12g

性能數據

最大平飛速度 M1.6

著陸速度 333公里/小時

研究飛行時間

(M1.4,最大加力,12,000米)3.7分鐘

(M0.9,不加力最大推力,12,000米)22分鐘


分享到:


相關文章: