聚焦 2019-06-20 23:06

“从概念到现实”:NASA X-57取得发展里程碑

吴蔚 摘自 NASA网站

据美国航空航天局(NASA)网站2019年6月19日刊文,NASA的X-57项目已取得两项关键里程碑,向展示航空电推进的优势迈出了重要步伐。

每年都有很多的通用飞机在空中飞行,这意味着解决飞机效率、噪声和排放的挑战变得越来越大。NASA的X-57“麦克斯韦”飞机是NASA的首款全电动X-飞机,将通过开展电动实验飞行展示创新技术,以应对这一挑战。

X-57项目将通过几个阶段实现这一目标,这架Tecnam P2006T飞机将进行不同改装(称为“Mod”),NASA正在同步进行这些改装,以便安全和高效的从一个阶段进入到下一阶段。

一个里程碑是在X-57 Mod II阶段活动中实现的,这一过程X-57项目将试飞研究型推进系统,并最终实现全电动飞机飞行。Mod II包括用电动巡航电机替换飞机原有的两个发动机。工程师将大部分初始电气系统集成到Mod II构型飞机中后,首次在初始旋转试验中对集成到飞机上的电机和螺旋桨进行了测试。

NASA X-57首席研究员肖恩·克拉克说:“这是我们首次将螺旋桨与电机安装到一起并让它们旋转。这是一个重要里程碑,因为这是个大型系统测试,我们可以让飞机上的两个电机同时运行。真正让所有系统集成并让飞行器运转起来真得令人兴奋。这对我们来说是一个巨大的机会,所以我们非常兴奋。”

此项试验在加州Mojave的Scaled Composites公司工厂进行,验证了从电机提取能量以提供推力并推进飞机的螺旋桨,在电机首次供足电后按预期运行。

虽然该机最终将在滑行和试飞时使用电池,但此次旋转试验使用地面电源供电。Mod II试验的后续阶段包括使用电池的重复试验,以及将Mod II飞机交付给位于加州爱德华兹的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心。交付给NASA后,Mod II飞机将进行验证试验,然后进行滑行试验,最后进行飞行试验。

虽然NASA正在进行Mod II构型的试验,但X-57 Mod III阶段的工作已经开始。Mod III包括用新的大展弦比机翼替换飞机原有机翼,并将电动巡航电机重新安装到翼尖,这种布局可显著提升飞机效率,这是使用更重的传统发动机无法实现的。

X-57 Mod III阶段活动也取得了一个重要里程碑,因为NASA从该项目的主承包商——加州圣路易斯奥比斯波的Empirical系统航宇公司(ESAero)接收了Mod III机翼。在机翼交付后,NASA立即开始进行运转试验,以检验其规格及部件是否合格,以及机翼是否符合NASA的结构和设计模型。

NASA对机翼的试验包括重量和平衡测量、地面振动试验和机翼载荷试验。重量和平衡测量确定机翼总质量及其重心,并帮助NASA验证飞机在滑行和试飞期间是否能正常运行。地面振动试验(GVT)考虑了相对较薄的高展弦比机翼的工程挑战,这种机翼可能在飞行中易于出现颤振和其他振动状态。GVT将验证机翼的结构特性是否与飞行中的预期相符。最后,机翼将进行机翼载荷试验。这些试验将确认机翼结构在承载飞机飞行中的3000磅负载时是否像预测那样表现。

X-57运行工程代理负责人Kirsten Boogaard表示:“当想法从概念变为现实时,这是件很酷的事情,这就是NASA所做的事情。”

完成上述试验后,NASA将把机翼送回ESAero进行健康情况检测。在这里,机翼还将集成12个发动机舱,最终将容纳12个小型电动高升力电机和螺旋桨,这些将在X-57的最后阶段Mod IV实现。

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