意大利航空工業聚力下一代傾轉旋翼機發展

導讀:作為“潔凈天空2”項目的組成部分,歐盟正同時資助兩個高速旋翼機研發項目:空客直升機公司的Racer驗證機和萊昂納多公司的NGCTR(下一代民用傾轉旋翼機)驗證機。考慮到供應商范圍和所在地,以及如今主機廠的跨國特性,很難從國家層面完全區分開這兩個項目。簡而言之,Racer由法國主導,NGCTR則是意大利主持研制。

意大利航空工業聚力下一代傾轉旋翼機發展的圖1

圖 縮比尺寸的NGCTR驗證機

2017年9月,意大利成立了由位于那不勒斯以北的CIRA航空航天研究所領銜的“T型機翼聯合企業”。如其名所示,該聯合企業負責NGCTR機翼的設計和生產。該聯合企業在意大利工業界分量很重,包括屬于同一家集團、已經是空客A220飛機供應商的Magnaghi Aeronautica公司 和Salver公司,資深加工企業OMI公司,以及精于墜機測試的Step Sud Mare公司。另外還包括負責動力學試驗的那不勒斯大學,以及將在載荷及氣動彈性驗證方面提供支持的德國工程咨詢機構IBK Innovation.

NGCTR驗證機計劃2020年完成機翼組裝,2023年首飛。T型機翼項目總師Luigi Di Palma認為,雖然意大利之前并未研發過常規構型的商用飛機機翼,但T型機翼對意大利工業而言是一個提升能力的絕佳機會。翼展達12米的T型機翼擬采用常規的環氧碳纖維,內部設計特殊結構以便攜帶更多的燃油,并集成其他功能以降低研發時間和成本;確保“適墜機性”,即盡量降低墜機后的起火風險,保證機翼內部件如驅動軸的外部可達性,以及簡化裝配程序等。為了滿足后者的苛刻要求,T型機翼沒有采用慣常的檢查孔板設計,據總工程師Marika Belardo介紹,他們為保證完全可拆卸的方案而某些方面做出了權衡。

Palma總師強調,由于機翼結構的特殊性,以及降低項目風險,聯合企業將針對方案可行性開展工藝攻關,其中包括已經開展的采用更厚材料進行鋪層的工藝能力驗證。這些部件工藝可行性驗證工作和檢查機翼最終加工工序是否發生更改是非常重要的。

特別地,雖然機翼絕大部分位置都采用常規碳纖維,但由于發動機短艙安裝在機翼末端,使得局部環境溫度偏高,這機翼末端仍然會特別考慮。同時,傾轉旋翼機的特點導致機翼末端質量集中,使得設計一種輕質且具有足夠剛度的機翼構型成為了研發過程中最大的挑戰。

而且,聯合企業最初與萊昂納多簽訂的合同只包括機翼本體,但后續增加了控制舵面設計的工作份額,這也使整個系統的復雜度額外增加。NGCTR在每個機翼上各有兩個控制舵面:一個典型的副襟翼提供額外的升力和控制能力;一個可轉動表面,在垂直起飛時旋轉89度接近垂直,以減小旋翼下洗氣流被機翼阻擋的程度,進而減小整機對動力的需求。隨著傾轉旋翼機過渡到固定翼飛行模式,該舵面就會回至水平位置。

  該項目另外一個技術難度在氣彈不穩定性。NGCTR的翼展雖然與萊昂納多公司正在研發的AW609傾轉旋翼機基本一致,但弦長翻倍,達到了1.9米。故需要盡可能降低任何固有的氣彈不穩定如顫振,而不是通過控制機翼舵面來抵消。“目前的設計狀態不會有顫振問題,但我們也要分析其他氣彈現象,為初步設計評審做好準備”Palma總師提到。

除了在機翼工作包外增加的控制舵面設計內容,聯合企業還承擔了潔凈天空2項目下的更多研究任務。包括旨在研究葉型特征的機翼風洞試驗,非“膀胱狀”結構的燃油存儲系統構型研究,以及那不勒斯大學和CIRA研究所開展的旋翼內外部噪聲機理研究。此項研究將基于一架測試改裝的AW609展開,作為復雜噪聲優化過程的開端,所得結果擬用來提升最終機翼設計的噪聲性能。

意大利航空工業聚力下一代傾轉旋翼機發展的圖2

圖 萊昂納多公司研發中的AW609傾轉旋翼機

對聯合企業及其背后的眾多公司而言,雖然NGTCR的定位是技術驗證機,技術成熟度只能達到6,但如果萊昂納多公司最終決定要基于驗針機得到的技術儲備研發量產型號,則前期的深度參與就會使其在各方面處于有利地位。當下的聚力投入,就是給未來一個占據市場和技術的機會。

作者:余健雄  

來源:兩機動力控制

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