本文介绍了一种 35% 大小的大型无人特技飞行平台 UIUC Aero Testbed 的开发,该平台主要用于在全飞行状态下进行空气动力学研究。该巨型飞机翼展 105 英寸(2.7 米),重量 37 磅(17 千克),由市售的无线电控制模型飞机制成,并进行了大量修改和升级,包括一个 12 千瓦的电动机系统,可提供超过 2 比 1 的推重比。它配备了一个航空电子设备套件,其中包含一个高频、高分辨率六自由度 (6-DOF) 惯性测量单元 (IMU),可让系统收集飞机状态数据。该信息集可用于生成高保真空气动力学数据,可用于验证大迎角飞行动力学模型。该项目的合作还使 Aero Testbed 具备了全自主和半自主飞行的能力,以便开展自主飞行研究。首先介绍了用于研究的特技无人机的文献综述。然后讨论了开发该平台的背景和动机。接下来是对所涉及的规划和开发的描述。最后,介绍了初步试飞结果,其中包括几次特技动作的飞行路径轨迹图。
对于军用飞机而言,燃气涡轮发动机制造商和最终用户面临的一个关键问题就是耐久性。尤其是加力燃烧段的条件非常恶劣,发动机喷嘴的设计寿命通常只有涡轮发动机其他硬件的一半。目前的喷嘴基于由密封件和襟翼制成的轴对称可变喷嘴。这些组件必须承受极端温度(通常超过 1000°C)以及与加力燃烧器点火相对应的快速热循环。此外,加力燃烧段通常具有燃烧功能不均匀的特点,这会在某些喷嘴瓣上产生热条纹。因此,这些部件会受到非均匀热流的影响,襟翼和密封件的重叠设计尤其明显,从而在整个宽度上产生高热应力。镍基合金通常用于发散襟翼和密封部件。严酷的热机械环境使镍基部件产生大量开裂,再加上高温 1 导致的蠕变变形。结果是部件拆卸增加,直接影响可操作性、维护和成本。军用发动机对热段部件更长使用寿命和更高推重比的追求为陶瓷材料打开了大门。陶瓷基复合材料 (CMC) 适用于暴露在高温(高达 1000°C)下的加力燃烧段,包括高热梯度。因此,人们继续对在军用燃气涡轮发动机中开发、测试和部署 CMC 感兴趣,一些开发已经取得成功。这是为 F/A-18 E/F 超级大黄蜂 2 战斗机提供动力的 F414 发动机喷嘴引入 SiC/C CMC 的情况,以及为阵风 3 战斗机提供动力的 M88 发动机喷嘴外襟翼引入 C/SiC CMC 的情况。考虑用于燃气轮机部件的 CMC 涵盖了通过化学气相渗透 (CVI)、溶胶凝胶路线、聚合物渗透和热解 (PIP) 和熔融渗透 (MI) 4 制造的各种纤维和基质。所得材料能够承受排气喷嘴的高温和热疲劳。然而,CMC 组件的耐久性与其抗氧化性直接相关,这会影响其热机械潜力并导致部件破裂。已经对几种 CMC 密封件进行了地面测试,并在具有代表性的全地面发动机寿命后测量了机械性能。近几年,斯奈克玛推进固体公司 (SPS) 开发了先进的 SiC/SiC 和 C/SiC 材料,包括多层编织和自密封基质。普惠公司和空军研究实验室正在考虑将这些材料用于 F100-PW-229 发动机喷嘴发散密封件,该密封件为 F16 和 F15 战斗机提供动力。本文介绍了发动机经验和后测试特性的结果。将讨论材料系统对燃气轮机喷嘴应用的适用性。