英國大學與波音試制3D打印無人機 山區(qū)表現(xiàn)良好

據中國國防科技信息網報道，來自英國謝菲爾德大學先進制造研究中心(AMRC)的工程師和波音公司新設計和原型小組合作，已采用先進設計工具和3D打印技術，設計和試制出一個創(chuàng)新性小型無人飛行器，在首次山區(qū)測試中，表現(xiàn)良好。
這架無人機的機身零部件全部使用熔融沉積成形(FDM)技術打印而成。為了節(jié)省材料成本和制造時間，AMRC團隊為每個部件具體設計了增材制造所需結構，因此這些部件可在無需任何支撐材料的情況下被打印出來。
小型無人飛行器(UAVs)是非常靈活的一種設備，經常用于空中測量、攝影和環(huán)境監(jiān)測。但其多數的設計非常昂貴，且生產起來非常耗時。
AMRC設計和原型小組增材制造開發(fā)工程師馬克·科金表示，“通過對FDM工藝能力和相關軟件的了解，我們能夠對設計進行操作，使其包含一些獨特的特征，并防止在制造過程中變形。”
利用斯川塔斯公司Fortus 900mc 的熔融沉積成形3D打印設備，該團隊能夠對從簡單的機翼蒙皮到具有集成加強筋的更復雜設計的機翼結構進行改進。一個半硬殼內部結構有助于防止制造過程中的變形，承受飛行中的空氣動力載荷，實現(xiàn)更便捷的集成�？平鸨硎�，“使用Fortus 900打印設備，機身所需的所有零部件，通過使用ABS- M30材料，都可以在24小時內合并到一個單一架構中。在增材制造設計優(yōu)化之前，這個機身將在120小時內完成生產。”
從事具體設計的開發(fā)工程師約翰·曼恩稱，“空氣動力性能和FDM制造各種需求的最優(yōu)配置似乎是混合翼身。此類設計有一些優(yōu)勢，對這個項目來說，最重要的是它適合采用FDM技術，因為每半個跨度需要平滑的前緣和后緣�！�
最終的機身設計使所有特征都在臨界角以下，從而不需要支撐材料。它僅僅包括9個零部件——2個機翼、2個升降副翼、2個翼梁、2個翼刀、1個主翼梁。AMRC指出，“所有這些都被設計成一對短梁和連接每個半翼的夾合，提供額外的，由安裝在機身后部的伺服系統(tǒng)控制的剛性卡入式升降副翼�！痹搱F隊也使用計算流體動力學(CFD)建模，優(yōu)化所選設計，評估飛行特征如升力、阻力和入射角范圍內的俯仰力距。
AMRC表示，“制造完成的無人機翼展1.5米，重量不到2千克，可以很容易地圍繞中央翼梁分成兩半，以方便運輸�！�
在首次位于山峰區(qū)的飛行測試中，這架無人機表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和低氣動噪聲。高級設計工程師加思·尼科爾森表示，“在這次成功飛行測試之后，我們現(xiàn)在正在對機身進行進一步的優(yōu)化，以納入翼梢小翼和雙涵道風扇推進系統(tǒng)。我們未來的規(guī)劃發(fā)展包括飛行參數的全機載數據記錄、GPS自主操作和表面變形技術控制，我們也對新型涵道風扇設計概念進行調查研究�！�
通過工業(yè)界和學術界之間的合作，AMRC設計和原型小組已經對相對較大的薄壁零件制造設計可以進行FDM工藝優(yōu)化進行了演示。這種僅有建造材料而沒有支撐結構的打印方法，可為專業(yè)無人機，如那些用于協(xié)助搜索災難區(qū)的幸存者無人機帶來時間和成本的巨大節(jié)省。