麻省理工為美空軍研發(fā)火箭式無人機(jī)，速度可達(dá)0.8馬赫

螢火蟲無人機(jī)概念/圖 來源:MIT

麻省理工AeroAstro實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)一款速度可達(dá)0.8馬赫的無人機(jī)。取名為“螢火蟲”，這款無人機(jī)在本質(zhì)上屬于迷你火箭，外形與齊柏林飛艇相似。其目的是從戰(zhàn)斗機(jī)上發(fā)射，用于收集數(shù)據(jù)或者充當(dāng)誘餌分散敵方武器系統(tǒng)的注意力。

“螢火蟲（Firefly）”旨在滿足美國空軍提出的挑戰(zhàn)：研制一種寬不超過2.5英寸，長不超過17英寸，可從戰(zhàn)斗機(jī)上發(fā)射，能以0.8馬赫（一馬赫即一倍音速）的速度飛行2到5分鐘的無人機(jī)。

在最近成功研發(fā)出可從戰(zhàn)斗機(jī)上發(fā)射的peredix無人機(jī)蜂群后，麻省理工的團(tuán)隊(duì)有信心完成他們的新挑戰(zhàn)。“從來沒有一個(gè)無人機(jī)能在如此尺寸就達(dá)到如此速度，并且在飛機(jī)上發(fā)射。”麻省理工航空航天學(xué)教授John Hansman說，“它對(duì)渦輪機(jī)來說太小，對(duì)電動(dòng)來說太快了，而脈沖噴射則會(huì)產(chǎn)生熱問題。”

為了滿足美國空軍的要求，團(tuán)隊(duì)選擇了固體火箭方式，且不得不減緩燃料燃燒速率。一般這種尺寸大小的火箭，幾秒鐘就能把燃料用盡。該團(tuán)隊(duì)通過混合高氯酸銨推進(jìn)劑與草酰胺抑制劑發(fā)現(xiàn)了解決辦法。“我們使用了燃燒速率的抑制劑，它通過化學(xué)分解來冷卻火焰并改變火焰結(jié)構(gòu)，從而使燃料燃燒更慢。”博士生Tony Tao說，緩慢燃燒的方式使這款重僅有2到3磅重的“螢火蟲”可以飛行達(dá)3分鐘，符合美國空軍的需求。

不同于從內(nèi)到外的燃燒方式，“螢火蟲”的燃料是從尾端向前燃燒的，通過石墨/陶瓷噴嘴排氣。無人機(jī)的前半段裝有載荷、航空電子設(shè)備和飛行控制系統(tǒng)，底部裝有彈出式機(jī)翼和可展開的尾翼。

由鈦金屬增材制造而成，“螢火蟲”是最早的3D打印火箭之一。由于燃燒過程距離電子器件很近，其溫度可能影響無人機(jī)的控制操作，團(tuán)隊(duì)成員決定在發(fā)動(dòng)機(jī)和電子設(shè)備之間放置一層絕緣層。

目前，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅開展了部分燃燒試驗(yàn)，“螢火蟲”距離真正投入飛行測試可能還要一年之久。半無人機(jī)半導(dǎo)彈，“螢火蟲”或是全新高速軍用無人機(jī)的開端。