DARPA取消XV-24A"雷击"验证机项目

2018-05-02 来源: 国防科技信息网 发布:

  极光公司(现波音公司子公司)虽然在2016年3月赢得了XV-24A“雷击”项目的第二和第三阶段合同,但是子承包商霍尼韦尔公司在研发高性能1兆瓦级发电机时遇到了技术瓶颈,使项目在第二阶段难以制造出全尺寸原型机。目前高级研究计划局(DARPA)决定取消项目第三阶段研发和相关飞行试验。

  兆瓦级发电机出现热管理问题

  XV-24A配装了一台罗罗公司AE1107涡轴发动机。该发动机驱动一个装有3台高性能1兆瓦发电机的齿轮箱。该发电机的体积比现役1兆瓦电动机的体积小,效率达到98%(现役电动机只有92%),而且功率密度是现役电动机的5倍。其产生的电能可为24台可变桨距涵道风扇提供能量,其中的18台安装在机身后方的倾转机翼上,6台安装在机身前方的倾转鸭翼上。这种独特的同步发电机可以为电动机直接提供交流电,不需要转换成直流电,进一步降低了发电机的重量。

  霍尼韦尔公司承认在发电机热管理方面遇到了挑战,但也表示该发电机研发取得了“实质性进展”,并将按计划于今年7月在佛罗里达州立大学进行全功率状态试验,以达到技术成熟度6。公司坚称,发电机热管理方面额外的研究工作不是让DARPA取消项目的原因,但也承认发电机问题导致了项目的进度拖延。

  霍尼韦尔公司最早在项目中只是子承包商罗罗公司的下级承包商,其原本计划首先在“铜鸟台”上测试电推进系统。但是当发电机问题持续无法解决时,极光公司直接接手了发电机和“铜鸟台”的管理权,并在波音公司的支持下通过外部专家研究该问题。

  DARPA自身也有问题

  该项目的失败也和DARPA的独特性密不可分。首先,该局的战略优先事项经常发生改变,目前已经转移到高超声速等领域。因此取消XV-24项目可以把经费投入到优先等级更高的项目中。另外,为更好开展技术转化,DARPA一般会在飞行器项目实施飞行验证时引入军方的合作伙伴。但是XV-24项目太过于聚焦先进技术,没有向外界描述该机未来可以承担何种任务。这使项目目前并没有找到军方合作伙伴,下马也算合情合理。

  项目已取得的成果

  2017年4月,极光公司完成了XV-24五分之一缩比验证机的试飞,并达到了数个关键里程碑,例如验证了分布式电推进涵道风扇、同步发电机、倾转机翼/倾转鸭翼系统等。根据DARPA的说法,项目虽然取消但也取得了一些成果,例如在缩比验证机制造过程中,在结构和气动面上使用了3D打印塑料。另外也在验证机上集成了分布式电推进系统。而且缩比验证机也增强了开发气动数据库的方法,在此基础上可以建模未来飞行器的控制系统,并为飞控系统设计提供经验教训。

  XV-24项目将向商业领域开展技术转化

  这不是电驱动X系列飞机遇到的首个挑战。2016年12月,NASA配装锂离子电池的X-57麦斯威尔电动验证机在试验中遭遇毁灭性的失败。NASA不得不对电池进行重新设计,通过提升容量确保在一个电池单元短路时不会波及其他单元。2017年,重新设计的电池通过了安全性测试。这使X-57在今年重返蓝天,也让NASA学习到了宝贵的经验教训。

  DARPA表示,在项目2013年启动时,商业领域就对其技术表现出浓厚的兴趣。目前,极光公司表示已经和DARPA就项目技术向商用方向转化达成了协议。该公司打算把这些技术通过和优步公司的合作应用到商用电动垂直起降出租飞机上。

  极光公司首席技术官Tom Clancy表示,过去几年,极光公司在自主、电动力和垂直起降飞机设计方面投入了大量资金,而这三项技术是电动出租飞机的关键。另外电动飞机领域持续增长的私人投资也加快了点对点垂直起降通勤的应用进程。例如优步计划在2020年早期开展商用电动垂直起降飞机的试验,2023年取得认证。

  Clancy预计,如果经济、技术和政策壁垒被消除,那么商用电动飞机的市场将十分广阔。根据高盛公司的预期,到2035年,全球电动出租飞机的市场将达到700亿美元/年,每年需要制造50000架全新的飞机。

  在XV-24缩比验证机飞行试验中获得的经验可以让极光公司为优步公司快速试飞一架尺寸类似的但技术更加简单的电动垂直起降验证机。虽然DARPA的项目被取消,但是极光公司将保留该缩比验证机,以期通过相关飞行试验支持未来的电动垂直起降验证机的研发。

  XV-24项目在发展兆瓦级混合电推进系统中得到的经验教训将为业界提供很多启示。目前由于电动飞机市场的供应链并不存在,因此很多初创企业都在研发各自的电动机和发电机。但是面向兆瓦或更高等级,研制工作将不会像想象中的那么简单。虽然没有人期待电动飞机的研制会一帆风顺,但是DARPA决定取消XV-24A“雷击”项目确实让工业界看清了严苛的现实,毕竟XV-24A早已成为人们心中开启航空新时代的旗舰机型。