美國陸軍研究實驗室(ARL)宣佈,已試飛一款由3D打印轉子發動機驅動、燃燒噴氣燃料的中型無人機,標誌著為期數年的研究項目告一段落。該項目的目標是為未來無人飛行器提升航程、功率與續航能力。

這架無人機名為VICTOR,是垂直起降(VTOL)飛行器,由陸軍研究實驗室與阿拉巴馬州企業Griffon Aerospace及其他夥伴共同開發。其動力系統採用串聯混合動力架構:發動機不直接驅動螺旋槳,而是帶動發電機,由發電機為無人機的電動馬達提供電力。發動機本身是一台3D打印的轉子發動機,配套一台新的400伏電機-發電機。

陸軍沒有說明此次飛行發生在何時、持續多久,也沒有公佈飛行性能數據。不過,隨公告發布的照片顯示,該系統在阿拉巴馬州亨茨維爾附近進行飛行準備。

VICTOR是“Versatile Intelligence Controlled Tactical Operational Reconnaissance and Attack”的縮寫,屬於Group 3無人機。按照美軍分類,這一級別涵蓋重量不超過約600公斤(1320磅)、飛行高度低於18000英尺的無人機,體積大於步兵班組使用的小型四旋翼,但遠小於“死神”一類的大型無人機。

該發動機燃燒的是“重油”,即陸軍車輛和直升機已經在使用的煤油基噴氣燃料和柴油。目前,大多數中小型無人機發動機針對汽油設計,這意味著部隊在野外必須為無人機單獨攜帶一套燃料供應。讓小型發動機高效燃燒重油並不容易,因為重油不像汽油那樣容易汽化。實驗室研究人員利用燃料流動的計算機建模,並從零開始設計轉子發動機,以改善燃料噴射與汽化,同時減少壓縮空氣和燃料蒸氣的洩漏。

轉子發動機使用旋轉的三角形轉子而非活塞,結構緊湊、運轉平順。該發動機採用風冷,並與新的400伏電機-發電機配對。項目負責人、DEVCOM陸軍研究實驗室的Chol-Bum “Mike” Kweon博士表示,包括3D金屬打印在內的先進製造技術,使團隊能夠根據實驗中的經驗快速重新設計發動機部件,從而設計出風冷發動機,縮小推進系統尺寸並省去液體冷卻劑。

這項工作源自實驗室的“Versatile Tactical Power and Propulsion”項目,也稱VICTOR項目。數年間,該項目涉及30多所大學、13個以上聯邦實驗室和20多家公司,產出數百篇科學論文和數十項專利及專利申請,研究範圍覆蓋燃燒化學、傳感器與控制、材料、電池和混合電動力技術。

Kweon表示,對作戰人員而言,該項目已將研究成果轉移給產業夥伴,供其成熟化並整合為能力,可能使中型無人機具備超視距作戰能力,擴大地面指揮官的覆蓋範圍並降低士兵風險。

Griffon Aerospace此前曾參與類似設計。其Valiant是一款混合電動力垂直起降無人機,配備重油發動機為電動旋翼發電,曾進入陸軍“未來戰術無人飛機系統”競標的最後兩強,該競標旨在替換RQ-7“影子”,但陸軍後來取消了這一項目。

陸軍表示,VICTOR無人機以及後續概念PULSAR將提供給軍事夥伴進行進一步測試與開發。PULSAR設想使用VICTOR機群執行後勤、打擊和偵察任務。Griffon及其他產業夥伴將繼續為其他用途改進該飛行器。