中新網3月12日電 據中國國防科技信息網報道，來自英國謝菲爾德大學先進製造研究中心(AMRC)的工程師和波音公司新設計和原型小組合作，已採用先進設計工具和3D打印技術，設計和試製出一個創新性小型無人飛行器，在首次山區測試中，表現良好。

　　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。為了節省材料成本和製造時間，AMRC團隊為每個部件具體設計了增材製造所需結構，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，經常用於空中測量、攝影和環境監測。但其多數的設計非常昂貴，且生産起來非常耗時。

　　AMRC設計和原型小組增材製造開發工程師馬克·科金表示，“通過對FDM工藝能力和相關軟體的了解，我們能夠對設計進行操作，使其包含一些獨特的特徵，並防止在製造過程中變形。”

　　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複雜設計的機翼結構進行改進。一個半硬殼內部結構有助於防止製造過程中的變形，承受飛行中的空氣動力載荷，實現更便捷的集成。科金表示，“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小時內合併到一個單一架構中。在增材製造設計優化之前，這個機身將在120小時內完成生産。”

　　從事具體設計的開發工程師約翰·曼恩稱，“空氣動力性能和FDM製造各種需求的最優配置似乎是混合翼身。此類設計有一些優勢，對這個項目來説，最重要的是它適合採用FDM技術，因為每半個跨度需要平滑的前緣和後緣。”

　　最終的機身設計使所有特徵都在臨界角以下，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，由安裝在機身後部的伺服系統控制的剛性卡入式升降副翼。”該團隊也使用計算流體動力學(CFD)建模，優化所選設計，評估飛行特徵如升力、阻力和入射角範圍內的俯仰力距。

　　AMRC表示，“製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。”

　　在首次位於山峰區的飛行測試中，這架無人機表現出良好的穩定性和低氣動噪聲。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後，我們現在正在對機身進行進一步的優化，以納入翼梢小翼和雙涵道風扇推進系統。我們未來的規劃發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製造設計可以進行FDM工藝優化進行了演示。這種僅有建造材料而沒有支撐結構的打印方法，可為專業無人機，如那些用於協助搜索災難區的倖存者無人機帶來時間和成本的巨大節省。(宋文文）