世界首架喷气式3D打印遥控飞机完成首飞

马赫倡议团队完成世界首架喷气式3D打印遥控飞机首飞。该机型Kingchaser重约9公斤,目标速度0.8马赫,旨在打破保持9年的吉尼斯纪录。其采用PPS-CF材料解决耐热问题,并配备高扭矩伺服器以应对高速操控需求。

由“马赫倡议”(The Mach Initiative)团队研发的世界首架搭载喷气式轮机的3D打印遥控飞机 Kingchaser 已完成首次飞行。该机型以0.8马赫的速度为目标,旨在打破德国飞行员尼尔斯·赫布里希(Neils Herbrich)保持9年的吉尼斯世界纪录。

改用PPS-CF材料解决翘曲问题

从原型到喷气动力:模块化设计的演进

该项目始于微型原型机 Kinglet,其结构主要由 PETG、PET-CF 及部分 PLA 材料制成。出于安全与成本考量,Kinglet 未采用喷气式轮机,而是使用电气管式风扇(EDF)作为动力替代方案。整个项目采用模块化设计理念,允许团队快速对各部件进行原型迭代,并在部件损坏时无需更换整体机身即可进行替换。

在 Kinglet 达到预期性能后,团队推出了尺寸不足一米的 Kingfisher。该机型由 Jetcat P60 小型喷气式轮机驱动,可提供 63N·m 的推力,最高速度达 205 英里/小时(330 公里/小时)。尽管该发动机功率不足以冲击世界纪录,但验证了喷气发动机在模型飞机上的可行性。由于 Kingfisher 尺寸更大且承受力更高,团队对设计进行了重大调整:机身主体采用 PETG,发动机外围则使用碳纤维增强 PET-CF(CF-PET-CF),并通过硬件固定发动机及骨架增强结构。

最终形态:Kingchaser 的材料与结构优化

工程师最初计划通过搭载 150Nm 喷气发动机的 Kingfisher MK2 冲击 614 英里/小时(988 公里/小时)的速度纪录,这一目标远超目前世界上最快的电动无人机(434 英里/小时)。然而,团队最终决定制造一架比 Kingfisher 大 20% 的新机型,命名为 Kingchaser,并对设计进行了全面革新。

重约 20 磅(9 公斤)的 Kingchaser 外部构造仍主要使用 PETG,但在发动机外围材料上做出了关键改变:团队放弃了此前使用的碳纤维增强 PET-CF,转而采用聚苯硫醚碳纤维复合材料(PPS-CF)。这一变更是因为 PET-CF 在较大外形下因受热不均导致翘曲。为增强耐热性与结构强度,PPS-CF 表面覆盖多层碳纤维,并使用钢件加固以安装发动机。此外,排气系统增加了隔热保护印记以抵御发动机热量。机身内部的骨架支撑也由原本的定制 CNC 加工零件改为碳纤维棒,从而进一步减轻重量并降低制造复杂度。

航电与控制系统的配置

在电子系统方面,团队配备了专门的飞行控制和航空电子模块。飞机搭载了全仪器航空电子系统,能够尽可能多地收集遥测数据,并配备 FPV(第一人称视角)系统以提升高速飞行时的操控性。鉴于高速移动控制面需要巨大的力量,Kingchaser 使用了扭矩高达 70 公斤-厘米(5.06 英尺-磅)的高扭矩伺服器。

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