NASA 工程师测试 Ingenuity 直升机旋翼的后继产品

独创号火星直升机比任何人所希望的都更加成功,其持续时间远远超出了最初计划的五次飞行。这架小型直升机最近完成了第 66 次飞行,甚至还经受住了火星的严冬。随着它的成功,美国宇航局现在正在研究为未来的火星任务提供更多直升机的可能性,该机构的喷气推进实验室(JPL)最近分享了其新火星直升机硬件测试的内部情况。

这是 NASA 的 Ingenuity 火星直升机由 Mastcam-Z(毅力号火星车上的一对可变焦相机)拍摄的特写镜头。这张照片拍摄于 4 月 5 日,即任务的第 45 个火星日(sol)。
NASA 的 Ingenuity 火星直升机由 Mastcam-Z(毅力号火星车上的一对可变焦相机)拍摄的特写镜头。这张照片拍摄于 4 月 5 日,即任务的第 45 个火星日(sol)。 NASA/JPL-加州理工学院/ASU

在火星上驾驶直升机面临的最大挑战之一是极其稀薄的大气层,其密度仅为地球的 1%。这意味着直升机必须排出大量空气才能保持在高空,需要旋转速度非常快的大型旋翼。喷气推进实验室的工程师一直在试验一种新的转子设计,该设计可以以接近音速的速度旋转,并在模拟器空间中进行了测试,该模拟器空间可以重现类似火星的极冷和低压条件。

“我们的下一代火星直升机测试实际上是两全其美,”Ingenuity 项目经理兼火星样本回收直升机经理 Teddy Tzanetos 在一份声明中表示。 “在地球上,您拥有测试新飞机部件时所希望的所有仪器和即时动手操作。在火星上,你拥有真正的地外条件,这是你在地球上永远无法真正重现的。”

旋翼桨叶由碳纤维制成,甚至比“独创”号上使用的桨叶还要长,新设计使其更坚固,因此应该能够支撑更大的直升机。更快地旋转这些旋翼有助于它们移动更多的空气,但是,它也会产生湍流,从而导致直升机倾斜。出于这个原因,工程师们在提高转子速度时非常小心——无论是在地球上的新测试还是在火星上的“独创”号上。

“我们将叶片旋转至 3,500 rpm,这比 Ingenuity 叶片的转速每分钟快 750 转,”喷气推进实验室样品回收直升机副测试指挥泰勒·德尔·塞斯托 (Tyler Del Sesto) 说道。 “这些更高效的刀片现在不仅仅是一个假设的练习。他们已经准备好起飞了。”

有了这些新数据,工程师们现在可以开发“独创”号的继任者,尽管任何新设计在准备运送到这颗红色星球之前都需要进行更多的测试。

“这些数据对于微调我们旋翼飞行器在火星上的行为的空气力学模型非常有用,”喷气推进实验室的独创号首席工程师特拉维斯·布朗说。 “在地球上,此类测试通常在前几次飞行中进行。但这不是我们飞行的地方。当你在距离最近的维修店那么远的地方操作时,你必须更加小心,因为你没有任何重来的机会。”


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