世界风洞发展史（美国昆虫翅鞘4S将进行风洞试验）

1.68米翼展的“昆虫翅鞘”4S是“昆虫翅鞘”5S飞机的1/6缩比模型。

日前，美国“昆虫翅鞘”飞机公司正在同NASA合作测试其研制的非传统垂直起降飞行器——“昆虫翅鞘”4S，该机能够像直升机一样垂直起降，像固定翼一样高速巡航。

公司计划在2017年早期进行“昆虫翅鞘”原型机的风洞试验和自由飞试验，地点将在NASA埃姆斯研究中心。试验获得的气动数据将用于更新预测模型，帮助优化一个5座的空中出租车或者城市通勤飞机设计（“昆虫翅鞘”5S）。

3月29日，“昆虫翅鞘”2S有人驾驶概念验证机在加利福尼亚州霍利斯特首飞。该机起飞后不久，发生了机头急速上仰，然后飞机倒扣快速下降，最终重重摔在地面。所幸的是，飞行员雷耶斯仅受了轻微伤。“昆虫翅鞘”公司希望在NASA开展的“昆虫翅鞘”4S试验也能够解决上述控制问题。

“昆虫翅鞘”4S飞机外形同2S相似，只是采用无人设计。该机采用盒式翼布局，有利于飞机前飞，同时机身左右两侧安装有倾转翼，其上各安装有一副螺旋桨，可提供垂直和水平的拉力。后掠翼安装在前机身靠下位置，面积更大的前掠翼由垂尾支撑，安装在后机身，前后机翼在翼梢处连接。

该机倾转翼安装在驾驶舱后面的中部机身，左右各有一副螺旋桨，由可旋转90度的变速器驱动，在“昆虫翅鞘”2S上其由一台450马力的铃木赛车用发动机驱动。该机的俯仰控制由单独的尾翼或者机头安装的涵道风扇提供。

NASA埃姆斯研制中心负责“昆虫翅鞘”项目的工程师科林·西奥多表示，该机的一个特点是在倾转中央翼上采用开裂式襟翼或副翼。通过改变机翼外形一是可以降低螺旋桨对机翼气动特性的影响，另一方面还可进行滚装控制。对于偏航来说，使用百叶窗或者开裂襟翼、或者调整桨距进行控制。

NASA使用先进数值模拟程序进行了“昆虫翅鞘”悬停和低速前飞的计算，并分析了该机独特的悬停控制系统。研究结果被NASA“旋翼机设计和分析”计划采用，用来评估直升机的悬停设计，辅助计算配平、飞行稳定性和控制参数。

NASA研究发现，“昆虫翅鞘”4S“俯仰平衡对气动干扰非常敏感，需要谨慎的选择垂直向水平过渡的转换窗口，将重心移到机翼前2英尺可确保产生低头力矩”，西奥多在2016SAE航宇系统和技术大会上表示，“机头安装的升力风扇相比机尾更加高效，同时百叶窗进行悬停控制非常有效。”

尽管初步设计表明，“昆虫翅鞘”4S的垂直飞行动力学特性同传统的直升机相似，前飞特性同固定翼相似，但仍需对俯仰控制高度关注。西奥多表示，“螺旋桨的尾迹对后机翼的气动干扰非常严重。螺旋桨后的高速气流造成后机翼下表面产生低压，导致升力损失，产生抬头力矩。这种现象对中央机翼的迎角和整机的迎角非常敏感。”