Ewald Schuster的飞马微型涡扇发动机和AV-8B鹞式模型飞机

枫智

Ewald Schuster的飞马微型涡扇发动机和AV-8B鹞式模型飞机

埃瓦尔德·舒斯特（Ewald Schuster）特别钟情于鹞式飞机，早期制作的版本使用的是微型涡喷发动机（如图），后来自制了微型涡扇发动机，使用在鹞式模型飞机上。据说他以前是AMT US的首席工程师。

Ewald Schuster的飞马微型涡扇发动机和AV-8B鹞式模型飞机

埃瓦尔德·舒斯特制作的仿飞马发动机的微型涡扇发动机，


埃瓦尔德·舒斯特在他9岁的时候看到了鹞式飞机，并被它迷住了，在他未来的34年生活中有22年在致力于制作一个全功能的遥控垂直起飞飞机模型。

2011年春天，在加利福利亚沙漠干涸的湖床上，南加州大学（USC）研究室实验他们的全复合材料第三代鹞式飞机，这是在他在几十工程专业学生的帮助下制作的模型飞机。

虽然概念上很简单，但在实际机械中制作是非常难的，舒斯特要在RC模型界创造又一个第一：一个仿制鹞式飞机使用的劳斯莱斯飞马发动机的微型涡扇发动机。作为一个涡扇发动机，相对凉爽的外函道空气可以直接供给给机身下、翅膀、尾部的喷口，而后部推进器的喷嘴需要耐高温材料。

他制作的第一个模型，是14岁的时候制作的1:10的鹞式，使用了活塞发动机做动力的函道风扇，它飞不起来。18岁的时候，他制作了第二个，一个4公斤，1:8比例，使用甲醇发动机的函道风扇的飞机。它打开全油门，只能托起本身，没有其他动力向前飞行或安装其他机载设备。“这是一个8年的项目”他说的。

在29岁的时候，舒斯特开始制作他的第三个鹞式，1:6比例的模型，能够完全仿真的东西，具有推力矢量特性。第二个没有足够的力量，他觉得做的更大一些，效率会更好。他知道他要模仿飞马发动机，具有风扇的涡扇发动机，输出功率喷嘴，具有姿态控制功能，和独立的后管道导管。

像飞马发动机一样，他也会遇到很到技术上的难题，而在当时，RC模型市场上，没有一款微型涡扇发动机，他只能自己来制造。

他买了一个现成的JPX微型涡喷发动机，但他举得推重比太差，所以他把它拆开，重做了一切，用钛做热的部分，镁做冷的部分。在制作中，他学会了很多关于平衡和涡喷发动机的知识，比如振动和轴承负荷等。

他选择了与飞马发动机相近的内部架构，以满足他的推力需求。一个风扇，一个离心式压气轮（汽车涡轮增压器，唯一的现成组件），镍合金燃烧室，两个镍合金涡轮，在同轴上，有一组连接压气机和后方涡轮，另一组连接风扇。风扇输出的空气流向前关节喷嘴和姿态控制喷嘴，以及后方。

在8年的开发时间里，他发现一个关键点，就是涡轮转子尺寸和涡轮温度，在第一个发动机上，动力涡轮太小，整个发动机背部都是红彤彤的热。动力涡轮需要更大的缓解压力，太大，温度就太凉，太小，就太热。比较幸运的是，制作的第二台发动机就大小合适了。因为大小不同，发动机需要3:1的函道比来进行姿态控制功能，而真正的飞马发动机是1.2的函道比。

舒斯特说，高压涡轮后面约650℃是正常的，此时燃烧室内的温度可以达到2000℃。1:6比例的飞马发动机能产生40磅（0.178kN）的推力，此时燃油消耗0.53升/分钟，这个消耗量只相当于涡喷发动机的一半。

关于发动机的寿命，舒斯特说，这是一个相对的概念。他通过发动机运行超过380升的燃料，拆开后并没有看到退化。“如果使用保持在一个合理的水平，很难分辨它的极限是多少”他说。“在轴承和发动机部件磨损之前，人们通常会先摔坏他们的飞机。”

像其他微型涡喷发动机制作者一样，舒斯特使用陶瓷球轴承和含5%润滑油的混合油燃料。发动机全速运行时高速轴转速达到100000rpm，此时风扇转速为32000rpm。另外，舒斯特还做过一个高速的发动机，直径2.5英寸的涡喷发动机，怠速时60000rpm，全速时240000rpm。

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舒斯特（中间男人）与南加州大学的学生

舒斯特此前曾经为好莱坞制作过特效，把自己的才华发挥在像《泰坦里克号》、《银河任务》等电影里，20世纪90年代中后期，因为电脑特效的突起，而终结了这项工作。

后来到南加州大学向教授问一些关于他的发动机的建议，感动的是，学校给了他一个制造车间的工作，他在那里工作了5年。

工作一段时间后，舒斯特在2004年回来，组织几十个学生中的创新人才，制作和测试要是飞机。包括控制系统的开发，飞行特性研究和复合材料机身的工作。小组通过使用电动马达加吊绳上的测试，在一系列首飞中，解开了很多技术难题。

他们想通过风洞或绑在汽车顶上来测试，不过这些太复杂。其他测试还包括增加机身降落伞，为9.5公斤的空载飞机上增加1.4公斤的负重等。它可以真实飞起来，并尝试空中悬停，第二困难的任务就是从悬停进入向前飞行。每次成功飞行都为舒斯特带来快乐。

舒斯特现年43岁（2010年），坦言“我的一生都在这个上面了”。以后可能把经验整理成书，带着自己的鹞式飞机参加一些国际模型展，带着飞机去拍电影等。

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（资料来源于2010年的《FLIGHT INTERNATIONAL》，能力有限，翻译错误请包涵）