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[心得交流] 垂直起降飞行器设计方案盘点(三)

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发表于 2019-9-12 16:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
垂直起降飞行器设计方案盘点(三)
有容乃大

引言
  本篇列出两种:多套电机专用驱动升力旋翼加固定翼,另设专用水平飞行驱动螺旋桨的垂直起降飞行器设计方案。其方案特点与上篇盘点3,4号方案不同的是:在由垂直起降模式变为水平飞行模式过程,两类驱动电机轴的方向都不需要作改变。 其中5号方案出自著名的美国波音公司,网上资料图片只提供了局部外形,与有较完整图形6号方案特点相似,故一起盘点。网上报道的类似设计还有美国Uber公司发布的电动垂直起降飞机效果图,将另行讨论。
受手头资料所限,各篇中提供所收集到的部分技术数据极为有限。最后的点评仅供参考。欢迎读者补充数据和给出评论。

编号5  美国波音 电动垂直起降飞机
发布方式时间:2019/1/13 Yahoo网报道了验证机首次成功试飞。
获投资情况:不详
方案设计图:网上公开的试飞在地面图片,只有局部。可明显看出座舱内是模型人。很难看清整体结构。


方案概述(按局部图大致分析):
垂直起降模式:靠固定在左右两列支架上的,每列前后3组共6轴(2x3)每轴2叶片电动升力旋翼旋转产生升力,平衡重力。该支架似乎是靠前后小翼与机身连接,位于主翼之下。机身后部电动水平驱动螺旋桨不工作。
水平飞行模式: 固定翼为常规布局;靠机身后部电动水平驱动螺旋桨(4桨叶)的推力来平衡整机飞行阻力;靠中部固定翼,配合前部小固定翼以及水平尾翼产生的综合升力平衡重力。各升力旋翼不工作。

技术数据
  总起飞重量: 不详
  有效载重: 500磅 按座舱估计载2人 (自动驾驶) 约75x2=150 kg。
  巡航(或最大)速度:  不详。
  航程: 不详。
  悬停功率:  不详。
  巡航功率:  不详。
  尺寸:   不详。

点评
  特点 分别使用专门升力旋翼和推进螺旋桨,各自独立电机驱动。在由垂直起降模式变为水平飞行模式过程,两类驱动电机轴的方向都不需要作改变。各自叶片有可能按其最佳效率设计制造,按其最佳效率转速工作。不需要转换转轴角度的机构。
  问题 升力旋翼半径不够大,整体垂直起降模式能效(升/功 比)低。
      固定翼展弦比还不够大,平飞模式整机升阻比还不够大。
      垂直起降和水平飞行模式分别配用各自驱动电机,增加了整机重量和制造成本。
      升力旋翼及驱动电机设置在附加支架上,增加了整机重量和制造成本和平飞时阻力。不清楚升力旋翼在平飞模式时,如何固定叶片位于前后方向,以尽量减少在平飞时的阻力。
前途展望 据报道今年1月已经成功试飞,实现了无人自动操控下的垂直起飞,悬停,以及着陆。但还没有报道成功进行由垂直起飞到全速水平飞行的更关键的试飞。估计最终在实现预定飞行功能并投入市场后,其关键的垂直起降升/功比,以及水平飞行可实现的升阻比,也就是整机综合能效的高低,将决定其市场竞争最终结果。


编号6  新西兰航空Air New Zealand 电动垂直起降飞机 Cora
发布方式时间:2018 环球网科技报道。
合作情况:与和风航空Zephyr Airworks(其母公司Kitty Hawk)达成战略合作
方案设计图:网上公开效果图。综合各图片可清楚看出整体结构。



方案概述(按图大致分析):
垂直起降模式:靠固定在两翼左右各3列支架(其中1列连接尾翼)上,每列前后2组共12轴(2x3x2)每轴2叶片电动升力旋翼旋转产生升力,平衡重力。机身后部电动水平驱动螺旋桨不工作。
水平飞行模式: 固定翼为常规布局;靠机身后部电动水平驱动螺旋桨(3桨叶)的推力来平衡整机飞行阻力,靠中部固定翼,配合水平尾翼产生的综合升力平衡重力。各升力旋翼不工作。

技术数据
  总起飞重量: 不详
  有效载重: 不详 按座舱估计载2人 (自动驾驶) 约75x2=150 kg。
  巡航(或最大)速度:  177km/h。
  航程: 不详。
  悬停功率:  不详,(电机功率522kW)。
  巡航功率:  不详。
  尺寸:   不详。

点评
  特点 分别使用专门升力旋翼和推进螺旋桨,各自独立电机驱动。在由垂直起降模式变为水平飞行模式过程,两类驱动电机轴的方向都不需要作改变。各自叶片有可能按其最佳效率设计制造,按其最佳效率转速工作。不需要转换转轴角度的机构。
问题 升力旋翼叶片半径较小,特别是中间圆盘过大,致使叶片展弦比过小,整体垂直起降模式能效(升/功 比)低。
      固定翼展弦比还不够大,平飞模式整机升阻比还不够大。
      垂直起降和水平飞行模式分别配用各自驱动电机,增加了整机重量和制造成本。
      升力旋翼及驱动电机设置在附加支架上,增加了整机重量和制造成本和平飞时阻力。不清楚升力旋翼在平飞模式时,如何固定叶片位于前后方向,以尽量减少在平飞时的阻力(从第二张图看,水平飞行时升力旋翼叶片不动,但并未都处于前后方向。
前途展望 据2018年报道:和风航空表示到2019年,将有20架Cora飞行汽车在新西兰运营,并希望能够将房屋的屋顶或停车场等空间改造成可供起飞和降落的“垂直港口”。但至今未见任何后续相关报道。估计最终在实现预定飞行功能并投入市场后,其关键的垂直起降升/功比,以及水平飞行可实现的升阻比,也就是整机综合能效的高低,将决定其市场竞争最终结果。
            (本篇完)
2019/9/12发表
发表于 2019-9-12 16:25 | 显示全部楼层
发表于 2019-10-26 00:12 | 显示全部楼层
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