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[心得交流] 垂直起降飞行器设计方案盘点(四)

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发表于 2019-11-19 09:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 有容乃大 于 2019-11-19 09:46 编辑

垂直起降飞行器设计方案盘点(四)
有容乃大

引言
  本篇列出欧洲空客公司曾公布的两种完全不同的方案:多套电机专用驱动可倾斜升力旋翼/螺旋桨加固定翼设计方案Vahana,以及最近的多旋翼直升机方案cityArbus。Vahana方案特点是:在由垂直起降模式变为水平飞行模式过程,驱动电机轴的方向与固定翼绑定一起改变; 而cityArbus则完全放弃固定翼,回归到多旋翼直升机方案。
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7  欧洲空客 电动空中出租车Vahana
发布方式时间:网上报导,模拟图,试飞图2017-18年。
方案外形图:
模拟图


试飞图



方案概述(按图):
垂直起降模式:靠固定在前后可倾斜转动固定翼上的共8组3桨叶旋翼(电动,轴可以随固定翼改变倾角,在垂直起降时轴垂直向上;水平飞行时轴改为水平)平衡整机重力。垂直起降中,前后固定翼面均处于垂直状态。
水平飞行模式: 固定翼为鸭式布局主翼加上前翼; 水平飞行时靠前部翼,以及后翼产生的升力平衡总重力;而靠前后翼上安装的共8套电动水平驱动螺旋桨(即原来垂直起降的旋翼)产生的推力来平衡整机飞行阻力。

技术数据
  总起飞重量: 不详。
  有效载重:  载2人 (1名乘客加行李) 约75x2+20=170 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,可按图估计。

点评
  亮点 采用全电动驱动,用同一组电机实现垂直起降和水平驱动。水平飞行靠固定翼产生升力,比直升机方式能效提高。
问题 升力旋翼半径较小,即使专设计制造用于垂直起降,整体垂直起降模式能效(升/功 比)偏低。
      可倾斜固定翼翼面角及升力旋翼轴控制机构复杂。垂直起降/平飞转换操控难度大。
      用同一套旋翼叶片既作为升力旋翼,又作为水平驱动螺旋桨,由于垂直起降时轴向空速很小,而在水平巡航飞行时轴向空速为巡航飞行速度,旋翼叶片设计制造不可能在两种模式获得理想驱动效率,而驱动转矩转速要求也不同,同一电机也很难在两种模式中都达到想驱动效率。结果必须牺牲其中之一。
前途展望 一直未见样机最后成功试飞报导,所有试飞照片均只有垂直升降模式。估计较难按设计实现产品生产和投入市场竞争。而今年5月公司新方案高调登场,乘员数增加到4人,似乎宣告本方案已被放弃。

编号8  欧洲空客 电动空中出租车CityAirbus
发布方式时间:网上报导,实物照片 2019年5月。
方案外形图
发布会现场



飞行模拟图

方案概述(按图):
完全放弃固定翼,回归到四轴多旋翼直升机方案。采用了旋翼置于座舱上部悬挂式,把重心置于旋翼面之下,既利于稳定,又利于乘员上下。下层4旋翼的护圈主要起保护安全作用,也有助于减少水平飞行阻力。
垂直起降模式:靠固定在座舱上部前后共4臂上的共8组3桨叶旋翼(电动)产生的升力平衡整机重力。。
水平飞行模式: 靠前后旋翼差速,控制旋翼面前倾,旋翼的升力垂直分力平衡整机重力,向前的分力来平衡整机飞行阻力。

技术数据
  总起飞重量: 不详。
  有效载重:  载4人 (3名乘客加每人20公斤行李) 约75x4+60=360 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,可按图估计。

点评
亮点 采用全电动驱动,实现了四乘员的电动直升机。比现有直升机简化了机构,降低了噪声。
问题 放弃固定翼,回归四轴多旋翼方案虽然避免了垂直起降固定翼飞行器的模式转换难题,简化了结构和控制,但也放弃了提高水平飞行能效,提高水平航速的追求。对于电动飞机,续航时间和最大航程问题,是无法回避的。在确保安全可控的前提下,飞行器最终的续航时间和航程实际数据,制造运行的经济可行性,才是产品竞争的核心。
前途展望 依靠空客公司的电机效率电池效率和飞机制造综合实力,估计能保证本产品在一定范围运行的经济性。也能为今后更高能效的垂直起降新型飞行器的诞生(不一定在空客公司)提供基础。
            (本篇完)
2019/11/19发表
发表于 2019-11-20 21:02 | 显示全部楼层
发表于 2019-11-28 09:14 | 显示全部楼层
这个设计有科技感
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