搜索
微信公众号: paracncom
查看: 92|回复: 1

[心得交流] 垂直起降飞行器设计方案盘点(补3)

[复制链接]
发表于 2020-9-15 09:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
垂直起降飞行器设计方案盘点(补3)
有容乃大


引言
  (补2)中盘点了两种国产电动可垂直起降,靠固定翼平飞的小型无人机产品。结尾曾提到:国内无人机企业所采用的垂直起降四轴(电动)升力旋翼加(油动或电动)推力螺旋桨固定翼飞机的简单1+1方案,尽管存在若干缺陷不足,在小型无人机实际产品上已经取得初步成功。该类方案能否直接应用到起飞重量大一两个数量级的载人飞机,值得关注。
  6月24日见新浪网科技综合有关“吉利旗下飞行汽车亮相”报导;最近在深圳无人机大会发布的“400公斤级大型垂直起降智能飞行器——V400信天翁”,提供了两个较大载重型号的设计方案。作者觉得具有类似亮点和问题。一并在本文做以下简单盘点,供有兴趣读者参考。

编号17 吉利科技集团 太力飞车TF-2A
产品发布时间:  2019年12月中旬缩比验证机已经成功进行了试验首飞,2020年6月24公布原型机,并预告TF-2A全尺寸原型机即将问世(至今未见)。
产品外形图:(据网上)


方案概述(按图):
整机采用上单海鸥翼和H型尾翼的组合布局。垂直起降8轴(电动)升力旋翼与水平飞行(电动)3桨叶推力螺旋桨两套动力系统驱动各自独立工作方案。采用双杆连接机翼和双垂直尾翼,两翼再加双支撑连杆,共4支撑杆8旋翼结构。机身配有三点轮式起落架。
垂直起降模式:靠固定在机身左右两边固定翼下各两根支撑杆上,机翼前后的共8轴电动双翼片旋翼旋转产生的升力平衡整机重力。(见图片)。机身尾部3桨叶推力螺旋桨不工作。
水平飞行模式: 8轴电动双翼片旋翼旋停止工作;机身尾部推力螺旋桨(电动)工作产生推力平衡整机阻力。靠固定翼产生升力平衡整机重力。
技术数据  (按网上报导)
  总起飞重量:  1200kg                             
  有效载荷重:    200kg (两名乘员)               
  巡航速度:     180km/h
  最大航程:     100km
  动力装置:   全电动               
  悬停功率:   不详                  
  巡航功率:  不详                  
  尺寸:       不详。

点评
亮点:8垂直轴(电动)双翼片升力旋翼解决了1200kg垂直起降功能。
固定翼加水平驱动和流线型机身使得水平飞行速度及能效远高于普通多轴旋翼电动载人飞机。
双套动力驱动可各自独立受控工作,使得由垂直起降到水平飞行的转换过程得以实现。

问题:升力旋翼相对直径不够大,翼片展弦比不够大,使得升力旋翼在垂直起降中能效不够高,只能靠增加轴数和驱动功率实现所需悬停升力,悬停升功比与同起飞重量高效直升机旋翼相比定会小不少。
   水平飞行模式中,不工作的升力旋翼各翼片如何固定于最小阻力位置问题似乎并未解决。升力旋翼及电机支撑杆结构增加了整机总重及固定翼飞行模式的阻力,减少了水平飞行能效。导致有效载荷比较小,续航时间和里程问题难以解决。估计也是该型号实体机一直未见试飞成功的原因。

编号18 上海 峰飞航空科技 V400信天翁 无人机
产品发布时间:  2020年9月13日上午在深圳2020世界无人机大会展会上作了全球首发。
产品外形图:(据网上)


方案概述(按图):
整机采用鸭式布局,垂直起降8轴(电动)升力旋翼加前后双水平拉推力螺旋桨两套动力系统驱动,各自独立工作方案。采用双连杆连接机身左右两边固定翼及前鸭翼,连杆上加8旋翼结构。有两个动力版本可供选择:纯电动版和混动力版。
垂直起降模式:靠固定在机身左右两边固定翼及前鸭翼上两根支撑杆上前后共8轴电动双翼片旋翼旋转产生的升力平衡整机重力。(见图片)。机身头尾部的拉力推力螺旋桨不工作。
水平飞行模式: 8轴电动双翼片旋翼旋停止工作;机身头尾部的拉力推力螺旋桨工作产生推力平衡整机阻力。靠固定翼产生升力平衡整机重力。
技术数据  (按网上报导)
  总起飞重量:  400kg                             
  有效载荷重:    100kg                 
  巡航速度:     不详
  最大航程:     300km (全电动),1000km(混合动力)
  动力装置:   两种型,全电动版及混动力版               
  悬停功率:   不详                  
  巡航功率:  不详                  
  尺寸:       机身长度6.67米、高度1.11米,机翼翼展9米、机翼面积4.66平方米。

点评
亮点:鸭式布局,使得固定在双支撑连杆上8垂直轴(电动)双翼片升力旋翼解决了400kg垂直起降功能。
大展弦比固定翼加带前后水平驱动小阻力截面流线型的机身,使得水平飞行速度特别是能效(升阻比)远高于普通多轴旋翼电动无人机。
双套动力系统驱动可各自独立受控工作使得由垂直起降到水平飞行的转换过程得以实现。
具有两种动力版本。混合动力版本增大了航程及续航时间。

问题:升力旋翼相对直径不够大,翼片展弦比不够大,使得升力旋翼在垂直起降中能效不够高,只能靠增加轴数和驱动功率实现所需悬停升力,悬停升功比与同起飞重量高效直升机旋翼相比定会小不少。
   水平飞行模式中,不工作的升力旋翼各翼片如何固定于最小阻力位置问题似乎并未解决。升力旋翼及电机支撑杆结构增加了整机总重及固定翼飞行模式的阻力,减少了水平飞行能效。导致有效载荷比较小,纯电动方案的续航时间和里程减小。
   小的机身截面虽然减少了水平飞行阻力,但造成载荷尺寸及装卸方便性大受限制。无法直接应用于该公司宣布的未来载人做城市交通的目的。

后记
   国内企业在电动垂直起降用固定翼平飞的较大载重无人机产品,包括用于载人型号飞行器方面进行了多种探索努力,值得鼓励。对国内企业产品作盘点点评的目的是为了助力相关企业最终攻克技术课题。作者此前文中已经就相关课题提出过四条技术实施要点,并已有相应技术实施设计方案。在此重申:非常愿意和相关企业(包括已有企业和初创企业)有共同追求的技术专业人员以电子邮件方式作具体技术交流,来信必复。

(本篇完)2020/9/14

发表于 2020-9-25 06:02 | 显示全部楼层
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

小黑屋|滑翔网PARACN ( 粤ICP备13044421号 )

GMT+8, 2020-9-25 17:08

网站事务联系:service@paracn.com   微信公众号: paracncom

Discuz! | PARACN.COM 滑翔网PARACN © 2006-2015  

快速回复 返回顶部 返回列表