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[心得交流] 垂直起降飞行器设计方案盘点(补7)

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发表于 2021-5-31 03:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 有容乃大 于 2021-5-31 04:02 编辑

垂直起降飞行器设计方案盘点(补7)
有容乃大


引言  eVTOL 设计的变形奇葩
月前在搜狐网科技栏看到由极果文化介绍美国创业公司NFT推出的一种eVTOL飞行汽车。有两点特点引起作者注意:
        该垂直起降电动飞机目标用户系私人使用,为使该产品能在收褶机翼及升力旋翼后整机占位与私用小车相当,设计了非常复杂的收褶机构,几乎可与V22的机翼旋翼收褶复杂机构比美。由于所提供图片只有收褶后侧视图,没有展开后俯视图,只有从动态图片能看懂其旋翼及固定翼的转动收褶方式.该设计真可称为eVTOL设计中的变形奇葩。
        该产品虽然已经实现旋翼垂直起降,还要保留地面汽车行驶功能,采用轮毂电机技术直接驱动车轮。
特纳入盘点系列,以(补7)专篇介绍,供写出来供国内有兴趣读者参考。

盘点编号:23
设计研究单位:美国  NFT公司
型号名称: Aska
发布及预计推出时间:2021年4月发布,并接受个人用户预订,预计2024年交付。
样机外形图:(据搜狐网上)
图1:地面停放态(侧视)

图2:地面停放态(俯视)

图3:地面展开态(固定翼平飞状)

图4:整机旋翼固定翼收褶展开动态图(可能上传后不能显示动态,可参看新浪博客同名博文)

方案概述(根据各图):
整机设计   采用上单翼和V型尾翼加水平尾翼加6升力旋翼的布局。升力旋翼系统为6轴2翼片电机直驱;其中2轴位于双翼的左右翼前沿,在水平飞行时作为驱动螺旋桨。
  其余4轴升力旋翼分别固定于4条支撑片的端头,而支撑片另一端则两片一组分别固定在机身顶部前后两个固定柱上。前固定点两支撑片可带动各旋翼轴在水平面向前转约120度展开,以及向后转120度收褶;后固定点两支撑片可带动各旋翼轴在水平面向前转约20度的展开,以及向后转20度收褶。
  在飞行时各支撑片固定于展开位置,6轴旋翼轴近似成正6角形分布。垂直起降时各旋翼同时转动,水平飞行时,前后4轴停止旋转,翼片定位。而两机翼上的旋翼随机翼转为水平轴向的驱动螺旋桨。
  左右固定机翼除可向后收褶外,还可以在展开后以翼梁为轴(带电机螺旋桨一起)转动90度。两侧固定于机翼上的电机直驱升力旋翼/螺旋桨,一起随双翼在垂直起降时转为各轴垂直向上,而在水平巡航飞行时转为各轴水平向前。
  可称非典型B型驱动配置 (各升力旋翼只有其中两个随机翼倾转在水平飞行时继续作为螺旋桨驱动工作)。
  机身配有不可收放4轮起落架。可在地面靠直驱轮行驶。
垂直起降模式:机翼展开后,两翼以翼梁为轴转90度使翼面垂直,机翼俩侧2旋翼轴垂直向上,加上展开的4个固定在机身前后右支撑片端固定的共6轴电动2翼片升力旋翼,共同旋转产生的升力平衡整机重力。
水平飞行模式:机翼转回翼面平,机翼俩侧2旋翼轴水平向前成驱动螺旋桨旋转产生拉力平衡整机阻力。各支撑片端的4个升力旋翼不工作,翼片定位;靠固定翼产生升力平衡整机重力。
停放收褶态:机翼转90度翼面平,两翼端部向上反折约180度,接着两翼从靠近根部处向后水平收褶约90度。前后4支撑片连同旋翼同时向后收褶120度及20度。见各附图。

技术数据                       
  总起飞重量:  不详,
  翼展:       不祥;
  有效载荷重:   4座;估计大于380kg;
  巡航速度:     不祥;
  最大航程:     约200 miles ;
  动力装置功率:   电力推动装置系统;功率不祥;  

点评
亮点
        固定翼具有较大展弦比,使得整机平飞升阻比增大,水平飞行能效提高。
        4片展开的升力旋翼支撑片,在平飞时能起到固定翼作用,产生升力。
        地面停放收褶后,占空尺寸在4座机中几乎最小,买足用户存储需求。结构用于海军舰载机有优势。
缺点
        随固定翼倾转的2轴升力旋翼/螺旋桨,无法实现兼顾垂直起降升力旋翼高效和水平驱动螺旋桨高效。这是B类动力配置可倾斜旋翼的通病。
        相对整机展开垂直起降占空尺寸,所用6个升力旋翼半径较小,必然导致升功比不够大,垂直起降能效较低。而在水平飞行时,4/6的升力旋翼及其驱动电机闲置,闲置旋翼翼片如何定位于阻力最小方位,这是A类动力配置的共有问题。
        奇葩的收褶结构,至少需要增加5套电机驱动机构,除双翼以翼梁为轴转90度的驱动电机与飞行控制相关,其余用于驱动前后支撑片收褶,两翼端部收褶的4套电机驱动都与飞行无关。驱动电机机构都增加了整机重量。
        既然有垂直起降功能,地面行驶能力就不是用户刚需,设置轮毂电机技术直接驱动车轮,又进一步增加整机重量。有专业人士指出“飞行汽车”是个伪命题,不知为何NFT公司从参加有关展会的第一第二代设计模型起,就执着于“飞行汽车”概念不放。

前景估计
考虑到该设计的复杂变形机构,以及采用固定翼与升力旋翼一起倾转的工作方式,即便可靠性能够保证,估计由于整机重量较大,造价会较高,而垂直起降能效不够高。宽大机身加上固定在前后4支撑片上的旋翼,以及四个车轮,水平飞行时总阻力截面较大,能效也不够高。估计最终很难实现原来预计的最大航程,产品造价也难以控制在预售宣传的范围内。各国预购者们可能要失望了。(完)
   2021/5/31 发表于新浪博客和中国滑翔网/论坛/硬翼飞行网。


发表于 2021-6-8 05:24 | 显示全部楼层
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