科技云
■本期觀察:強(qiáng)裕功 王紅鏢 何昌明
近年來,電動垂直起降飛行器(eVTOL)逐漸走進(jìn)人們的視野。本期,我們共同關(guān)注3種不同整機(jī)構(gòu)型的電動垂直起降飛行器。
多旋翼eVTOL
多旋翼eVTOL主要依靠多個獨(dú)立旋翼協(xié)同運(yùn)作,實(shí)現(xiàn)垂直起降與飛行,常見構(gòu)型包括4旋翼、6旋翼和8旋翼。
工作時,電機(jī)驅(qū)動旋翼高速旋轉(zhuǎn),通過調(diào)節(jié)各旋翼轉(zhuǎn)速差,控制多旋翼eVTOL的升力、姿態(tài)和方向。
據(jù)悉,這種構(gòu)型的電動垂直起降飛行器安全性較好,即便某些旋翼出現(xiàn)故障,剩余旋翼仍能保證飛行器安全降落。以德國Volocopter公司研發(fā)的VoloCity電動垂直起降飛行器為例。該機(jī)型最大航程35公里,巡航速度110公里/小時,采用可快速更換的電池模組,只需5分鐘就能完成能源補(bǔ)給。
憑借出色的垂直起降和懸停能力,未來多旋翼eVTOL將主要活躍于低空短途場景。例如,多旋翼eVTOL應(yīng)用于城市里,既可以承擔(dān)通勤人員跨區(qū)短途出行,減少擁堵問題,也可融入物流網(wǎng),完成小件物品的即時配送。此外,多旋翼eVTOL如果應(yīng)用于低空旅游領(lǐng)域,還能為游客提供獨(dú)特的觀賞視角。
復(fù)合翼eVTOL
復(fù)合翼eVTOL融合了固定翼飛機(jī)與旋翼飛行器的優(yōu)勢,采用“垂直起降+水平巡航”雙模式設(shè)計(jì)方式——垂直起降階段,分布在機(jī)身四周的旋翼為飛行器提供升力;進(jìn)入水平飛行狀態(tài)后,旋翼停止工作,此時由固定翼產(chǎn)生升力,飛行器切換至類似傳統(tǒng)飛機(jī)的飛行模式。
相比多旋翼eVTOL,復(fù)合翼eVTOL的巡航速度和航程均有所提升,更適配中長途場景,既能承擔(dān)城際或偏遠(yuǎn)地區(qū)的物資運(yùn)輸任務(wù),彌補(bǔ)地面物流的短板,也可以搭載設(shè)備開展大范圍測繪和農(nóng)林巡檢工作。例如,國內(nèi)某航空公司的V2000CG電動垂直起降飛行器,最大航程250公里,巡航速度達(dá)200公里/小時,是全球首款2噸級純電動無人駕駛eVTOL,其運(yùn)載能力等同小型直升機(jī)。如果遇到災(zāi)情等緊急情況,這種復(fù)合翼eVTOL還能幫助工作人員遠(yuǎn)距離投送救援物資、長時間監(jiān)測災(zāi)情等。
傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL
傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL的核心技術(shù),在于其旋翼系統(tǒng)能夠在水平與垂直方向之間靈活傾轉(zhuǎn)。
垂直起降時,其旋翼保持垂直狀態(tài),提供向上升力,使eVTOL具備直升機(jī)般的起降性能;當(dāng)eVTOL水平飛行時,旋翼傾轉(zhuǎn)至水平方向,轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃坡菪龢w機(jī)的拉力模式,從而實(shí)現(xiàn)eVTOL的高速巡航。
憑借出色的垂直起降與高速巡航能力,傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL或?qū)⒊蔀檐娒駜捎玫臒衢T產(chǎn)品。在民用領(lǐng)域,傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL可應(yīng)用于城市間快速運(yùn)輸、跨區(qū)域應(yīng)急救援等;在軍用領(lǐng)域,其可執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸、特種作戰(zhàn)、偵察警戒及醫(yī)療后送等多樣化任務(wù)。
美國V-22“魚鷹”傾斜旋翼機(jī),是此類飛行器的典型代表之一。該飛行器巡航速度446公里/小時,航程超1600公里,最大起飛重量27.4噸,可搭載24名士兵或9噸物資。該飛行器具備遠(yuǎn)程高速靈活的垂直投送能力,適配多種任務(wù)場景。
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