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电动垂直起降技术的来龙去脉

来源:bwin地址作者:bwin唯一地址 日期:2022-10-03 11:26:30 浏览: 11

  内燃活塞发动机为重于空气的航空器提供了必需的动力,使其在天空中飞翔成为了现实。

  早期航空器根据起飞降落方式,就已经分为固定翼飞机和直升机两类。固定翼飞机由机翼产生升力,依靠跑道起飞降落;直升机由旋翼产生升力,可不依靠跑道垂直起飞降落。

  直升机垂直起降依靠的是旋翼技术。旋翼技术基本原理与固定翼飞机相同,可理解为旋转的机翼。但由于旋翼即要提供直升机的升力,同时又是直升机的操控机构,因而旋翼的结构十分复杂,技术难度非常大。

  航空动力技术的第二次革命:涡轮喷气发动机为航空器提供了更加强大的动力能源,使固定翼飞机和直升机的起飞重量、飞行速度和航行里程都有巨大的提高。但是,在航空器的综合性能上,固定翼飞机更加依赖于机场跑道,而直升机的飞行速度受到较大的限制。

  倾转旋翼机:是将旋翼设计为起降和飞行两种状态,起降时旋翼提供升力垂直起降,飞行时旋翼倾转成为拉力螺旋桨推进飞机飞行。

  垂直起降飞机:美国的F35b战斗机为了实现垂直起降,采用了发动机喷管向下偏转的模式,再加上升力风扇和调姿喷管来提供足够的升力。F-35B战斗机一共有四个喷口。机身中轴线上的两个喷口提供主要升力(约91%),机翼下方的两个喷口提供较小推力,用于平衡以及姿态调整。尾喷口喷出的是高温燃气,其他三个喷口喷出的都是冷空气。

  F35b平飞时,升力风扇与主发动机脱开不工作,主发动机仅用来提供平飞时的向后推力。当垂直起降时,升力风扇上方和下方的盖板打开,离合器将升力风扇与传动轴连接起来,主发动机的低压涡率直接传递到升力风扇上,驱动升力风扇旋转,从风扇上方的进气口吸取空气并喷向下方,提供升力。

  航空动力技术第三次革命:航空电气化促进了电推进技术发展,为航空器在降低燃料消耗、加强噪声控制、减少污染排放等方面提供了有效的技术支持。在垂直起降技术方面,分布式电推进技术推动了电动垂直起降(eVTOL,electric vertical take-off and landing)技术的创新。

  Electric VTOL News网站()将eVTOL飞行器分为:倾转旋翼类、飞行摩托类、垂直起降固定翼类、多旋翼类和电动直升机类等五种类型。其中,飞行摩托类多是小型多旋翼机型,可并入多旋翼类。

  电动直升机类:并没有改变用旋翼技术作为垂直起降技术,只是在旋翼驱动上采用了电推进技术。

  多旋翼类:改变了直升机单旋翼(或共轴双旋翼)技术,采用分布式电推进技术将单一旋翼分解为多个小的旋翼,使原旋翼结构大为简化。多旋翼技术在民用无人机市场得到迅速应用普及,成为了一种新型的电动垂直起降技术。

  垂直起降固定翼类:是将多旋翼技术与固定翼技术组合在一起,垂直起降时多旋翼部分工作,飞行时固定翼部分工作。

  倾转旋翼类:采用多旋翼技术垂直起降,飞行时倾转部分(或者全部)多旋翼推进飞行器。

  综上可见,电动垂直起降技术源于直升机旋翼技术,现在采用了分布式电推进技术,使其发展成为了多旋翼技术。目前,多旋翼技术已经在轻小型无人机上得以广泛应用,证实了垂直起降性能的优势。接下来,多旋翼技术将向大型航空器方面发展,很有希望成为垂直起降技术的发展趋势,从而取代直升机旋翼技术。

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