人类发明飞行器至今,对于研制既兼顾直升机持续空中悬停,又能低空低速机动及灵活性,还能兼具固定翼飞机高速飞行及远程巡航的飞行器,一直保持着比较强的热情持续探索中。特别是最近的飞行汽车/eVTOL火爆,出现了三种主要构型,即多旋翼、复合翼和倾转翼构型飞行汽车/eVTOL。
倾转旋翼构型的VTOL飞行器是目前唯一一款符合上述要求且可能用于大规模载人应用的飞行器(多旋翼、复合翼构型还没有规模应用案例),即将直升机的旋翼和固定翼飞机的螺旋桨合二为一:悬停起降时作为旋翼,通过总距和周期变距控制实现直升机模式的垂直起降和低空机动飞行;巡航状态时将旋翼倾转90°转化为螺旋桨,通过转速/总距变化实现固定翼模式的高速前飞。这款已经量产服役的倾转翼飞行器大家对其代号已经是耳熟能详:V22。
倾转旋翼机从概念验证到正式装备服役,历经半个世纪之久,成为美军历史上研制周期最长的现役飞行器,主要原因在于倾转旋翼机的变体飞行模式对倾转旋翼机的气动/结构动力学/飞行力学设计带来极大挑战。倾转旋翼机继承了旋翼机和固定翼优势的同时,也将直升机旋翼和固定翼飞机螺旋桨的不足完全继承,由此带来了倾转旋翼机复杂的旋翼/短舱/机翼气动干扰、气弹耦合动力学等问题 。倾转旋翼机发展历经4个阶段:以 XV-3 为代表的概念验证阶段(1953-1966年),以XV15为代表的演示验证阶段(1966-1981年),以 V-22为代表装备研制及服役阶段(1982-2016年),和以V-280 为代表的改型升级阶段(2017年-至今)。对V22感兴趣的可以参看下面的链接。
鱼鹰发展历程
eVTOLrotor,公众号:eVTOL博士从V22“鱼鹰”来看,eVTOL是“回光返照”?还是“老树新芽”?
倾转旋翼飞行器如此长的研制周期,及高达十几次的坠机事件,说明倾转旋翼机的研制充满风险和调整。为了降低坠机风险,加速整机技术成熟,需要通过大量试验测试。整体的实验测试包括以下三种:
1)零部件级的开发和性能测试,如桨叶降噪测试。
2)关键系统的性能和安全性测试,如旋翼系统的升力/拉力性能、振动等测试。
来源:eVTOL博士