本屆直博會上,一款國產(chǎn)傾轉(zhuǎn)旋翼機的模型引起了許多人的注意,它的設(shè)計可以說是顛覆性的。
首先,這款旋翼機采用電力推進,一共裝有16個螺旋槳!它們密密麻麻布滿了飛機的前后兩個機翼。除了提供飛機前進的動力,也可以讓飛機垂直起降。
第二就是飛機的機翼可以傾轉(zhuǎn)角度,在起降的時候機翼和地面垂直,螺旋槳豎起,提供給飛機向上的升力,在進入平飛狀態(tài)后,機翼變得和普通機翼一樣與地面平行,螺旋槳推動飛機前進。
這一點上看,它的原理和美國的“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機相似。
據(jù)介紹,這是一款電驅(qū)動多槳傾轉(zhuǎn)高速旋翼飛行器,綜合利用了傾轉(zhuǎn)機翼與分布式電驅(qū)動概念,來實現(xiàn)600千米/小時以上飛行速度。
不同的是,在16個螺旋槳中,有12個只在起降的時候使用,在飛行狀態(tài)中,這12個螺旋槳的槳葉會折疊起來,以減輕飛機飛行時的阻力。
老實說,剛剛看到這個設(shè)計時,還是覺得既震撼又有些不靠譜的,這么多螺旋槳堆到一架飛機上,不是開玩笑嗎?
但是細細品味它的設(shè)計思路,發(fā)現(xiàn)事情并不是想象的那樣簡單。
美國V22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼飛機。
這款電驅(qū)動多槳傾轉(zhuǎn)高速旋翼飛行器,對標的就是美國的V22“魚鷹”飛機。
我們知道“魚鷹”兼具直升機的垂直起降能力,又有固定翼飛機的高速大航程和較強的運載能力,其性能越來越被美軍重視,并且在實戰(zhàn)中也充分證明了自己。
和許多人的固有印象不同,“魚鷹”的安全性很高,遠遠超出直升機,每飛行小時的事故發(fā)生率只有海軍陸戰(zhàn)隊其它飛機的一半,它已經(jīng)是美軍最安全的旋翼機。
既然“魚鷹”性能如此好,為何世界其它國家沒有發(fā)展同類型的旋翼機呢?
“魚鷹”的結(jié)構(gòu)概要圖。
答案很簡單,“魚鷹”的傾轉(zhuǎn)旋翼設(shè)計太復(fù)雜了,尤其是機械傳動部分,機身上的可動部件之多,堪稱飛機之最,不但主翼可以旋轉(zhuǎn),吊艙可以傾轉(zhuǎn),連旋翼葉片也可以折疊。所以制造、裝配、保養(yǎng)的難度都很大。換句話說,如果工藝不過關(guān),“魚鷹”這種傾轉(zhuǎn)旋翼機的安全性就令人擔(dān)憂。
所以,這款國產(chǎn)電驅(qū)動多槳傾轉(zhuǎn)高速旋翼飛行器就瞄準了兩點,第一是希望獲得“魚鷹”的性能,第二是摒棄它過于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
這也是它選擇電驅(qū)動的最主要的原因。
由于采用電驅(qū)動方式,沒有復(fù)雜的機械傳動,維護更加便捷。
因為電驅(qū)動的優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單,每個螺旋槳都有一個單獨的電動機,只要有電源、控制裝置就能操作,無需復(fù)雜的機械傳動系統(tǒng)。
即便螺旋槳有16個之多,也能毫無困難地進行實時控制。
此外機翼的傾轉(zhuǎn)應(yīng)該也是采用的電驅(qū)動,因為只需在一個固定軸上轉(zhuǎn)動,結(jié)構(gòu)也比較簡單。
傾轉(zhuǎn)旋翼機“變形”過程。
當飛機起飛升空后,機翼慢慢恢復(fù)水平位置,獲得向前的速度后,為了節(jié)能,就關(guān)掉多余的螺旋槳,采用翼尖四個螺旋槳推進,平飛速度能達到每小時600公里。
不過如果啟動更多的螺旋槳,速度應(yīng)該會進一步提升,從速度上看,已經(jīng)超越了“魚鷹”。
說完了它的優(yōu)點,接下來要談一談這款旋翼機可能會遇到的問題。
首當其沖的當然是能源問題,如果要實用化,用蓄電池為動力就比較勉強,目前世界上已經(jīng)研發(fā)的蓄電池,其能量密度都遠遠小于同質(zhì)量的化石燃料。
巴黎航展上帥出天際的“愛麗絲”,它是全球第一架商用電動飛機的原型機,為一架9座全復(fù)合材料電動支線飛機,由以色列初創(chuàng)公司Eviation研發(fā)。
以色列推出過一款名叫“愛麗絲”的全電動力飛機,它搭載了一塊900千瓦時能量的鋰電池,充滿電之后可以飛行1037公里,時速只有每小時407公里,這架飛機包括駕駛員在內(nèi),只能坐11個人。
900千瓦時的蓄電池已經(jīng)極其巨大,等于10幾輛特斯拉轎車的總電量。
不過折算成汽油,還不到80公斤。
而且就算不斷往上堆電池組,飛機的航程也不會有太大的提升,因為電池組自身的死重太重,會嚴重影響飛機的飛行性能。
所以為了保證正常飛行,這款電驅(qū)動飛機的動力很可能采用燃油發(fā)電,再由電機驅(qū)動螺旋槳。
它的能量轉(zhuǎn)化路徑變成:燃料產(chǎn)生化學(xué)能,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能,機械能轉(zhuǎn)化為電能,電能再度轉(zhuǎn)化為機械能。中間會有不少能量損耗,所以在燃料的使用效率上會比直接燒油的飛機低。
巴黎航展上的“愛麗絲”電動飛機。
其次,雖然繞開了“魚鷹”復(fù)雜的機械傳動系統(tǒng),但是這套電力推進系統(tǒng)的難度也不小。
燃氣輪機加發(fā)電機的重量也是個問題,它對于飛機運載能力和航程會有影響,能不能趕上“魚鷹”,也要打個問號。
畢竟“魚鷹”可以運載32人或者15000磅物資,還能飛1600多公里,帶上副油箱的轉(zhuǎn)場航程近4000公里,這才是它的硬實力。
如果電動的傾轉(zhuǎn)旋翼機不能解決航程和運輸兩大痛點,只是具備垂直起降和高速的能力,那么它的實用性會大打折扣。
不過作為一種新的設(shè)計思路,這款電動傾轉(zhuǎn)旋翼機仍然值得稱道,這種腦洞大開的設(shè)計說不定在將來會成為潮流,當然,這要等到電池技術(shù)獲得突破才行。
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