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16个螺旋桨!"中国版鱼鹰"设计时速超600公里,却有两难题待解决

2019-10-13 21:37:50 来源: 网易谈兵 举报
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本届直博会上,一款国产倾转旋翼机的模型引起了许多人的注意,它的设计可以说是颠覆性的。

首先,这款旋翼机采用电力推进,一共装有16个螺旋桨!它们密密麻麻布满了飞机的前后两个机翼。除了提供飞机前进的动力,也可以让飞机垂直起降。

第二就是飞机的机翼可以倾转角度,在起降的时候机翼和地面垂直,螺旋桨竖起,提供给飞机向上的升力,在进入平飞状态后,机翼变得和普通机翼一样与地面平行,螺旋桨推动飞机前进。

这一点上看,它的原理和美国的“鱼鹰”倾转旋翼机相似。

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据介绍,这是一款电驱动多桨倾转高速旋翼飞行器,综合利用了倾转机翼与分布式电驱动概念,来实现600千米/小时以上飞行速度。

不同的是,在16个螺旋桨中,有12个只在起降的时候使用,在飞行状态中,这12个螺旋桨的桨叶会折叠起来,以减轻飞机飞行时的阻力。

老实说,刚刚看到这个设计时,还是觉得既震撼又有些不靠谱的,这么多螺旋桨堆到一架飞机上,不是开玩笑吗?

但是细细品味它的设计思路,发现事情并不是想象的那样简单。

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美国V22“鱼鹰”倾转旋翼飞机。

这款电驱动多桨倾转高速旋翼飞行器,对标的就是美国的V22“鱼鹰”飞机。

我们知道“鱼鹰”兼具直升机的垂直起降能力,又有固定翼飞机的高速大航程和较强的运载能力,其性能越来越被美军重视,并且在实战中也充分证明了自己。

和许多人的固有印象不同,“鱼鹰”的安全性很高,远远超出直升机,每飞行小时的事故发生率只有海军陆战队其它飞机的一半,它已经是美军最安全的旋翼机。

既然“鱼鹰”性能如此好,为何世界其它国家没有发展同类型的旋翼机呢?

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“鱼鹰”的结构概要图。

答案很简单,“鱼鹰”的倾转旋翼设计太复杂了,尤其是机械传动部分,机身上的可动部件之多,堪称飞机之最,不但主翼可以旋转,吊舱可以倾转,连旋翼叶片也可以折叠。所以制造、装配、保养的难度都很大。换句话说,如果工艺不过关,“鱼鹰”这种倾转旋翼机的安全性就令人担忧。

所以,这款国产电驱动多桨倾转高速旋翼飞行器就瞄准了两点,第一是希望获得“鱼鹰”的性能,第二是摒弃它过于复杂的结构。

这也是它选择电驱动的最主要的原因。

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由于采用电驱动方式,没有复杂的机械传动,维护更加便捷。

因为电驱动的优点就是结构简单,每个螺旋桨都有一个单独的电动机,只要有电源、控制装置就能操作,无需复杂的机械传动系统。

即便螺旋桨有16个之多,也能毫无困难地进行实时控制。

此外机翼的倾转应该也是采用的电驱动,因为只需在一个固定轴上转动,结构也比较简单。

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倾转旋翼机“变形”过程。

当飞机起飞升空后,机翼慢慢恢复水平位置,获得向前的速度后,为了节能,就关掉多余的螺旋桨,采用翼尖四个螺旋桨推进,平飞速度能达到每小时600公里。

不过如果启动更多的螺旋桨,速度应该会进一步提升,从速度上看,已经超越了“鱼鹰”。

说完了它的优点,接下来要谈一谈这款旋翼机可能会遇到的问题。

首当其冲的当然是能源问题,如果要实用化,用蓄电池为动力就比较勉强,目前世界上已经研发的蓄电池,其能量密度都远远小于同质量的化石燃料。

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巴黎航展上帅出天际的“爱丽丝”,它是全球第一架商用电动飞机的原型机,为一架9座全复合材料电动支线飞机,由以色列初创公司Eviation研发。

以色列推出过一款名叫“爱丽丝”的全电动力飞机,它搭载了一块900千瓦时能量的锂电池,充满电之后可以飞行1037公里,时速只有每小时407公里,这架飞机包括驾驶员在内,只能坐11个人。

900千瓦时的蓄电池已经极其巨大,等于10几辆特斯拉轿车的总电量。

不过折算成汽油,还不到80公斤。

而且就算不断往上堆电池组,飞机的航程也不会有太大的提升,因为电池组自身的死重太重,会严重影响飞机的飞行性能。

所以为了保证正常飞行,这款电驱动飞机的动力很可能采用燃油发电,再由电机驱动螺旋桨。

它的能量转化路径变成:燃料产生化学能,化学能转化为机械能,机械能转化为电能,电能再度转化为机械能。中间会有不少能量损耗,所以在燃料的使用效率上会比直接烧油的飞机低。

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巴黎航展上的“爱丽丝”电动飞机。

其次,虽然绕开了“鱼鹰”复杂的机械传动系统,但是这套电力推进系统的难度也不小。

燃气轮机加发电机的重量也是个问题,它对于飞机运载能力和航程会有影响,能不能赶上“鱼鹰”,也要打个问号。

毕竟“鱼鹰”可以运载32人或者15000磅物资,还能飞1600多公里,带上副油箱的转场航程近4000公里,这才是它的硬实力。

如果电动的倾转旋翼机不能解决航程和运输两大痛点,只是具备垂直起降和高速的能力,那么它的实用性会大打折扣。

不过作为一种新的设计思路,这款电动倾转旋翼机仍然值得称道,这种脑洞大开的设计说不定在将来会成为潮流,当然,这要等到电池技术获得突破才行。

李曦 本文来源:网易谈兵 责任编辑:李曦_NN2587
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