涵道风扇eVTOL方案概览(1)

文摘   科技   2024-04-24 19:10   江苏  
涵道动力系统有其自身的魅力和优势,很多设计师选择了它(参见:涵道风扇eVTOL优势与难点),eVTOL上的涵道有多种形式,有独立涵道,比如大家常见的“大圆筒子”;也有集成涵道,集成于机身、机翼、撑杆等位置,不拘一格。本文选取了一些采用涵道风扇提供起飞升力的eVTOL方案进行简要介绍。
关于项目状态的说明:两年未发布实质性进展的,文中标注为中止。
图片较多,请注意流量!
AeroMech AM-20
AeroMech是美国一家获得FAA授权的认证机构,并提供设计开发工程服务。该项目主要目的是研究新构型的设计分析方法,形成开发工具和适航审定解决方案。AM-20是Aeromech为韩国公司Vessel Aerospace进行的开发项目,采用2座设计,翼尖有4个升力涵道,机身下方两侧有2个倾转螺旋桨,起飞的时候6个动力均产生升力,巡航的时候依靠2个小的螺旋桨推进,4个涵道可选择继续运行或关闭。采用支撑翼,降低结构重量并加强刚度。
项目状态:研发中。

图↑ AM-20双座UAM


Aeroxo Aviabike
Aeroxo由俄罗斯航空工程师、科技企业家和风险投资家创立,下图是其参加Gofly个人飞行器大赛的作品Aviabike(飞行单车),采用16个涵道,涵道与翼面一体可倾转,进行了几轮设计迭代。涵道紧凑占用空间小,适合用于小型飞行器。
项目状态:中止。

图↑ 最初设想方案,开放式骑乘

图↑ 采用传统涵道的验证机试飞

图↑ 改进后的机翼一体化涵道,并采用封闭式座舱

(后续没有试飞信息)

图↑ 下方的螺旋桨是可以折叠的

Aeroxo公司的主打产品是一种串列翼无人机,4轴可倾转,4或8桨。同时也发布了大型货运无人机概念。

图↑ Aeroxo的串列翼无人机

图↑ Aeroxo 倾转涵道大型货运无人机


Agusta Westland Project Zero

Agusta Westland从2016年起属于Leonardo,这是很早的项目了,采用机翼内的倾转涵道,2011年进行了首次悬停试飞,早期保密,目前数据公开且相关论文较多。

项目状态:中止。

图↑ 三面图(外翼可拆卸)

图↑ 悬停试飞(未带涵道状态)

图↑ 实际尺寸不小

Airbus Pop.Up
这个也是当前中国家喻户晓的组合式飞行汽车典型构型的始祖。Airbus和Italdesign一起于2017年推出,飞行模块包含4个大的涵道风扇,后来奥迪加入,奥迪在制造了小的验证机进行演示后,于2019年宣布停止研发(考虑到对接问题、电池问题、通信问题、法规问题等),奥迪在一份声明中表示:“我们相信,需要很长时间才能批量生产不需要乘客换车的空中出租车。在 Pop.Up 的模块化概念中,我们正在研究一种复杂性最高的解决方案。”
项目状态:中止。

图↑ 最初概念

图↑ Pop.up Next(涵道进行了设计优化)

图↑ 小的演示验证系统(无涵道,采用飞行器静态对接)

Alauda Airspeeder MK4
2023年发布MK4概念,盒型主机翼,三翼面布局,无舵面,目前制造了样机,计划2024年3月推出。采用氢气为涡轮推进动力来源,并且通过涡轮发电驱动4个涵道螺旋桨(共轴反转),后方2个涵道可以上下倾转,前方的涵道可以上下和侧向偏转。主要用于竞速飞行,造型也像F1赛车。
项目状态发中
参见:龙腾凤舞--精彩纷呈的单座eVTOL

图↑ MK4设计概念图

图↑ MK4样机

Apeleon X1

采用小涵道组合形式,机身和短舱均布置有多个涵道,翼尖和机身后部的涵道可以倾转,总计18个小涵道风扇。进行了100kg级的验证机开发和悬停试飞。

项目状态:中止。

图↑ X1验证机

图↑ 验证机进行了悬停状态飞行,未过渡

Applied eVTOL Concepts

并列双座,升力体机身,6倾转涵道设计。

项目状态:研发中。

Bell Nexus(早期)
Bell是Textron的子公司,在2019年和2020年先后推出了 Nexus 6HX(混合动力)、4EX(纯电动)倾转涵道eVTOL版本。但是最后Textron还是采用了自己擅长的倾转旋翼,宣传名称也改为Textron eAviation Nexus。
项目状态:中止。
参见:德事隆Nexus eVTOL的演变

图↑ Bell Nexus 6HX

图↑ Bell Nexus 4EX

图↑ Textron eAviation Nexus


DeLorean Aerospace DR-7

德罗宁飞行汽车,在《回到未来》电影中大出风头,这个方案也是德罗宁汽车的继承人投资开发的。采用前后双涵道布局,涵道具有万向节转动功能。

项目状态:中止。

Doroni H1-X

源于以色列,采用涵道风扇和机翼同时产生升力的方案(参考:动力前倾布局--eVTOL的另一种构型),并且还具有专门的推进涵道动力,提高前行速度。已经迭代了2轮方案。占用两个车位,相对比较紧凑。

项目状态:研发中。

图↑ H1(左)和H1-X(右)

图↑ 上下的螺旋桨布局:不对称、非正交

图↑ H1-X可载人可载货


Flutr

占用2个车位,倾转涵道,并且涵道还可以折叠收起,2018年曾经展出过1:1的实物模型。

项目状态:中止。

Horizon Cavorite X7

加拿大企业,有不少年纪较大的工程师来开发,把涵道嵌入在机翼内部,结构共享,巡航的时候盖上,减小阻力。之前发布的X5(5座),模型已经进行过悬停试飞,没有进行过渡飞行,公司已经上市。

项目状态:研发中。

JETX

JETX的涵道后方有气流偏转装置,用于实现短距起降或垂直起降。发布了一系列飞行器。2020年初创公司,也参与了美军“敏捷至上”项目,进行了动力偏转系统模拟测试。

项目状态:研发中。

Lilium Jet

分布式电涵道eVTOL最有名的一位了,分布式涵道位于舵面上,目前主推7座,外观效果很好,飞行姿态也不错,主要是航时航程短。目前侧重于短距起降以获得更大的航程。

项目状态:研发中。

图↑ Lilium 7座方案

图↑ 其他短距起降方案

Manta Aircraft

意大利企业,看起来最像战斗机的方案。串列双座,机翼倾转涵道+机身固定涵道,巡航时机身的涵道被盖住,降低阻力。还有无人机型别。

项目状态:研发中。

Moller Skycar

飞行汽车的先驱,开发过各种涵道飞行器,苦于当时电池、电机、控制技术都很落后,无法实现。但是影响了JOBY的创始人,开辟新领域。

项目状态:中止。

NODE AIR

与JETX合作,推出的倾转涵道、分体式的飞行汽车。

项目状态:研发中。


Odonata

采用氢能源的eVTOL,机翼中部内嵌有2个大的涵道风扇,起飞时提供主要升力,巡航时百叶窗关闭。机翼前后为倾转旋翼。

项目状态:研发中。

Pentaxi

该机为倾转涵道设计,具有4个或5个倾转涵道动力单元。

项目状态:研发中。

Pipistrel eVTOL

Pipistrel曾经推出过一个eVTOL,采用8个内嵌到机翼机身结合处的涵道风扇提供起飞升力。

项目状态:中止。


Sirius Jet

瑞士新创公司,设计方案有点Lilium的感觉,早期是鸭式布局,新方案增加了V尾。

项目状态:研发中。

图↑ 早期方案

图↑ 新方案

Supervolant Pegasus

4个可全向转动的涵道风扇,可斜坡起降,也利于抗风姿态控制,机翼可折叠,减小占用空间。

项目状态:中止。

图↑ 折叠机翼

图↑ 可斜坡起降

UrbanAero CityHawk

以色列研发空中骡子、鸬鹚的单位。布局跟之前一样,2个由燃油动力或电驱动的前后大涵道。实际上还不算eVTOL,不过有电动化的计划。

项目状态:研发中。

XTI TriFan 600

非常有公务机潜力的造型,2倾转涵道+1机身固定涵道,采用涡轴动力发电,当然难度也特别大。小比例验证机已经悬停试飞几年了,但是没有完成过渡飞行。

项目状态:研发中。

参见:XTI TriFan 600设计更新

航空探索
航空航天科技前沿发展情况普及,先进技术探索