AutoFlight第4代eVTOL设计简析
文摘
科技
2023-03-07 07:07
江西
2023年3月初，AutoFlight公布了其第4代eVTOL机型的试飞情况，在2月23日一次充电飞行了250km，创造了新的电动垂直起降固定翼飞行器的航程世界纪录。
AutoFlight发布的各种类似布局很多，目前已经公开试飞的构型有3种，从外观上看，新的第4代（构型3）飞行器设计更改较大。构型1：第3排升力旋翼高置，3、4排旋翼部分重叠，撑杆尾部共2个推进螺旋桨，下垂尾。
构型2：第4排升力旋翼高置（垂尾顶部），3、4排旋翼部分重叠，机身尾部1个推进螺旋桨（双电机），垂尾加大。构型3：增加了外侧撑杆，升力旋翼从8个增加为10个，旋翼无重叠，同高度，机身尾部和内撑杆尾部共3个推进螺旋桨，只有下垂尾。![]()
图↑ 构型1
![]()
图↑ 构型2
![]()
图↑ 构型3（第4代）
升力旋翼从原来的8个变成了10个，以前的8个旋翼，从左至右为4+4的布局，新的10个旋翼为2+3+3+2布局。老的布局形式，国外也研究过，在过渡飞行的时候，前后4个旋翼之间干扰影响大，在某些情况下还会出现较大的俯仰姿态变化，同时横向操控和抗风的效能则会相对弱一些，这也是现在Wisk、Archer等设计采用了机翼上挑“多根扁担”的其中一个因素。现在新的旋翼布局就避开了之前可能的风险。
另外一方面，新的旋翼布局不再有旋翼重叠的部分，互相之间的干扰也降低，旋翼噪音可相比早期造型有所降低。
第4代机型采用了3个推进动力，两个在内撑杆末端，一个在机身尾部。一般来说，该机采用1个机身尾部的推进螺旋桨或者两个撑杆末端的螺旋桨即可，没有必要采用3个推进。根据此前几代飞机的试飞情况，过渡飞行时间较长，而过渡飞行期间，是最大风险时刻，新的构型推重比大，从公开的视频上看，把此前的过渡时间从1分钟缩短到现在的20秒左右，大幅提高了安全性，也节省电量（悬停和过渡的功率大约是巡航功率的10倍）。撑杆尾部的推进螺旋桨是可以降低全机阻力的，其收益比机身尾部的单个螺旋桨要高。3个推进螺旋桨的设计，在其他公司的专利中也出现过，但目前看其最终认证的机型应该不是，但是这会有利于提高当前的飞行测试安全性。![]()
图↑ 某eVTOL概念（2倾转+1推进）
AuoFlight第4代飞机由著名的汽车设计大师弗兰克 · 斯蒂芬森主导外形工业设计，他曾经设计过福特、宝马、Mini、法拉利、玛莎拉蒂、阿尔法-罗密欧、迈凯伦等多款车型，并设计了Archer的eVTOL。第4代机身进行了重新设计，起落架滑撬与机身融合，机身更细长和流线型，机身侧面中央有个明显的凹陷，可能是气动减阻或提高稳定性所需。以前的机身更像是一个外挂组件，吊挂在机翼下方，干扰阻力大，新的翼身融合度较好，阻力也会降低。![]()
![]()
图↑ 机身的变化
由于增加了外侧撑杆，为保证刚度，机翼的相应位置有所加强。鸭翼前缘后掠角似乎有所增加，与空速管的融合修形范围加大，降低了巡航阻力，从撑杆外侧的鸭翼翼型轮廓来看，还可以增加外侧鸭翼（如果有必要）。下垂尾的平面形状也有所变化，从气动上来看影响不大，可能是基于工业设计造型美观的考虑。![]()
图↑ 鸭翼
![]()
图↑ 机翼和外撑杆
附：
以上分析内容为根据公开信息进行的推测，如有不同，请以AutoFlight官方资料为准。
