Wisk的设计变革:从第1代到第6代

文摘   科技   2022-11-28 07:07   江西  

前  言 

2010年,一个团队开始了电动垂直起降飞行器的探索,他就是Zee.Aero,由谷歌联合创始人拉里-佩奇创建。该团队后来并入了Kitty Hawk公司,在2019年,波音与Kitty Hawk成立合资公司:Wisk,这个团队再次进入了Wisk公司,并继续开发Cora及下一代飞行器。

2022年10月,Wisk发布了新一代的电动垂直起降飞行器,并公开了其前面几代研制历程。

第一代

第一代飞行器是单座构型,采用串列翼布局,前翼较低,后翼较高,8个专用升力旋翼布置在机身侧上方撑杆上,2个推进动力位于后翼尾部。设计目标是在折叠机翼后,可以停放在普通汽车车位里面,所以两侧的旋翼动力采用的是紧凑的“一根筋”布局,为了尽量减小占用空间,机身很窄,并且需要缩小旋翼直径,最后采用的是4叶桨,但是巡航的时候,桨叶的额外阻力较大,而且过渡飞行时候前后旋翼之间相互干扰情况也不理想。原始设计还有旋翼外侧的保护梁,不过后来认为没有必要,在试飞验证机上去掉了。

该机建造了全尺寸的无人驾驶验证机,在2011年-2014年间进行了207次试飞(包括垂直起降、悬停、过渡、巡航),主要是验证了此类飞行器的可行性。

图↑ 主要视图
图↑ 折叠机翼后可停放在普通车位
图↑ 地面停机状态

图↑ 悬停状态

图↑ 过渡飞行状态

第二代

第二代开始,首次进行了有人驾驶固定翼滑跑试飞,但未有垂直起降试飞。该机大体布局跟第一代相似,垂尾改成了H尾,并增加了方向舵,采用6个大些的升力旋翼(4个在撑杆上方,2个在撑杆下方),2个推进螺旋桨,全电传操纵。飞行器在2015年进行了5次试飞(全为固定翼滑跑起降,带撑杆,但未安装升力旋翼),主要目的是测试新设计的机翼特性、进行系统验证、锻炼飞行测试团队,为未来的开发做准备。第二代飞行器进行了试点,以准备载客飞行所需要的关键安全系统和流程。

图↑ 第二代滑跑起降飞行测试
第三代

第三代沿用了第二代很多组件,比如机身、起落架等,采用了新的气动布局,改为常规机翼和尾翼形式,其机翼下方挂载6个撑杆、12个升力旋翼的特征也用到了后面的第四代和第五代机型。从这一代开始,升力旋翼改为了2叶桨。飞机依然采用双尾推,位于平尾后方。第三代飞行器在2015-2017年间进行了70次试飞,前期是不带升力旋翼系统的常规滑跑起降以验证基本系统,后面是垂直起降。这一代飞行器第一次实现了载人的垂直起降、过渡飞行。

在这一代上,每侧的升力旋翼系统从集中前后布置在1根撑杆改为分散布置在3根撑杆,更好的提供了悬停时控制能力,并且在过渡飞行时,前后旋翼间的不利影响也很小。

图↑ 第三代滑跑起降飞行测试(未带升力组件)
图↑  带上升力组件后试飞
图↑  第三、四代同堂
第四/五代

从第四代开始,机翼改为下单翼,并列双座,机身加宽,机翼下方挂载6根撑杆,内侧的撑杆和平尾形成闭环结构(Π形尾翼),所有升力旋翼的倾斜布置方向也进行了调整(避开座舱及抗风要求),采用单个推进螺旋桨,位于机身后方。并从此有了名称:Cora。

这两代写在一起,是因为他们的外观差别太小,从外观上看,第五代的旋翼撑杆进行了优化设计,阻力更小;但是从内部系统看,改进了传感器、软件系统。

这两代飞机主要是验证飞机布局、操控特性、硬件和软件系统可靠性、自动驾驶等,并没有公开任何载人试飞。

由于验证机较多,该类机型从2017年至今,已经进行了1300多架次的试飞。并基于这些经验和数据,开展了空域整合、基础设施建设、AAM服务运营方面的工作。

图↑  展示样机
图↑  地面多机展示
图↑  推进螺旋桨
图↑  控制台
图↑  飞行中旋翼转到低阻力位置锁定
图↑  自动驾驶飞行
第六代
2022年10月,Wisk正式对外发布了第六代机型。4座,自动驾驶,内部空间更大,并且有大的行李空间,还可以改装为救护专用机型,可方便轮椅及担架进出。其翼面的气动布局回到了第三代,常规上单翼和正常尾翼设计,机翼下方6根撑杆,撑杆前方为可倾转的5叶桨,后方为专用的升力旋翼4叶桨(不能重叠)。后方的4叶桨在巡航的时候,导致的阻力会比两叶桨大,但是在悬停和过渡飞行的时候,与前方的倾转旋翼可以更好的匹配(桨叶实度、转速等),而且起降时转速降低,启动噪声能更低,Wisk经过分析后,认为在当前主要的短航程应用内,阻力的增加是可以接受的。
Wisk的第六代重点展示了自动驾驶、乘坐体验,后续将开展试飞计划 。
由于此前与Archer公司的专利争议,Archer抢先把类似的样机制造并公布出来了,目前的Wisk第六代进行了设计更改,尾翼不再是V尾,改为常规尾翼,并且后旋翼也变成了4叶桨。但还保留了此前专利里的滑撬式起落架,这会导致地面移动需要额外的保障车,起降方式也只剩下了垂直起降,无法短距起飞或滑跑起飞,并且无法应急滑降,预计未来还是会改为轮式起落架。

图↑  第六代的造型
图↑  专利之争
图↑ 机身空间
图↑ 机头行李舱
图↑ 乘客显示屏可随时了解旅程情况
图↑  后台管理系统

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