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三旋翼涵道式私人低空载人飞行器

项目分类:飞机 发布时间:2021-12-19 ID:459021
  • 三旋翼涵道式私人低空载人飞行器
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  这款三旋翼涵道式载人飞行器的设计,首先瞄准的是城市低空短途通勤、城郊私人出行、景区低空观光这类场景,区别于传统多旋翼消费级无人机,它预留了单人驾乘的座舱空间,整体布局围绕载人飞行的安全性、稳定性做了针对性调整。从结构布局来看,三个带防护涵道的旋翼呈等边三角形分布,前侧两个旋翼布置在机身两侧延伸的短翼末端,后侧单个旋翼布置在机身后段下方,这种三角布局相比常规四旋翼,减少了一套动力单元的重量占比,同时三个支点的升力分布在控制逻辑上更易实现姿态冗余,单个旋翼出现动力波动时,另外两个旋翼可快速调整升力差维持机身平衡,涵道结构的设计一方面是为旋翼桨叶提供物理防护,避免低空飞行时桨叶剐蹭到障碍物、树枝或者周边人员,另一方面涵道的环括结构可以优化旋翼下洗流的流向,降低同等桨盘面积下的动力损耗,提升悬停状态的升力效率。

  机身主体采用流线型水滴状座舱设计,座舱罩为深色一体化曲面结构,既可以降低前飞过程中的空气阻力,也能为驾乘人员提供开阔的前向视野,座舱下方的承力结构采用一体化承力布局,将三个旋翼的安装座、起落架固定点、座舱承载框架整合为同一个主承力体,减少分散连接带来的结构重量冗余。机身中段两侧的短翼除了承担前侧旋翼的安装固定作用,在低速前飞时还能产生一定的附加升力,分担旋翼的升力负载,短翼的翼型做了薄型化处理,避免过大的翼面在侧风环境下产生多余的偏航力矩。

  起落架采用滑橇式结构,两根弧形滑橇臂从机身下方向两侧延伸,滑橇的触地端做了加宽耐磨处理,这种结构相比轮式起落架结构更简单,重量更轻,不需要额外的收放机构与减震阻尼结构,依靠滑橇臂自身的结构形变就能吸收降落时的冲击能量,适合在平整的硬质平地、草坪等场地起降,滑橇的横向跨度经过匹配设计,保证地面停放时的侧向稳定性,即使遇到三级左右的侧风也不会出现侧翻风险。

  从尺寸边界来看,整机横向宽度控制在两个前侧旋翼涵道的外沿间距范围内,纵向长度从机头前端到后侧旋翼涵道后端,整体外廓尺寸适配常规私人车库的停放空间,不需要额外建设专用的停机库,涵道的外径尺寸经过匹配,保证桨叶与涵道内壁留有足够的安全间隙,避免飞行过程中桨叶形变碰擦涵道壁,同时涵道的高度完全覆盖桨叶的旋转平面,人员在地面靠近设备时,不会意外接触到高速旋转的桨叶。

  动力布局上,三个旋翼的电机均固定在涵道中心的安装座上,安装座通过三根径向支撑臂与涵道内壁连接,支撑臂采用流线型截面设计,降低旋翼下洗流经过支撑臂时产生的气动阻力与紊流,每个旋翼的桨叶采用等距分布的六叶设计,相比两叶、三叶桨,六叶桨在同等转速下产生的升力更平顺,气动噪音更低,适合在人口相对密集的低空区域飞行,降低噪音对周边环境的影响。控制逻辑上,飞控系统集成在机身重心位置的舱段内,通过实时调整三个旋翼的转速差来实现俯仰、横滚、偏航的姿态控制,前飞时通过降低后侧旋翼转速、提升前侧两个旋翼转速来实现机身低头前飞,侧飞时通过调整两侧旋翼的转速差实现横向移动,偏航控制则通过匹配三个旋翼的反扭矩差来实现,不需要额外设置尾桨结构,进一步简化了整体结构。

  在实际使用场景中,这款飞行器不需要专用的跑道,仅需要一块数米见方的平整场地就能完成垂直起降,适合作为城市核心区到郊区的点对点通勤载具,也可用于景区的低空观光体验、特殊区域的短途巡检作业,相比传统直升机,它的结构更简单,维护成本更低,涵道结构的安全性也更适合在有人员活动的低空区域使用,整体设计在保证飞行性能的前提下,尽可能压缩了结构复杂度与外廓尺寸,适配私人使用的实际需求。

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