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倾转旋翼式两栖飞行汽车结构设计

项目分类:飞机 发布时间:2021-12-19 ID:460263
  • 倾转旋翼式两栖飞行汽车结构设计

  这款陆空两栖载具的三维结构设计,核心瞄准低空短途通勤、跨水域应急通行的实际场景,在常规家用乘用车的使用逻辑基础上,拓展垂直起降与低空飞行能力,同时保留地面行驶的通过性与水面浮渡的基础性能,可覆盖城市拥堵路段快速通行、郊野跨复杂地形出行、近岸水域短途接驳等多元使用需求,无需依赖专用跑道或起降场地,在平整硬质地面、平缓水面均可完成起降操作。

  从功能特性来看,载具采用双倾转旋翼布局,两套旋翼动力单元分别布置在车身两侧的固定翼段末端,地面行驶状态下旋翼轴可向上收拢贴合翼面,降低整车宽度以满足常规道路通行的尺寸要求,避免超出小型乘用车的路权边界;进入飞行状态时旋翼轴倾转至垂直方向提供升力,达到巡航高度后旋翼轴逐步倾转至水平方向,依靠固定翼提供升力、旋翼提供前飞推力,兼顾垂直起降的场地适应性与固定翼飞行的能效优势。车身主体采用一体化流线型壳体设计,底部做密封浮体结构处理,壳体曲面同时兼顾地面行驶的空气阻力控制、水面浮渡的排水体积需求与飞行状态的气动减阻要求,没有多余的突出结构件,所有外露的动力线缆、传动结构均整合在翼身内部的空腔中,减少外部环境对核心部件的侵蚀。

  设计过程中优先平衡了多场景使用的尺寸边界,整车地面行驶状态下的外廓尺寸与常规紧凑型家用轿车接近,长度控制在4.2米以内,宽度收拢旋翼后不超过1.8米,高度不超过1.6米,可正常驶入常规家用车库、通过城市道路的标准车道;旋翼展开后翼展控制在6米以内,垂直起降时所需的净空范围不超过8米见方,普通小区空地、郊野平整场地均可满足起降要求,不会对周边空间造成过度占用。车身中部设置乘员舱,可容纳2名乘员乘坐,舱体结构采用承力式框架设计,与底部浮体结构、两侧翼根安装座整合为一体,地面行驶时的碰撞受力、水面浮渡的浮力支撑、飞行状态的升力传递均通过这套一体化框架完成载荷分散,避免不同工况下的应力集中问题。

  旋翼单元的设计充分考虑了不同工况的受力特点,每个旋翼配备三片复合材料桨叶,桨叶翼型针对低速大拉力与高速巡航两种状态做了扭角优化,倾转机构采用同轴双轴承支撑结构,可在0到90度范围内无级锁止,在旋翼倾转过程中可实时调整桨距匹配动力输出,避免姿态切换过程中出现升力突变导致的载具姿态不稳。车身尾部设置小型垂直安定面与水平控制面,在固定翼巡航状态下提供航向与俯仰姿态的稳定力矩,垂直起降阶段则通过两侧旋翼的差速、变距完成姿态调整,无需额外设置复杂的姿态控制喷流结构,降低整体结构重量与维护难度。

  底部行走机构采用可收放式轮组设计,地面行驶时轮组放下,配合集成在车身内部的电驱动单元完成地面行驶,悬架行程预留足够的缓冲空间,可应对郊野非铺装路面的颠簸冲击;飞行状态下轮组向上收入车身底部的舱室内,轮舱口设置密封盖板,减少飞行过程中的气动阻力,同时避免飞行中杂物卷入轮组结构;水面浮渡状态下轮组同样保持收起状态,依靠车身底部的密封浮体提供浮力,此时旋翼可调整至小角度倾转状态,提供向前的推力推动载具在水面滑行,可应对浪高不超过0.3米的平缓水域通行需求。

  整个结构的重量分配经过反复校核,动力单元、电池组等重型部件均布置在车身重心位置附近,地面行驶时前后轴荷比控制在接近50:50的区间,保证地面操控的稳定性;飞行状态下重心与旋翼升力中心、固定翼气动中心的位置偏差控制在允许范围内,避免飞行过程中出现不必要的配平阻力,减少姿态控制的动力消耗。翼身连接位置做了圆弧过渡处理,既可以降低翼根位置的气动干扰阻力,也能分散翼根传递的升力载荷,避免连接位置出现应力疲劳问题,所有结构的倒角、圆角均按照实际加工工艺要求做了适配,可直接对接后续的手板验证、样机试制环节,不存在无法落地的理想化结构设计。

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