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[心得交流] 垂直起降飞行器设计方案盘点(补1)

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发表于 2020-3-26 09:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 有容乃大 于 2020-4-18 03:00 编辑

垂直起降飞行器设计方案盘点(补1)
有容乃大

引言
  昨天在环球网看到一篇介绍美国UPS与德国Wingcopter合作开发下一代交付无人机的网文(来源:cnBeta.COM 责编:赵汗青,带图片)。所介绍方案可补充至此前系列文章,特撰写本篇(补1),供感兴趣者参考。由于该网文所给技术数据有限,且并未附所声称的视频说明,本文所缺数据或不足欢迎读者指正补充。


编号14 美国UPS与德国Wingcopter 合作开发的小型无人机

产品推出时间:  2020年3月网上报导。
产品外形图:(来源网上报导)
外形图
水平飞行图(未带货仓)

垂直起降图(带货舱)

方案概述(按图):
采用可倾斜旋翼/螺旋桨与固定翼结合方案,选用倒V形尾翼控制飞行方向。
垂直起降模式:靠固定在机身左右两边固定翼上前后4组双桨叶(桨叶数为估计)旋翼旋转产生的升力平衡整机重力。(参看附图)
水平飞行模式: 固定在机身两边固定翼上前后4组双桨叶旋翼旋转轴(电机)转为水平,前部左右两个旋翼成为驱动螺旋桨,产生推力平衡整机阻力;而后部左右两个旋翼停止工作,桨叶自动收褶以减少水平飞行阻力。靠固定翼产生升力平衡整机重力。
技术数据  
                              
  总起飞重量:  不详                             
  有效载重:    不详(用于送货箱到用户)                 
  最大平飞速度: 240km/h
  航程:         120 km                 
  悬停功率:   不详                  
  巡航功率:  不详                  
  尺寸:       不详                  

点评
亮点:可倾斜旋翼加固定翼设计制造保证了垂直起降功能,固定翼加水平驱动和流线型机身使得水平飞行速度及能效远高于普通4轴旋翼无人机。
  悬挂式流线型货舱,减少水平飞行时阻力,便于更换装卸。
  倒V形尾翼控制飞行方向,减少垂直上升时阻力。
  前后4组双桨叶旋翼旋转轴(电机)在水平飞行时转为水平,前部左右两个旋翼成为驱动螺旋桨,使得有一半电机可以在垂直起降/水平飞行中都发挥作用。
  后部左右两个旋翼在水平飞行时,桨叶自动收褶减少水平飞行阻力。
问题:同一套旋翼叶片既作为升力旋翼,又作为水平驱动螺旋桨,在理论和实践上明显存在一个问题:由于垂直起降时轴向空速很小,而在水平巡航飞行时轴向空速为巡航飞行速度,同一套旋翼叶片设计制造不可能在两种模式都获得理想驱动效率,结果必须牺牲其中之一。
  从图片所示比例看:4个升力旋翼半径不够大,估计其悬停升功比较小。垂直起降能效不高。
  只有一半电机可以在垂直起降/水平飞行中都发挥作用,后部两台电机在水平飞行中不起作用。
  控制旋翼轴(电机)倾斜转动机构较为复杂,实现由垂直起降/水平飞行模式转换难度大。
  从图片所示比例看:所采用固定翼展弦比不够大,机身加货舱总阻力截面较大,估计其整机升阻比不够大,水平飞行能效不够高。
  
  (本篇完)
2020/03/26发表,04/17增添文字及补充图片。

发表于 2020-3-27 08:16 | 显示全部楼层
发表于 2020-4-27 07:05 | 显示全部楼层
发表于 2020-5-29 21:29 | 显示全部楼层
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