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我们采访了磐拓航空的工程团队,这是一家来自中国的初创公司,他们正在开发一款五座涵道风扇构型的eVTOL。
作为全球eVTOL发展的热点之一,中国的eVTOL创业公司在过去两年如雨后春笋般涌现,给行业带来了一些有趣的设计。磐拓航空就是这样一家公司,他们酷炫的涵道风扇eVTOL设计吸引了不少人,并在德国设计委员会组织的ABC(AutomotiveBrandContest)奖中胜出。在该公司成立一年多后,他们设计、制造并试飞了一架50%比例的技术验证机,名为“PANTALAConceptH”。全尺寸原型机将有5个座位,由22个涵道风扇提供动力。磐拓航空的工程团队在高性能公务机、25部飞机设计以及锂电池包设计方面有着较为丰富的工程背景和项目经验,所以我们向他们提出了一些比较直接的技术问题。
磐拓“PANTALAConceptH”设计图
Q:首先让我们从许多人最关心的问题开始吧,磐拓和德国Lilium公司的eVTOL设计有什么不同?
A:有些人把PANTALAConceptH和LiliumJet这两个设计放在一块儿来比较可能是看到它们都使用了涵道风扇。但如果仔细观察,你会发现两者的主要推进方式完全不同。
我们的设计的主要推进和升力装置是占整个翼展长度的涵道风扇的可倾转机翼,我们涵道风扇的直径更大。另外我们的设计为5座。我们的设计既有垂直起降功能,又可以采用常规和短距起降的方式。总而言之,在主要推进装置、升力装置和座舱尺寸上,我们的设计一开始就跟Lilium公司的eVTOL设计大不相同。
Q:据我了解,Lilium的新设计加大了涵道风扇的直径,减少了涵道风扇的数量,并增加了常规起降功能等,你对此有何评论?
A:我们相信每个eVTOL的开发都基于大致相同的飞行物理基础和相应的技术。去年10月,我们公开了PANTALAConceptH的设计,这是几年前我们就开始的构型设计。我们对自己的设计选择很有信心,因为它是根据我们的目标客户需求和我们团队的技术储备来有针对性设计的。
Q:你能谈谈ConceptH的设计思路吗?为什么磐拓选择了整个机翼安装涵道风扇的构型,而不是像Lilium那样只在副翼位置安装涵道风扇的构型?
A:在我们创业的早期阶段,我们设计和分析了不同的eVTOL构型,包括涵道风扇、倾转旋翼和复合翼构型等。在进行了详细的市场研究并了解了消费者的需求、供应链的发展后,综合考虑技术成熟度和增长潜力后,我们最终选择了PANTALAConceptH的构型。
这种构型需要权衡的主要设计难点是:小直径涵道风扇对电池功率密度的要求VS.将大直径涵道风扇纳入一个受外部几何尺寸的限制和对推进器有冗余需求的飞行器构型。与此同时,我们花了一些时间深入研究了空气动力学和推进系统。我们的研究表明,在整个翼展长度上安装涵道风扇不仅是可行的,并且是对气动效率有益的,因为在低速下能提供潜在的更高升力和更小的巡航阻力,为此付出的代价即是复杂的空气动力学与推进系统的耦合和结构设计难度,但我们认为上述难点是可以被解决的。
下一个要解决的问题是确定涵道风扇的合适尺寸。考虑到运营角度出发的外形尺寸和现有电池性能的限制,我们估算了所需涵道风扇的尺寸,结果发现得出的尺寸是合理的。
关于这点,一个简单易懂的解释是:快速旋转一个大而重的物体是困难且昂贵的;相对而言,缓慢地转动重物会更加经济简单。这些技术从上世纪50年代就存在了,而且在每一架喷气商用飞机上都有运用,比如那些飞机上的襟翼和水平尾翼的机械机构。而设计快速反应的控制舵面也相对容易,我们在机翼的后缘就有这样的多功能控制面。以上的几点是我们设计主要推进系统时的主要出发点。
Q:磐拓最终设计的预期性能是什么?
A:我们还在调整设计中,但现在我们的设计目标是一次充电续航公里,最大时速超过公里每小时。
Q:涵道风扇设计的关键点是什么?磐拓是如何解决的?
A:悬停和巡航之间的平衡显然是一个关键点。另一个重要但经常被忽视的点是在姿态转换阶段的大攻角和高升力区域。我们不仅要有较大的巡航速度和良好的悬停性能,还要有一个能够在低速时实现良好的低速进场速度和陡峭的爬升能力。非常幸运,我们的技术团队拥有非常好的计算流体力学能力,但是我们也依托于坚实的流体力学基本原则来把握我们设计的总体方向。我们仍在不断改进气动设计,你们在T1技术验证机中看到的涵道风扇只是“某一个”设计,目的是快速经济地证明技术的可行性。
磐拓航空科技的50%缩比验证机
Q:你们的适航审定策略是什么?
A:我们密切
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