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电动垂直起降飞行器研发实现新突破

 近日,JDC科技公司在硅谷召开以“科技与未来”为主题的线上发布会,宣布其研发的电动垂直起降飞行器(eVTOL)实现乘客5人、飞行距离500公里的新突破,应用后将成为新型空中交通工…

 近日,JDC科技公司在硅谷召开以“科技与未来”为主题的线上发布会,宣布其研发的电动垂直起降飞行器(eVTOL)实现乘客5人、飞行距离500公里的新突破,应用后将成为新型空中交通工具,或能改变未来民用航空的发展方向。

电动垂直起降飞行器研发实现新突破

  据介绍,符长青博士带领的中国科研团队在成功开发研制出多款消防无人机型号的实践过程中,发现了制约现有无人机进一步提高其性能的两个难题,从而针对性地开展了一系列攻克难关的行动。首先是无人机无线通信传输采用点对点的单线连接方式,通信传输距离短;其次是纯电动无人机载重小,航程小,航时短。

  为了解决第一个难题,2017年3月符长青博士带领的中国科研技术攻关小组,研究无人机采用5G网络取代点对点的无线通信传输方式,获得成功,其研究成果于2020年3月出版发行专著《5G网联无人机》。但是5G网络通信只能直线传输,需要建设大量的基站,建设成本和运营成本非常昂贵,只能建设在人口密集的大城市,无法解决边远山区的网络覆盖。2020年与美国公司合作接入星链互联网络实现覆盖全球的高速互联网服务,从根本上解决了无人机通信传输距离短的难题。

  针对第二个难题,符长青博士带领的中国研发团队从2013年开始研究电动机和航空燃油发动机两者相结合的混合动力系统。研究成果于2017年8月出版专著《旋翼飞行器动力装置》,2018年8月出版专著《无人机动力技术》等,为JDC电动垂直起降飞行器奠定了坚实的基础。这一具有突破性的研究成果由符长青博士带领的中国研发团队和硅谷研发团队携手打造。相关技术论文《无人机油电混合动力系统》,发表在航空航天专业领域国家级学术刊物《无人机》期刊上。

  据美国研发团队负责人Dr David 介绍,JDC电动垂直起落飞行器(eVTOL)在设计上有四大优点:

  第一,采用多旋翼复合无人机构型,配有滑橇式起落架。多旋翼复合无人机与传统直升机等飞行器相比有着更低的运营成本、更低的噪音、更加节能环保,且安全冗余度更高。

  第二,动力装置采用油电混合动力系统。由电动机和燃油发动机两种动力装置混合组装在一起而构成一个新的动力系统,以改进无人机的气动结构、大幅提高等效涵道比,提升气动效率、降低油耗、减少噪声和排放,以及增大无人机的载重、航时和航程。

  第三,JDC 电动垂直起降飞行器(eVTOL)为星链网络无人机,飞行不受传输链路距离限制,真正做到飞行范围:全球无死角覆盖,地球上任何地方任意时间,至少会有三颗星链卫星与之网络链接。最高速率1Gbit/s、延迟时间小于10ms(与5G相当)。

  第四,JDC此次发布的机型机身两边各有4个涵道风扇,总共8轴16旋翼。1个推进螺旋桨安装在机身后部。机身长度8米,机身高度1.8米,机身宽度1.8米,双垂尾高1 米,拥有8轴16个升力螺旋桨和1个推进螺旋桨,最大航程为500公里,巡航速度200公里/小时;实用升限3000米,载重600公斤(可搭载5名乘客)。

  JDC为电动垂直起降飞行器现阶段瓶颈提供了强有力的技术支撑。据JDC首席执行官Steven介绍,驾驶舱的设计为5座三排布局,尾翼设计为机身两侧延伸至尾部的双杠Π形尾翼,在空气动力布局上起到了非常高的稳定性。为保障起降时的安全性,JDC设计为内藏式旋翼(涵道风扇),此气动设计使得eVTOL结构更加简洁可靠,飞行更安全,具有更高的飞行效率,更大的飞行速度和航程。JDC电动垂直起降飞行器的气动、结构、推进一体化设计技术对其电机、螺旋桨、机翼、短舱综合权衡分析和迭代优化设计,以及全机整体的几何参数、气动参数、重量参数、动力系统参数等,开展关键参数的敏感性分析与协调,进行方案评估,支撑布局方案选型。通过一体化设计制造,提高旋翼升力、降低结构重量与阻力,从而提高效率,大幅改善eVTOL的飞行性能。分布式电推进布局在机体上分布安装多个涵道风扇,可提高气动效率、降低阻力。

  安全系数上JDC采用油电混合动力结构,配置了独立的动力机组及独立电池模块,是两个动力子系统,可以互为备份,相互互补,双系统能够持续有效地运转工作,保证eVTOL安全起降。通过机组发电来供应电池性能储备,可以保障蓄电池的能量储存和增加能量时效,充分保障飞行器的安全性,使风险降低为零。

  目前,电动垂直起降飞行器(eVTOL)属于新兴产业,美国、欧洲等国家正在积极领先推进。美国作为全球最大研发及应用市场,计划2024年洛杉矶将率先实现电动垂直起降飞行器(eVTOL)的商业应用,eVTOL将首次代替出租汽车。欧洲市场紧随其后。未来的JDC电动垂直起降飞行器的发展也将超乎人们的想象,是未来几年必然发生的大趋势。绿色科技出行的未来方式,必将改变人们的生活,改变城市交通、缓解人们出行焦虑的现状。它的出现和应用,将开启人类社会航空领域新一轮创新与变革热潮,引领航空技术创新、推动绿色航空发展,将对世界航空业产生革命性的影响。

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