倾转多旋翼型eVTOL飞行器适航审定探析

倾转多旋翼型eVTOL飞行器,是机翼+螺旋桨+多旋翼型eVTOL飞行器,或者多旋翼+螺旋桨型eVTOL飞行器的部分/全部电动旋翼,在飞行时向前倾转,为飞行器提供前飞动力。倾转多旋翼能够使飞行器机体保持在水平状态。若倾转旋翼倾转至 90 度,能够取代电动螺旋桨,起到旋翼/螺旋桨复用减轻“死重”的效能。

倾转多旋翼型eVTOL飞行器适航审定,可分为倾转固定翼型和倾转多旋翼型两种情况:

 

 

Wisk Aero Generation 6 网址:https://evtol.news/wisk-aero-generation-6

 

 

 

倾转固定翼型适航审定:

 

倾转固定翼型适航审定,与机翼+螺旋桨+多旋翼型eVTOL飞行器,在垂直起降和前向飞行时的适航审定内容基本是一致的,而在垂直起降与前向飞行相互转换过渡期间,适航审定的内容有很大的不同。

 

 

 

 

 

 

飞行器起飞离地后,部分电动旋翼开始逐渐倾转产生前向分力,推进飞行器加速使机翼产生升力,电动旋翼倾转需要保持多旋翼升力与机翼升力之间的平衡,当飞行器达到最小定常飞行速度后,飞行器转换为正常前向飞行状态,倾转的电动旋翼转换为电动螺旋桨推进飞行器飞行,其它电动旋翼停止工作。飞行器降落转换过渡是起飞的逆过程。

 

倾转固定翼型适航审定的重点,就是对倾转过渡期间飞行器飞行安全的评估审定。需要针对倾转过渡期适航审定,制定与倾转旋翼、倾转机构、电传飞控系统等相关的专用条件,作为适航审定的依据。

 

 

倾转旋翼(包括倾转机构)是在电动旋翼状态和电动螺旋桨状态间相互转换的装置,不同于电动旋翼和电动螺旋桨,需要对其进行专项适航审定。倾转过渡期间,倾转旋翼与其它电动旋翼、飞行器机翼等气动部件,必须由电传飞控系统进行协调平衡,对此也需要对其进行专项适航审定。

 

倾转过渡期间的气动状态较为复杂,安全风险较高,需要更加科学有效的适航符合性方法,进行适航符合性审定。

 

 

 

Joby Aviation S4 网址:https://evtol.news/joby-aviation-s4-production-prototype

 

 

倾转多旋翼型适航审定:

 

倾转多旋翼型适航审定,与多旋翼+螺旋桨型eVTOL飞行器,在垂直起降和前向飞行时的适航审定内容基本是一致的,而在垂直起降与前向飞行相互转换过渡期间,适航审定的内容与倾转固定翼型适航审定比较类似,但也有一些不同。最根本的区别是,倾转多旋翼型飞行器的所有电动旋翼,包括倾转旋翼和其它电动旋翼,始终都处在工作状态,共同为飞行器提供升力、前向飞行推力和保障飞行器飞行平衡。

 

在飞行器飞行过程中,倾转过渡期并不像倾转固定翼型那样明确,尤其在飞行器慢速飞行、悬停作业、非常规机动等飞行时,飞行状态会反复处于倾转过渡期中。

 

倾转多旋翼型倾转过渡期间的气动状态,较倾转固定翼型更为复杂,安全风险更高,对电传飞控系统的要求更严。如何采用更加科学有效的适航符合性方法,进行适航符合性审定,将是进一步深入研究探讨的课题。

 

当前,数字技术、云计算的计算能力发展很快,采用计算流体力学CFD技术,创建飞行器“数字孪生”模型,进行现实气动场计算机模拟,将是适航符合性方法的发展趋势。