מטוסים חשמליים ו-Landing (eVTOL) מוכנים להפוך את ניידות האוויר העירוני, המציעים על-ידי דרישה, תחבורה אווירית נקודה לנקודה כי לעקוף כבישים מחוסנים, בניגוד מסוקים קונבנציונליים, eVTOLs נועדו להיות שקט יותר, אטרקטיבי יותר, אטרקטיבי יותר, וידידותי יותר, עם מושגים רבים להסתמך על מספר רב של מסלולים ומערכות סוללות מתקדמות, להשגת לחץ בטוח, יציב, לחץ על פני שטח אמיתי, לחץ אווירי, לחץ חזק יותר, לחץ חזק יותר, לחץ על פני שטח אמיתי, לחץ על פני מערכת חדשנית, יציב, לחץ אווירי, וחדשני, לחץ חזק יותר, לחץ אווירי, וחדשני, לחץ על פני שטח אמיתי, לחץ אווירי, לחץ על פני שטח אמיתי, לחץ על פני שטח אמיתי, לחץ על פני שטח אמיתי, יציב, לחץ חזק יותר, וחדשני, לחץ על פני שטח אמיתי, לחץ אווירי, וחדשני, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, וחדשני, יעיל יותר, יעיל יותר, לחץ אוויר ידידותי ידידותי ידידותי ידידותי יותר, יציב, יעיל יותר, וחדשני, וחדשני, וחדשני, וחדשני, וחדשני, וחדשני, לחץ על פני שטח אמיתי, לחץ על פני פתרונות ידידותי יותר, וחדש

ראשי התיבות של Key Aerodynamic Challenges in eVTOL Design

הסביבה האירודינמית של מטוס eVTOL תובענית במיוחד. במהלך ההמראה האנכי והנחתה, המטוס פועל במשטר של מחוסמת-הרקו, שבו שטיפת הקרקע, אפקט הקרקעי, ותיקון מחדש יכול לגרום לאי-יציבות ולהפסדים בביצועים.בטיסה קדימה, אותו כלי רכב חייב להתנהג כמו מטוס בעל כורח קבוע, עם יחס נמוך וגבוה לפשטות בין שני משטרים אלה – כולל אתגרים מדויקים של שליטה:

  • (FLT:0)Rotor-Wing Interference:FreaLT:1) הזרם של הרוטור יכול אינטראקציה עם כנפיים או משטחים מתפתלים, עלייה וצמצום המעלית.עונש "הורדת" זה חמור במיוחד בתצורה רב-קוטבית.
  • (FLT:0)Vortex Ring State (VRS): אנדרל 1 במהלך הירידה, רוטטור יכול להיכנס מחדש להתעוררות שלו, מה שגורם לאובדן פתאומי של מעלית. VRS הוא דאגה בטיחותית קריטית עבור eVTOLs עם מספר רב של רוטינים.
  • (FLT:0)חומרי משקל וקירינג: FIRLT:1 ערכות סוללות כבדות לשנות את מרכז הכבידה ודורש קירור יעיל; ערוצים יעילים אירוביים או דוקטרקטים נדרשים לנהל חום ללא תוספת של גרר.
  • (FLT:0) Noise Constraints: קבלה של הקהילה 1:1 תלויה במהירויות נמוכות של קצה רוטר, גיאומטריה להב, ואינטראקציה עם מסגרת האוויר משפיעים על רמות הרעש.
  • דרישות הסמכה:0 (FLT:1 ), רשויות תעופה כגון FAA ו-EASA דורשות ראיות של יציבות ובקרת שולי עבור כל השלבים בטיסה, דוחפים מעצבים לקראת פתרונות אווירודינמיקה חזקים.

להתגבר על אתגרים אלה כרוכה בגישה רב תחומית המשלבת דינמיקת נוזל חישובית (CFD), בדיקות רוח-טנל, משוב מבחן טיסה.החידושים המתוארים להלן הם בין האסטרטגיות היעילות ביותר כיום מאומתים.

תכונות אווירודינמיקה

מערכות רוטר

רוטורס - הידוע גם בשם הטיטור או עיצובים של טאה-פרופרייזר - אפשר למטוס לדחוף אנכית עבור להרים- off ו אופקית עבור השייט. מושג זה, מוכח על ידי Bell V-22 Osprey לשימוש צבאי, הוא מוגדל עבור יישומי eVTOL. ב-Taterotor eVTOL, את כל התא (מכוון ומניעים) לסובבים, או רק את התצורה של 2 דיסקודינמיקה.

  • (FLT:0) לחנך את דרדר ב Cruise:FLT:1 פעם נוטה קדימה, המדחף פועל כדחפור יעיל או טרקטור propulsors, והאגף מספק מעלית במהירות קדימה.המטוס כבר לא צריך להתגבר על הגרור הגבוה של תצורה רק מרחף.
  • (FLT:0)Smooth Transition: FLT:1 על ידי הטיה הדרגתית של הרוטורים, המטוס יכול להשתנות מבורך למעלית כנפיים ללא שינויים פתאומיים בזווית של התקפה או דחף רוטר.

דוגמאות כוללות את ה-FLT:0)Joby Aviation S4FearLT:1, אשר משתמש שישה מניעים מטומטמים, ואת FLT:2Lilium JetFLT 3 עם דחף חשמלי מחונך (צורה של ערפל מנטה) שניהם להסתמך על תוכנת בקרת טיסה מתקדמת לניהול המעבר, אבל הבסיס האירודינמי - צמצום ושמירה על זרם ה-החליפה על פני ה-החליפה הטובה ביותר ל-הת.

עיצובים משולבים

אלקטרונים רבים משלבים כנפיים אשר משולבים באופן אווירודינמי עם הפתיחת כדי לייצר מעלית בטיסה קדימה, ממיסים את הרוטורים.צורת הכנפיים, הכנפיים, ובחירת האוויר מותאמת לתנאי זרימה ייחודיים הנגרמים על ידי רוטור מתעורר.חדשנות באזור זה כוללים:

  • (FLT:0) מכשירים גבוהים של ליפט:FLT:1Build-edgeats ו-Switching-edge flaps ניתן לפרוס במהלך ההמראה וההנחתה כדי להגדיל את שטח האגף ואת ה-Sam, לספק יותר מעליות במהירויות נמוכות. חלק מהעיצובים משתמשים משטחים פעילים מורפטיביים שמתאימים באופן קבוע ליעילות אופטימלית.
  • (ב) [[המאה ה-1]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
  • (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עיצובים מחודדים כנפיים גם עוזרים עם יציבות כי הזרוע מספקת רגע טבעי של תצלום המגרש, מה שהופך את המטוס פחות רגישים לגורים במהלך המעבר.

מעריצים ורוקדים

מעריצים דוקשנים - מרצים סגורים ב-Anular shroud - מול כמה יתרונות אווירודינמיקה ליציבות וליעילות של eVTOL:

  • (FLT:0) ,Reduced טיפ הפסדes:FLT:1 ; פיזור קצה קצה vortex היווצרות, המאפשר לרקטור לפעול ביחס היבט יעיל יותר.זה מגביר דחף כוח יחידה, שיפור יעילות מרחף על ידי 10-20% לעומת רוטטורים פתוחים.
  • (ב) ⁇ :0) ל-Lower Noise: FLT:1 The duct מגנים את הטיפים המסתובבים, וניתן לקשור אותם לטיפול אקוסטי.
  • (ב) ⁇ :0) ,[דרוש מקור]: ה[[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]

(ב) ,0)Lilium JetFLT 1 משתמש 36 מעריצים חשמליים גנובים לאורך משטחים האגף שלה ו Canard, מתן דחף וקטורת ללא הטיה מכנית.הדוכסים מעוצבים עם עגלות גיאומטריות משתנות שיכול לשנות את אזור היציאה למבצע יעיל על פני משטרי טיסה.

Active Flow Control and Fitive Surfaces

במקום להסתמך רק על גיאומטריה קבועה, כמה עיצובים הדור הבא של eVTOL הם ניסויים עם שליטה פעילה בזרימה (AFC) ועל משטחים הסתגלות להגיב לתנאי טיסה בזמן אמת.

  • (FLT:0) היפרדות זרימה: 1FLT 1 מטוסים קטנים של אוויר (מטוסים סינתטיים או מפוצץ קבוע) משמשים ליד הקצה המוביל כנף או מעל הטיפ כדי לזרז את שכבת הגבול, עיכוב דוכנים.זה מאפשר לאגף להרים בזווית גבוהה יותר של התקפה, שיפור יציבות בתנאים גרוקטיביים או ירידות תלולות.
  • (FLT:0) לחנך את דרדר ב Cruise:FLT:1 גנרטורים מיקרו-טורטקס או פלזמה פועלים ניתן להציב על פני השטח העליון של הזרוע כדי לשלוט במעבר מלייזר לזרימה סוערת, צמצום עור חיכוך גרור. חלק eVTOs להשתמש בסתבכת גבול (BLI) שבו שכבת המזג האוויר הוא בכוונה לתוך זרם אנרגיה מחוספסת, מקטין את הפחתת האנרגיה האבודה.
  • (FLT:0) שינוי צורה חלופי: FLT:1 ⁇ Shape-memory או חומרים גמישים עור לאפשר את האגף או טוויסט להשתנות בטיסה.לדוגמה, כנף יכולה להשתוות עבור שיוטים דלים ולהגדיל את הסימון עבור העלאה גבוהה, כל ללא משטחים שליטה דיסקרטיים שגורמים לגרור טפילטי.

ה-FLT:0 NASA X-57 MaxwellFLT:1 חקרה את ההנעה החשמלית מבוזרת עם שליטה פעילה בזרימה, ומחקר ממשיך ליישם טכנולוגיות אלה בטיפוסי eVTOL בקנה מידה מלא, בעוד AFC מוסיף מורכבות ומשקל, התגמול האירודימי יכול להיות משמעותי: מחקרים מציעים שיפור של 15-25% ביחס למעלה למשימות EVL טיפוסיות.

היתרונות של חידושים אירודינמיים עבור יציבות ויעילות

ההשפעה המשולבת של חידושים המתוארת לעיל מניבה הטבות למדידה על פני כל המעטפה של הטיסה:

  • (FLT:0)Enhanced Stability:FLT:1 שיפור מיקום רוטטור, משטחים שליטה פעיל ועיצובי כנף משולבים להפחית את הרגישות של המטוס לרוחות ולעומק רוח. במהלך מרחף, מספר רב של רוטורים עם סט משתנה או RPM לספק הגנה על בסיס אדום וגן עדין. במהלך המעבר, הטיה רוטטים גבוה ולהגדיל את הכנפיים החיוביות, הימנעות לרגע מסוכן, כי הם פתאום "לרגע לא ניתן לתפוס" כאשר פתאום להתרחש "לפרק"
  • (FLT:0) Increaseed Flight Efficiency (Range & Duration): ההרחבה של גרור 1 (כגון פתיחות מרופפות, מכשירי כנף (winglets), ומעריצים מחנכים - מורידים את הכוח הנדרש להפלגה. בשילוב עם יעילות גבוהה יותר של מרחף, זה משתרע ישירות על טווח של מעל 150 מיילים על בסיס דרישה חלקית של טעינה נמוכה יותר, גם כן, אשר מאפשרת לחץ אווירי טעינה נמוכה יותר.
  • (FLT:0) Higher Payload Capacity:FLT:1er ארודינמיקה יעילה יותר אומר כי עבור אותה משקל סוללה, יותר מעלית זמינה עבור נוסעים ומטענים.זה קריטי עבור רווחיות מסחרית כי eVTOLs חייב לשאת מטען משמעותי להתחרות עם תחבורה הקרקע.10-20% שיפורים יעילות מרחף ממעריצים מוגדלים ישירות לתוך שולי תשלום.
  • (FLT:0) Noise Reductionve: 1FLT פעולות שקט יותר הם הכרחיים עבור קבלה קהילתית. מעריצים דווידד, מהירויות טיפ רוטטור נמוכות (התקבלות על ידי עיצוב יעיל יותר), ואופטימיזציה הלהבה כולם תורמים לירידה של רעש של 15-30 dBA בהשוואה למסוקים קונבנציונליים הפועלים בתנאים דומים.

תחזית עתיד: Next-Generation Aeroדינמית Technologies

קצב החדשנות באירודינמיקה של eVTOL אינו מראה סימן להאטה.כמה טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות לשפר עוד יותר את היציבות והיעילות:

כנפיים וכנפיים ניתנות להגדרה

כנפיים שיכולות לשנות את תוכניתם או עובי בטיסה נעות ממעבדות מחקר לשלבי אבטיפוס.עבור eVTOLs, כנף שיכולה לקפל או לחזור לרעוד במהלך המרחף (לצמצם את גרר) ופרוס עבור השייט יהיה אופטימלי חברות כמו FLT:0 AirbusFLT:1 הם חוקרים מתקפלים ומנגנוני שינוי כי יכול להיות מיושם על ידי eVVTO דורש מבנים קלים (מפרקים) וצורות גבוהות של חומרים אלה).

Boundary-Layer Ingestion (BLI) ו- Distributed Propulsors

פיזור propulsors בחלק האחורי של הפתיל כדי למקם את שכבת הגבול המהירה של האטה יכול להפחית את הגרור הכולל של המטוס על ידי כמה אחוזים. הרעיון הזה, כבר נבדק על ה- נאס"א X-57, מותאם ל- eVTOLs עם אוהדים קטנים רבים לאורך קצה השביל.על ידי ingesting the Wake, המטוסים לשחזר כמה אנרגיה כי יהיה אחרת להיות גרור תצורה מתמשכת תצורה משיכה.

המונחים: Thrust Vectoring

במקום להטות מכנית של רוטורים או נוולים, וקטורינג דחף נוזלי משתמש במטוסי אוויר קטנים כדי להפנות את המדחף הראשי exhaust.זה מבטל חלקים נעים, מפחית משקל, ועשוי לאפשר זמני תגובה מהירים יותר. בדיקות רוח מוקדמת מראות כי נוזל יכול להגיע עד 30 מעלות של השתקפות דחף עם ירידה נמוכה מומנטום.

Machine Learning for Real-Time Optimization

אינטליגנציה מלאכותית משמשת יותר ויותר כדי להתאים את פני השטח של בקרת אווירודינמיקה והגדרות רוטטור בזמן אמת.על ידי חשיפת מהירות האוויר, זווית התקפה, וזעזוע, מחשב בקרת טיסה יכול לנקז את צורת המטוס (אם משטחים מתאימים נמצאים) או רוטטור RPM ו-לחמת יעילות אופטימלית זו "תאונדנטלית" מאפשרת את הרכב לפעול בנקודת תורן הטובה ביותר בכל נקודה, להורדת סוללות, או להפחתה.

מסקנה

חידושים אווירודינמיקה מוחלים על מטוסים eVTOL - עד מסתובבים, עיצובים מכופרים כנף, מעריצים מחנכים, שליטה פעילה זרימה, משטחים אדפטיים - אינם רק שיפורים תיאורטיים; הם עומדים בפני טיסה ומעודנים באבטיפוס אמיתי כיום.טכנולוגיות אלה ישירות להתמודד עם האתגרים הייחודיים של טיסה אנכית-off: יציבות, שליטה, ירידה, רעש, ואווירה, כמו גם תהליכי תחבורה עירונית יעילה יותר, ימשיכו לשפר את היעילות המסחרית, להמשיך את היעילות של תחבורה מהירה יותר, ותהליכי תחבורה מהירה יותר, להמשיך את יעילות יותר, ותהליכי תחבורה מהירה יותר, להמשיך את יעילות יותר, להמשיך את יעילות יותר, ותהליכי תחבורה אווירית, להמשיך את יעילות גבוהה יותר, להמשיך את יעילות יותר, ותהליכי תחבורה מהירה יותר, להמשיך את יעילות יותר, שיפור יעיל יותר, שיפור יעיל יותר, ותהליכי תחבורה מהירה יותר, ייצור אווירית, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, ימשיך לשפר אתגרימת אווירית, יעיל יותר, יעיל יותר, להמשיך את יעילות אווירית, יעיל יותר, ייצור אווירית, יעיל יותר,