Table of Contents
האבולוציה המהירה של ניידות אווירית עירונית (UAM) הציבה את הקופה הוורקטית של חשמל ולנדינג (eVTOL) במטוסי ה-VTOL (ה-UAM) בחזית החדשנות של התחבורה, בעוד שטכנולוגיית סוללות, מערכות הנעה, ואוטונומיה שולטות לעתים קרובות כותרות, מרכיב פחות ידוע אך קריטי קובע האם כלי טיס אלה יכולים להגיע בבטחה ובאופן יעיל בין מטוסי העברה עתידיים: מעל פני השטח האטומיים אלה מייצרים באופן בסיסי ליצרנים מהירים יותר, כאשר הם נדרשים בשלב מוקדם יותר, כאשר הם מתקדמים, כאשר הם נמצאים בשלב זה מכבר, כמו גם הם דורשים התקדמות מהירה יותר ויותר, כאשר הם דורשים התקדמות מהירה יותר ויותר, כאשר הם לוקחים את פני השטח המהיר ביותר, כאשר הם דורשים יותר ויותר, כמו גם על ידי מזהמים, כאשר הם נמצאים בשלב מוקדם יותר ויותר, כאשר הם דורשים צורך במהירות גבוהה של מטוסים עתידיים, כמו גם על ידי שימוש ב-TO, כאשר הם מתקדמים במהירות גבוהה של מטוסים עתידיים, כאשר הם דורשים התקדמות מהירה יותר, כאשר הם דורשים צורך במהירות גבוהה של מטוסים עתידיים של מטוסים, כאשר הם דורשים התקדמות מהירה יותר ויותר, כמו גם על ידי שימוש ב-L מטוסים, כאשר הם עלולים, כמו גם על ידי שימוש ב-TO-ל-ידי שימוש ב-ידי שימוש יעיל
מה הם מכשירי ריצוף גבוהים ומדוע הם חשובים עבור eVTOL?
מכשירים גבוהים מעלים הם רבודה אווירודינמית כי להגדיל את יעילות המעלית המקסימלית של כנף או מערכת רוטטור במהירויות אוויר נמוכות.בתעופה קבועה קונבנציונלית, אלה כוללים סלאטים מובילים, פורצי דרך, ו aileron droop. עבור מטוס eVTOL, המאזניים גבוהים יותר כי כלי רכב אלה חייבים לפעול בסביבה עירונית מוגבלת, מטושטשת, מטענים מרובים, או טווחיטיס יעיל, עם סוללות, או, עם סוללות, 000, 000, 000 יעיל, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל, 000, 000, 000 יעיל, 000, 000, 000.
הפיזיקה פשוטה: המעלית היא פרופורציונלית לאזור האגף והכנפיים של האוויר, במהלך ההמראה והנחתה, מהירות האוויר היא ליד אפס, כך ללא מכשירים מרים גבוהה, הזרוע תייצר מסוקים מסורתיים זניחים לפתור זאת באמצעות שימוש ברוטטורים מופעלים לכל השלבים, אבל eVTOLs שואפים לשלב את היעילות של שיוט קבוע עם קצבת גבוהה להרים את הפער על ידי המאפשרים נמוכים יחסית, כדי להפחית את המעבר בין צריכת אנרגיה נמוכה יותר, כדי להפחית את המהירות.
עקרונות האירודינמיקה שמאחורי המעלית הגבוהה
(התקני מעלית גבוהים פועלים על ידי הגדלת סומבר (טבע הזרוע) או הגדלת אזור כנף יעיל - או שניהם.לדוגמה, פירעון פורצי דרך מגביר את השכבות, אשר מעכבים את ההפרדה ומאפשר לאגף לייצר יותר מעליות בזווית נתונה של התקפה.ל-הדרדרדרים המהירים המהירים האלה נמצאים במסדרונות קריטיים, תוך ריצוף נוסף של המסדרון המהיר (Fallowed) אשר מאפשר גישה מהירה יותר ו-Lerhydrerhydrerhydrericericericericericericericerdumerdumerdumerdumerdumerdumerdumerdumerdumerdumerdumerdumerdumerdumrethredumerdumerdumrethrethreine-L.
חוקרים בנאס"א ומוסדות אקדמיים חקרו רבות את האירודינמיקה של תצורה של eVTOL.לדוגמה, AFLT:02021 NASA נייר טכני נאס"א 1 (NRC) בחנו את האינטראקציה בין ערות רוטר לבין פורצי דרך, המדגיש את הפוטנציאל לשיפור משמעותי של מעליות כאשר סטיות סטיות סטיות מטומטמות יחסית לרוטאורדש.
דרישות ייחודיות של טיסה EVTOL
המעטפת של טיסה EVTOL שונה מכל מטוס קודם.הוא כולל שלושה משטרים נפרדים: קצב גידול אנכי / צמדן, מעבר מהיר נמוך, ושיטה מהירה גבוהה.כל אחד מטיל דרישות שונות על מכשירים גבוהים.
שלב טיסה רצינית
במהלך הרחף וטפס אנכי, הכנפיים למעשה מושעה או פועלות במהירות נמוכה מאוד קדימה.כל מכשיר מעלית גבוה שעולה לגרור (כגון רצף של ערימה) למעשה להפחית יעילות רוטטור כי הרוטור חייב להתגבר על גרור נוסף.לכן, עיצובים רבים eVTOL retract או stow גבוה מעל פני מעל פני השטח במהלך מרחף למזער.עם, כמה מושגים חדשניים לפרוס כדי להפוך את הפחתת תועלת, יצירת הפרעות כיפתן, יצירת אפקטי נשימה משופרת, אשר ידוע "מעלה" אפקט המעלית "מעלה" אפקט המעלית מופעלת" (מעלה" (מעלית המעלית גבוהה "מעלית המעלית" (מעלית המעלית גבוהה" (מעלית המעלית גבוהה" (מעלית המעלית גבוהה יותר).
שלב המעבר
שלב המעבר הוא המורכב ביותר אווירודינמי.כפי שהמטוס מאיץ ממרח לטיסה קדימה, הכנפיים בהדרגה להיות יעילות יותר.תקני המעלית גבוהים בדרך כלל פרוסים במהירויות נמוכות ולאחר מכן ממושכות ככל שעלויות מהירות האוויר.התזמון והקצב של השיקום חייבים להיות מבוקר בקפידה כדי למנוע שינויים פתאומיים במעלית או גרר שעלולים להרגיז את מערכות הבקרה הפעילה.
המונחים:
פעולות eVTOL עירוניות דורשות רמות רעש נמוכות בהרבה מאלה של מסוקים.התקני מעלית גבוהים יכולים לתרום לרעש באמצעות הפרדה זרימה, vultex לשפוך, וצלילי הפעלה מכניים.בחיפוש אחר מטוסים שקטים יותר, מעצבים חוקרים משטחים רפויטיביים חלקה במקום פתרונות דיסקרטיים, כמו גם ⁇ או סלילת שבילים מקודמים.
טכנולוגיות להורדת ההרחבה eVTOL
כמה גישות מעלית גבוהות יושמו או הוצעו בטיפוסי EVTOL הקיימים ומטוסי קונספט. להלן הן הקטגוריות הבולטות ביותר.
« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «
להקות מסורתיות, פיזור, ו Fowler flaps מופיעים על עיצובים eVTOL מחברות כמו FLT:0Archer AviationFLT:1 (מטוסי לילה) ו FLT:2 Joby Aviationorive התעופה FLT 3: אלה מנגנונים מוכחים מציעים ביצועים אוויריים צפויים וקל יחסית כדי לגוון את השימושים של ארכינר - 8 מסלולי נחיתה קטנים יותר, אשר גם לקחת את המורכבות של מעבר הרים.
תגית: Geometry Wings
כמה מושגים eVTOL לחקור כנפיים שיכולות לשנות את צורתם - כגון טלקופינג או מתקפלים - כדי להתאים את אזור כנף ואת יחס היבט עבור שלבים שונים טיסה. אזור כנף גדול יותר במהלך ההמראה מפחית את הצורך של סטה דלית מרתקת גבוהה, בעוד אזור קטן יותר במהלך חתכיוט.עם זאת, מנגנוני הטלקו מוסיפים משקל וכשל מכני, מה שהופך אותם פחות נפוצים בעיצובים לטווח קצר.
להרים מעריצים ושילוב ישיר
(המכונים EVTOLs) רבים משתמשים בהנעה חשמלית מבוזרת (DEP) עם מעריצים מרובים המוטבעים באגף או בקארד.האוהדים האלה מייצרים מעלית אנכית ישירות, הפועלת ביעילות כמכשירי הרים גבוהים המופעלים על פני השטח של האגף, מעצבים יכולים להשיג שליטה במחזור הדם - אוויר איטי על כנף כדי לעכב הפרדה ולהגביר את ה-F:0Lilium JetFalium, שימושים במערך של 2Flowing; בעיקר עם זרם חשמלי; בעיקר עם כנף גבוהה;
ארכיון תגיות: Circulation Control Wings
במקום לנוע פני השטח, בקרת מחזור משתמשת סדרה של חריצים או מטוסים כדי לפוצץ אוויר על פני הקצוות מעוקלים על ידי שליטה אפקט קונדה, מערכות אלה יכולות להשיג חסכוניים להרים גבוה ללא מפלים מסיביים.הם קלים ופוטנציאליים יותר, אבל דורשים דחוס או מדמם אוויר, אשר מוסיף מורכבות מערכת.
טכנולוגיות חדשניות שעושות את העתיד
מעבר ליישום הנוכחי, כמה טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות לדור הבא של מכשירי מעלית גבוהה של eVTOL.
חומרים חכמים ומבנה מורפינג
Shape memoryסגסוגתs (SMAs), משככי עיניים, ופולימרים אלקטרואקטיביים מאפשרים משטחים "חכמים" שיכולים לשנות צורה חלקה ללא צירים דיסקרטיים. A מורפיום מוביל יכול לעבור מצורה נקייה להפלגה לתצורה של עומס מלוטשת ריצוף עבור מהירות נמוכה.בואינג ונאס"א בחנו את הקצוות של שבילים מורפטיביים על מטוסים קונבנציונליים; עבור eVTOLs, מערכות כאלה יכולות להפחית את הביצועים הפעילו מחדש של המשתנים, תוך כדי שיפור יכולת הפחתת משקל ואפקטיביים לאורך כל הזמן.
דינמיקה פעילה ואופטימיזציה בזמן אמת
מופעל על ידי חיישנים מתקדמים ולמידה מכונה, מערכות בקרה אקטיבית יכולות להתאים משטחים גבוהים בתגובה לתנאים בזמן אמת כגון גורים, משמרות מטען, או ביצועים רוטטור מופרשים.לדוגמה, eVTOL נתקל במזג אוויר פתאומי במהלך הנחיתה יכול לפרוס סימטרי כדי להתמודד עם הרגע.
מערכות המעלית המשולבות עם ה- Distributed Propulsion
הסינרגיה בין DEP לבין מעלית גבוהה נלקחת לרמות חדשות.קונריגציות שבו אוהדי המעלית מותקנים חריצים או ערוצים בתוך הזרוע - באופן משמעותי יוצר כנף מפוצץ - יכול לייצר חסכוניים מעל 6.0, הרבה מעבר למושגים מהירות קונבנציונליים.ה-57 מקסוול ניסיוניים באמצעות זה דחף גבוה, אם כי המיקוד שלה היה על תעופה כללית ולא VVTO, 000 כמו מנועים מבוקרים, 000, 000 מנועים של מעבר אינטנסיבי של מעבר אוטומטי, 000 של מעבר אוטומטי, 000 של מנועים, 000 של מעבר אוטומטי, 000 מנועים, 000 של מנועים, 000 של מנועים, 000 מנועים מבוקרים, 000: "מחץ X-LFLT" 1-F.
המונחים: bargestion and Suction
בקרת שכבת גבול פעילה באמצעות סחיעה או התפוצצות יכולה למנוע הפרדה על פני השטח העליון של הזרוע.בעוד שדחיסות אנרגיה, חשמליות ב- eVTOLs יכולות לכפות מערכות כאלה ביעילות.הסוי מסיר אוויר נמוך ליד פני השטח, שמירה על זרימה מחוברת בזווית גבוהה של התקפה.טכנולוגיית זו עדיין נמצאת בשלב המעבדה ליישומים של eVTOL, אך FLT:0research שפורסם בכתב העת Aerospaceirmental Science and Technology מציע כלי רכב עירוניים.
אתגרים מרכזיים והנדסת סחר-Offs
אין מערכת מעלית גבוהה מושלמת.כל החלטה עיצובית כוללת עצירות מסחר המשפיעים על ביצועי המטוס הכללי, עלות ועל מסלול הסמכה.
משקל ומורכבות
מסטיקים מכניים, hings, Actuators, וקישורים שליטה מוסיפים משקל משמעותי - באופן חד-פעמי 3% עד 8% של משקל הזרוע עבור מערכת צנרת קונבנציונלית.עבור eVTOLs, שבו כל קילוגרם מקטין טווח או מטען, חלופות קלות משקל כמו סלאטים קבועים (שתמיד פרוסים) עשוי להיות מועדף, אפילו עלות של מערכות לגרור משקל פוטנציאלי, אבל להציג את המהימנות עבור יצרני חשמל.
אמינות ו Redundancy
כשלים גבוהים של כלי הרים הם סיכון ידוע בתעופה, המוביל לתאונות כמו התרסקות ספנאי 2008 (MD-82. eVTOLs תפעל בגובה נמוך על אזורים מאוכלסים, דורשות שיעורי כשל נמוך מאוד. Redundant Actuators, מנעולים מכניים, ועיצובים עמידים על ריבק הם חיוניים.
התערבות אירובית עם Rotors
כאשר מכשירים מרימה גבוהה פרוסים ליד מסלולים של רוטר מתעורר, האינטראקציה יכולה להיות מועילה או מזיקה. A flap להציב בשטיפת מטה של מאוורר להרים עשוי לחוות לחץ דינמי מוגבר, אבל גם טעינה לא יציבה המפחיתה את יעילות המעריצים. סימולציות נוזל Computational נוזל (CFD) חייב ללכוד אינטראקציות מדויקות אלה של מבחנים מנהרה רוח של מערכות רמפות גבוהות ומניעה הם נדירים, איטי התקדמות.
רעש והסכמה קהילתית
כאמור, רעש הוא גורם שוק-הפחתת שומן יכול לייצר גוונים חד-צדדיים; פערים של זחל לייצר רעש פס רחב. Smoothing פני השטח ולשלוט הם שקט יותר אבל פחות בוגר הסמכה רעש סביר להכריח יצרנים להשתמש פריסות ללא רעש נמוך ואולי ביטול רעש פעיל באמצעות שליטה ברק.
הדרך Ahead: הסמכה, בדיקות, ואימוץ שוק
הדרך לייצור eVTOLs עם מכשירים מתקדמים מעליות גבוהה סלול עם בדיקות קפדניות ובדיקה רגולטורית. הן EASA והן FAA מפתחים תנאים מיוחדים ואמצעי עמידה בתצורה הרומן.
מסגרת הסמכה
תנאי מיוחד של EASA עבור קטן-אגורי VTOL (SC-VTOL) מחייב כי מערכות להרים גבוהות חייבות להפגין "לא מצב כשלון לא בטוח", כולל ריבים, פריסות אסימטריות, ופעולות לא מכוונות מחדש.ה-FLT:0FAA של חברת תעופה מתקדמת (AAM) יוזמה של FLT:1 פועל על תקנים מקבילים של מערכות מורפיום או חכמות, כמו שיטות הפעלה לא יכולות להיות קיימות.
בדיקות Paradigms
בדיקת מנהרות הרוח נותרה חיונית, במיוחד עבור משטרים טרנסטוניים שבהם eVTOLs עשויים להגיע 150-200 קשרים. עם זאת, בדיקות מנהרות רוח מופעלות בקנה מידה מלא של מודלים eVTOL עם מניעים רוטטים הם יקרים. במקום, יצרנים מסתמכים במידה רבה על CFD וסימולטורים פיילוט להגדיר לוחות זמנים גבוהים של בדיקות טיסה של כשלים במערכת מבוקרת (למשל, באמצעות מפתחי תיבות) מתוכנן גם על ידי מפתחי המרהמות ביותר.
שוק שונה
ככל שהשוק של eVTOL בוגר, ביצועי מכשיר הרים גבוהים יכולים להפוך למדור תחרותי.מטוס עם זמן מעבר קצר יותר משתמש בפחות אנרגיה סוללה, מתורגם למגוון גדול יותר או יותר נוסעים.מערכות הרמת גבוהות יותר של שקט יותר יהיו מועדות באזורים עירוניים רגישים לרעש.
מסקנה
מכשירים גבוהים של מעליות עשויים לא להיות הרכיב הנראה לעין ביותר של מטוס eVTOL, אבל הם בין הקריטיים ביותר להשגת ההבטחה של ניידות אווירית עירונית.ממשתים מבוזרים קונבנציונליים לעצב כנפיים ובקרת מחזור, הטכנולוגיה מתפתחת במהירות כדי לענות על הדרישות הייחודיות של טיסה אנכית.עם המשך השקעה בחומרים, בקרות, ולעיצוב משולב, העשור הבא יראה מערכות גבוהות יותר קלים, חכמים יותר, שקטים יותר, ונווטים יותר מאשר למהנדסים עתידיים, כדי לנווט כיום, כדי לנווט את המהנדסים.