EVTOL (elektriksel Çekme ve Arazileme) sektörü, helikopter olarak eski bir uçuşa maruz kalır, ancak mümkün olan tüm mühendislik çekirdeği, VTOL'yi daha sessiz hale getirmek için vaat eden bir yükselteçtir.Bu makaleye göre VTOL teknolojisinin belirli bir ekosistemin gereksinimlerine nasıl geliştiğine göre daha verimlidir.

VTOL Challenge in eVTOL

Gerçek dikey taksit ve iniş, yüksek güç yoğunluğu ve dikkatli bir şekilde yıkamak için, aynı araç, en aza indirme ve en yüksek çözünürlükte olan havalimanlarına geçiş yapmak için yeterince tahrikli olmalıdır.Referanslar için tam ağırlığına karşı koymak için, VOL tasarımcıları sadece VOL'a ulaşmaz.

VTOL Konsülasyonunun Evrimi

Erken eVTOL konseptleri genellikle uçarak helikopter rotorları veya yarıkopter düzenleri taklit eder, ancak endüstri birkaç farklı konfigürasyona olgunlaşmıştır, her biri kendi ticaret-offları ile orta verimlilik, seyir performansı ve mekanik karmaşıklığı ile.

Multirotor Designs

Kavramda en basit, çok sayıda sabit rotorlu rotorlar her iki asansör ve kontrol için kullanılır. Volocopter 2X ve birçok erken prototip bu kategoriye girer. Mekanik olarak basit ve mükemmel kırmızı yük ve kötü seyir verimliliği sunarken, her rotor uç için optimize edilir, uçuş için. değişkenli rotorlarda son gelişmeler ve kobiyal çöp kutusu bu dezavantajları azaltmak için başlangıçtır.

Asansör + Cruise

Bu tasarımlar ayrı asansör ve itme: Özel rotorlar seti dikey asansör sağlar, ayrı pervaneler veya iter motorlar dört gözlenebilir.Seks ALIA ve Archer Midnight bu yaklaşımı kullanır. çünkü asansör rotorlar tam olarak durdurulabilir veya yolcuya yavaşlayabilir, sürüklenir. Ancak, her iki sistemin ek ağırlığı ve daha karmaşık bir geçiş kontrol mantığı eklen karmaşıklığına ihtiyacı vardır.

Tiltrotor ve Tiltwing

Belki de en zarif ama aynı zamanda mühendis için de en zor, eğimliler tüm tahrik grubu (motor+rotor) dikeyden yatay olarak döndürüyor. İşy Havacılık S4 ve Lilium Jet bu konseptin işe yaradığı değişikliklerdir.

Vectored Thrust ve Ducted Fans

Airbus tarafından A3 gibi bazı geliştiriciler (şimdi Vahana’nın bir parçası), kanalize edilmiş hayranları kullanarak vektörlü ittiler.Kapatlı hayranlar, birim alanı başına gürültüyü nasıl teklif etti, ancak ağırlıkları ve yüksek hızlarda düşüşleri dezavantajları artıyor.

Anahtar Teknolojileri VTOL Evolution

VTOL teknolojisinin eVTOL'deki evrimi sadece aerodinamik ile değil – birkaç mühendislik disiplininde paralel ilerlemeler tarafından yönlendirilir.

Elektrikli Taht ve Yüksek Voltage Sistemleri

Elektrikli motorlar güç yoğunluğunda artış gösterdi -bugünün durumu-of-the-art s.-flux kalıcı-magnet motorları 7 kW/kg'ı aştı, 3 kW/kg'ın altından on yıl önce.Bu doğrudan VTOL'nin kilo cezasını azaltır. Daha da önemlisi, elektrikli dağıtılmış tahrikli bataryalar (DEP) hava eksenelleri boyunca yerleştirilmelerini sağlar.

Özerk Uçuş Sistemleri

VTOL uçuş dinamikleri doğal olarak kararsızdır. Pilot iş yüküne sahip olmak - veya tamamen otonom operasyonlarına izin vermek - VTOL için gerekli olan karmaşık geçiş koridorlarını (LIDAR, radar, optik kameralar, gerçek zamanlı olarak 100 Hz'den fazla çalışan ölçüm birimleri) yönetmek için kullanılır.Bir insan pilotu, tam olarak birden fazla rotor için geçerli olmadığını göstermiştir.

Hafif Kompozit Yapılar

Hava çerçeveli kütlede kaydedilen her kilogram daha fazla aralık veya daha yüksek maaş yüküne dönüşür. Karbon-fiber-reinforced polimerler (CFRP) şimdi ubiquitous, ancak bir sonraki adım karmaşık para birimleri için üretim, adil ve esnek malzemeler için üretim, hatta rotor hublar.

Gürültü Mession Technologies Technologies

Gürültü, eVTOL operasyonlarının kamu kabul edilmesi için en büyük engeldir. VTOL iki farklı tip yaratır: rotor bıçak ipuçları ve türbülanstan gelen aerodinamik gürültü ve dişlilerden mekanik gürültü. VTOL tasarım adresi: VTOL

  • [FONT=0) Düşük uç hızları: [Dönder: 1) Rotor RPM'yi ortalık rotorları kullanarak (daha yüksek sağlam rotorlar kullanarak), Mach sayıları 0,5'in altında tutulur, dramatik bir şekilde kesme tonal gürültü.
  • [FONT:0]Serrated izing kenarlar ve dalgalar lider kenarlar:[Döneticiler, owl kanatlarından ilham alan bu biyomimetic özellikler, pusulaları kırınır.
  • [FONT:0)Düzücüküreli yüzeylerle ilgili rotorlar:[Dönemli: 1) Farklı rotorlar biraz farklı frekanslarda çalışır, daha geniş bir spektrumda gürültü yayarlar ve sinir bozucu azaltır.
  • [FONT:0]Ducted hayranları (özellikle dikkatli tasarlanmış): ) Ducts, rotor gürültüyü koruyup aşağı doğru önermelerini engelleyebilir.

NASA'nın AFL:0)Revolutionary Dikey Asansör Teknolojisi (RVLT) projesi), bu önlemlerle, eVTOL'lerin 500 feet yükseklikte teslimat aracı olarak sessiz olabileceğini gösteren gürültü haritaları yayınladı - zararlı değil.

Çözülmemiş Zorluklar

Dikkat çekici ilerlemeye rağmen, birçok temel engel yaygın VTOL kabul edilmesini engelliyor.

Battery Enerji Yoğunluğu ve Döngüsü Yaşam

En iyimser batarya projeksiyonları bile iniş için 150-200 km civarında eVTOL aralığı gerçekleşir. Tipik 30-50 km kentsel yolculuk için, bu yeterli, ancak şehirlerarası veya şehirlerarası rotalar en az 300 km gerektirir.

Düzenleme:

EVTOL henüz tam tip bir sertifikasyon aldı. FAA, EASA ve diğerleri hala VTOL uçakları için özel koşulları sonlandırıyor. İki özel engel, 20-2028 civarında ilk tip sertifikalar için "kafatrofik başarısızlık" tanımıdır, ancak tüm ekosistem boyunca bir motor kontrolörü kaybedebilir.

Vertiport Entegrasyonu

VTOL kapasitesi, araziye hiçbir yer yoksa hiçbir şey anlamına gelmez. Vertiports çatıları, park yapıları veya limanları gibi şirketler için inşa edilmelidir - tüm yük taşıma sistemleri ile, ancak şehir planlama ajansları sadece yük şarj sistemi (megawatt-düşük noktası hızlı şarj) için başlangıç için başlangıçlar yapılır.

Toplum Kabul ve Gürültü Politika

EVTOL'ler teknik olarak helikopterlerden daha sessiz olsa bile, yeni bir gürültü kaynağının yeniliği – özellikle sabah veya geç gece operasyonları sırasında – yine de VTOL uçaklarının da 60 mph'ye kadar yıkanması gerekir: daha sessiz ve mülk sahibi olmak için tehlikeli olabilir. Pilotlar, özellikle de hassas alanların aşırı sağlanmaları için gerekli olacaktır ve sanayi veya ticari bölgeler için muhtemel olacaktır.

Vaka Çalışmaları: Lider eVTOL VTOL Programları

Gerçek dünya tasarımlarını incelemek, VTOL evriminin pratikte nasıl uygulandığını göstermek için yardımcı olur.

İşy Havacılık S4

İşi S4, altı rotorlu bir eğim yapılandırmasını kullanıyor (dört altta, kuyrukta iki tane) 2021 yılında 154- mil uçuşu elde etti ve ilk operasyonlar için FAA Part 135 sertifikası sağladı.

Beta Technologies ALIA

Beta'nın ALIA 250, yüksek bir kanatta monte edilen dört dikey asansör rotorlu bir asansör konfigürasyonunu kullanıyor ve tek bir itici sürücüyü yolcuya yolcu için "hover ve önemli" geçiş algoritmalı basit - asansör rotorları sadece bir kez kanat destek veriyor. Uçaklar zaten fabrikalar arasında düzenli olarak uçuyor ve tek bir şarjda 200 nautical mil üzerinde gösterdi. Beta da VTOL yeteneklerinin tek başına geliştirilmiş yüzeylere doğru ilerlemesine izin veriyor.

Archer Midnight

Archer'ın Midnight, VTOL döngüleri için küçük bir ileri vektör üretmek için biraz ileri doğru ilerliyor - VTOL rotorları her 15 dakika boyunca tam anlamıyla şarj edilebilir bir sürüş işlemlerine odaklandı.

Dikey Havacılık VX4

Dikey Havacılık Uzayı VX4, daha küçük bir Yaylışla uyumlu hale getirmek için, VX4'ün 50 metre yükseklikteki kayıtların dört bir kısmını azalttığı alışılmadık bir H-tail ile çalışır.Bu düzenleme, şehir sokaktaki bir geçiş aracının seviyesini azaltır.

Future Outlook ve Altyapının İhtiyaçları

VTOL teknolojisi evrimi izolasyonda gerçekleşmeyecektir. Tam sömürü, hava sahası yönetimi, enerji depolama ve şehir planlamasında koordineli ilerlemeler gerektirir.

Gelişmiş Hava Hareketliliği (AAM) Ekosistemler

VTOL uçakları daha verimli hale gelirken, hava, batarya durumu ve hava sahası sıkışıklığı içeren daha geniş bir AAM çerçevesine entegre edilecekler. VTOL uçakları, iniş noktaları ve güç şarj çevrimleri için iletişim kurma sistemleri ile iletişim kurmaları gerekecek.

Enerji Yoğunluğu Yolu

Solid-state bataryalar ve hidrojen yakıt hücreleri, mevcut lityum-iyonun üç katına çıkmasının en umut verici iki enerji kaynağıdır. Hidrojen yakıt hücreleri zaten altı basamaklı eVTOL prototipleri (örneğin, H2Fly HY4) olarak kullanılan batarya ve yakıtlı ısı yolculuğu sırasında üç adet başlangıç noktası ile araştırılırken, tank ve yakıtlı kütle limitleri hala şarj edilir.

Özerk Operasyonlar ve Uzak Pilot

Tamamen otonom VTOL, ilk önce kargo için sertifikalandırılacak ve sonra gemideki bir güvenlik pilotu ile yolcu uçuşları için sertifikalandırılacak kadar, NASA ve Aurora Flight Sciences tarafından test edilen olarak, operatör maliyetlerinin çok fazla tutulmasına izin veriyor. VTOL uçuş kontrol yasalarının açılması için - adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım adım atarak - DO-178C güvenlik standartlarının geçmesi için yeterince sağlam bir şekilde kullanılıyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

EVTOL sektöründeki VTOL teknolojisi olağanüstü bir hızda gelişiyor, elektrik tahrikli, otonom uçuş, hafif yapılar ve aktif gürültü azaltması ile ilerliyor. dikey olarak alınan günler gürültülü, yakıt-ayak helikopteri sonlanıyor. -multirotor, asansör+cruise, eğimli ve otomatik hava sahasında ilerlemeye hazır - her zaman eşsiz bir başarı ve çözülmemiş zorluklar getirecektir.