EVTOL飞机的一条新技术路线(续)
2022-09-04 07:09阅读：
EVTOL飞机的一条新技术路线(续)
有容乃大展翅翱翔
引言
上篇介绍了以色列Airevaero公司研发的个人用户EVTOL产品AirOne。把它归类于多旋翼而带固定翼的新技术路线，总结了其特点。并依据所得技术数据对其垂直起降能效数据悬停升功比，水平巡航飞行能效数据表观整机升阻比作了估算。与纯多旋翼的AirBus，前后固定翼的可倾转多排涵道旋翼的Lilium估算结果作了对比。认为该技术路线简便易行，有效提高了巡航飞行能效，增加了航程。值得参考借鉴。
无独有偶，刚刚在网上看到一家英国创业公司SkyFly（创始人：Michael
Thompson）推出个人用户EVTOL产品Axe的网上预订介绍文章（标题：Axe:
The personal eVTOL of your dreams is now on
pre-order，作者：Can
Emir）。所述产品正是采用与
AirOne相同的新技术路线，但不同的布局设计。特根据其提供的资料图片撰写本文，对其作简明介绍，分析点评。供广大飞行爱好者和相关企业
EVTOL产品研发者，投资人参考。有不当之处欢迎读者指正。
Axe基本设计描述
参照附图1，2
附图1
Axe侧视图
l
并列式双座，前后分布固定翼（无副翼，襟翼），单垂直尾翼（无方向舵），前3点固定式轮式起落架。
l
四轴电机直驱旋翼（每轴3翼片），分别固定于各固定翼端伸出支撑杆（断面扁平）端。不倾转。
Axe基本技术数据
航速160km/h
（44.4m/s）
基本型：整机空重（带48kWh电池包）428kg，载荷
（2座）172kg，总重600kg。
航程
160km。（加电池包，航程可扩至320km。）
电机功率（标称）每轴2x70kW
总电机（标称）功率 560kW。
注：原文是给解释是为悬停提供足够功率余量。
尺寸：固定翼翼展5m，旋翼直径
1.5m。
附图2
Axe外形图
能效数据估算
悬停升功比
（按总重600kg，总悬停功率0.9x560kW 计算）
=600/504=1.19 kg/kW。
表观整机升阻比 （按总重600kg，巡航速度
44.4m/s, 巡航功率48kW 计算）
h=600x9.81x44.4/48000=5.44
注：由于没有提供实测数据，巡航功率48kW是按电池容量48kWh，航程160km，假定垂直起降耗能可忽略，航速160km/h历时1小时，粗略估算得出。
上述数据和前一篇中AirOne的数据（悬停升功比1.9kg/kW；因未提供电池容量，巡航功率估值较高，造成表观整机升阻比估值偏低，仅2.27）比较：
巡航速度及航程都相似，总重更轻的情况下，悬停升功比低于AirOne，表观整机升阻比则高AirOne
1倍多。但远未达招商文章所述：“滑翔比能达10”的水平。
技术点评
亮点
与AirOne相同，采用多旋翼加固定翼的简单易行技术设计，有效提高了水平巡航飞行能效，在航速航程续航时间上，比纯多旋翼方案有显著提高。
比AirOne的一个优点是：把旋翼支撑杆直接变为固定翼，简化了结构和总重。
不足
固定翼的展弦比稍小。
在现有占空尺寸下，旋翼半径偏小；再因减少1倍旋翼翼片，用两台电机驱动3支翼片，造成悬停升功比数据下降，垂直起降能效不够高。
（完）2022/9/3发表于新浪博客
补充讨论
悬停功率和巡航功率比例
悬停功率和巡航功率相互比值，是eVTOL飞机一项重要技术数据，表明垂直起降过程功率与巡航过程功率大小差别。此前资料表示Lilium的悬停功率是其巡航功率的10倍。本文按电池容量，巡航速度，续航时间及里程估算Axe的巡航功率48kW，与其悬停功率（0.9标称功率）504kW比值，后者为其10.5倍，与Lilium的数据接近。
前文中AirOne悬停功率（0.9标称功率）510kW，当时没有电池容量数据，按33.3%标称功率估算巡航功率187kW，相应比值是2.73。如按10%悬停功率计算，则只有51kW。使得AirOne表观整机升阻比增大至8.34，巡航效率增大
悬停功率与巡航功率比数值大小，表明eVTOL飞机两种飞行模式耗能率的差别。尽管从单次起降航程看，巡航飞行模式的耗能占最大比例，起主导作用，似乎巡航功率大小最重要。
但垂直起降过程在每次起降航程中不可或缺，整机发动机功率必须按悬停功率留有盈余配置。则过大的悬停功率，过大的悬停/巡航功率比，必将导致在主要飞行时段发动机功率闲置，导致整机制造成本增高，有效载荷率减少。
可见提高悬停升功比，减少悬停功率，是提高eVTOL飞机整机能效关键。而巡航飞行效率，有高能效固定翼飞机的榜样在前，巡航飞行能效的指标表观整机升阻比，可达15-20水平。在此基础上，把悬停/巡航功率比控制在2以内，才是提高eVTOL飞机整机能效的理想目标。
（补充讨论完）2022/9/4
