傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器技術(shù)有哪些難點(diǎn)？斑斕航空

傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)技術(shù)在載人飛行器領(lǐng)域有很大優(yōu)勢，可以滿足工業(yè)需求，但在國際上還處于起步階段。

難點(diǎn):氣動干擾研究

傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器兼具直升機(jī)(或多旋翼)和固定翼載人飛行器的優(yōu)點(diǎn)，復(fù)雜度大于二者之和。傾轉(zhuǎn)旋翼的氣動干擾涉及旋翼-機(jī)翼、旋翼-機(jī)翼、旋翼-機(jī)身、旋翼-尾翼等多個方面。其中，垂直飛行和懸停時旋翼的氣動干擾最為嚴(yán)重。由于機(jī)翼在定點(diǎn)懸停時是靜止的，由于旋翼尖部脫落的螺旋尖渦的干擾，誘導(dǎo)下洗流以接近90°的方向沖擊機(jī)翼，進(jìn)而在機(jī)翼上表面形成阻塞的三維效應(yīng)流場，嚴(yán)重影響載人飛行器的穩(wěn)定性。

而且傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器性能的一個重要指標(biāo)就是它的有效載荷。在懸停狀態(tài)下，旋翼氣動干擾對有效載荷有顯著影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)翼上的下洗流載荷占總旋翼拉力的一部分，這種不利的氣動干擾降低了飛機(jī)的有效載荷。只有妥善處理旋翼/機(jī)翼的氣動干擾，才能提高傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器的有效載荷。

此外，由于傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)在懸停狀態(tài)下的橫向?qū)ΨQ性，左右機(jī)翼上方的氣流在飛機(jī)對稱面附近相遇，因此氣流轉(zhuǎn)向向上。這種運(yùn)動形成附著渦分離、氣流再入等獨(dú)特的復(fù)雜現(xiàn)象，直接影響傾轉(zhuǎn)旋翼的氣動特性。

載人飛行器

難點(diǎn):飛行控制研究

為了實(shí)現(xiàn)各種飛行模式和各種飛行狀態(tài)的控制，傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器的控制系統(tǒng)可能是世界上最復(fù)雜的飛機(jī)控制系統(tǒng)之一。傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器的控制系統(tǒng)除了用于普通固定翼螺旋槳飛機(jī)和縱列式直升機(jī)(或多旋翼)的控制系統(tǒng)外，還必須控制旋翼軸的傾轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)不同飛機(jī)模式的功能。在傾轉(zhuǎn)過程中，需要同時控制飛機(jī)和直升機(jī)(或多旋翼)兩個控制系統(tǒng)，即通過同時控制旋翼和飛機(jī)常規(guī)氣動舵面來控制旋翼的傾轉(zhuǎn)和飛機(jī)的飛行狀態(tài)。它的操作和飛行控制比單固定翼載人飛行器和無人直升機(jī)(或多旋翼)要困難得多。特別是當(dāng)傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器處于過渡狀態(tài)時，具有明顯的張力矢量控制特性，由于張力矢量的存在，三個通道之間存在強(qiáng)耦合。同時，氣動舵控制和張力矢量控制之間存在協(xié)調(diào)問題，使得過渡模式下的飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。因此，飛行控制技術(shù)是傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器的另一個關(guān)鍵難點(diǎn)。

難點(diǎn):結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

傾轉(zhuǎn)旋翼載人飛行器為了適應(yīng)直升機(jī)(或多旋翼)模式的垂直起降、飛機(jī)模式的高速巡航飛行以及各種飛行狀態(tài)的控制，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有大量的研究。具體來說，傾轉(zhuǎn)旋翼系統(tǒng)不僅要適合高速前飛，還要兼顧垂直懸停效率。葉片的形狀、扭曲和輪轂設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)旋翼不同。

而且旋翼系統(tǒng)要安裝在翼尖，旋翼軸要相對機(jī)翼傾斜，這對機(jī)翼強(qiáng)度和氣動彈性穩(wěn)定性提出了更高的要求。這也涉及到復(fù)合材料的技術(shù)研究。比如葉片需要采用彎扭耦合特性更強(qiáng)的復(fù)合材料，通過復(fù)合材料機(jī)翼可以創(chuàng)造理想的氣動狀態(tài)。同時，還需要復(fù)合材料來設(shè)計(jì)和優(yōu)化葉尖的形狀。此外，如何在不影響飛機(jī)整體強(qiáng)度的情況下，減輕飛機(jī)本身的重量，使飛機(jī)能夠承受更多的載荷，實(shí)現(xiàn)更長的航程，這就需要精細(xì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

因此，綜合考慮各方面的設(shè)計(jì)要求，可以保證飛機(jī)的控制精度，降低控制難度，保證飛機(jī)的飛行安全，合理解決重量和強(qiáng)度的矛盾。

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