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李昊

2018-08-31 | 聚焦

贝尔公司申请可用于电动空中的士的构型设计方案专利

据美国《航空周刊》网站2018年8月20日刊文,贝尔公司于今年1月提交的一个可用于电动垂直起降空中的士的构型设计方案专利近日被公布,采用该方案的验证机预计将在2020年实现首飞,赛峰公司将为其开发一套混合电推进系统作为动力装置。

该专利的专利号为U.S. 2018/0208305,于今年1月8日提交,该构型使用了3个可倾转的涵道风扇,其中2个单副旋翼的涵道风扇布置在机翼翼尖,另一个使用共轴双旋翼的涵道风扇布置在尾部结构上。该构型与贝尔公司此前公布的电动空中的士方案有很多相似之处。

贝尔公司在该专利的应用方向中称,这是一种可以搭载1名飞行员和1名乘客的飞机,也可以布置一个最多容纳六名乘客的座舱,并可选择有人驾驶或无人驾驶。专利的详细描述中称,该飞机可以具有混合动力或混合动力液压推进系统。

专利申请文件中包括两个不同版本的草图,其中一个机身尾部结构分为Y形,以支撑尾部风扇。另一个则采用了二面翼,尾部风扇安装在2个平行的尾梁中间。后者看起来与贝尔公司在此前展示的四座空中的士概念方案类似。

混合电推进动力通过内燃机或辅助动力装置(APU)驱动发电机,产生高压电为一组电池充电,由电池来驱动涵道风扇的电动机。混合液压动力则通过APU驱动液压泵,由液压泵为涵道风扇的液压发动机提供动力。在该概念的另一个实例中,通过涡轮发动机驱动发电机,由发电机为液压泵提供电力驱动,进而带动涵道风扇。

该专利的应用方向描述中一些地方写的非常具体,如提及了APU可以是一台180马力的涡轮发动机,驱动发电机产生至少100千伏安的电能,为每个旋翼使用的60马力电动机提供动力。但其同时声明,APU可以提供“适当的动力”。

在直升机模式下,涵道风扇转至垂直状态以产生垂直方向的升力。通过改变机翼翼尖2个涵道风扇的总距和转速来实现滚转操纵,这两个风扇的旋转方向相反,以平衡反扭矩。尾部风扇则提供抵消翼尖风扇扭矩的反扭矩。

俯仰控制是通过调整尾部风扇的转速来实现,偏航控制是通过改变2个翼尖风扇倾角和扭矩实现,或通过在涵道中的支柱上加装副翼来实现。专利申请书中称,该方案的旋翼不需要周期变距操纵,并且在一些实例中甚至不需要总距控制,只需要控制转速即可。

在飞机模式下,涵道风扇转至水平方向以提供前向推力。飞行控制则由垂尾上的方向舵和前后风扇涵道支柱上的副翼提供。专利文件中表示,该飞机的飞行速度可超过150节(278千米/时)。

该飞机的尺寸与传统轻型直升机大致相当。涵道风扇的尺寸则设计为最大限度减少垂直起降时的动力需求和下洗流,以避免在起飞和着陆过程中吹起地面大量的碎片或灰尘,对乘客造成危害。

该专利申请书中还包括了一旦飞机进入着陆区域、或在着陆后监测到着陆轮上的重量变化时就对电池进行无线充电的功能。无线充电系统将位于着陆区上或嵌入在着陆区内,并拥有安全联锁装置可以防止电池电量不足而起飞。

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