適合高速飛行的機(jī)翼_適用于高速飛行的機(jī)翼是指平面形狀

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　　傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)應(yīng)用在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域?qū)τ跐M足工業(yè)級(jí)需求的巨大優(yōu)勢(shì)，而從世界范圍來(lái)看，傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)還處于起步階段，僅有美國(guó)和以色列少數(shù)國(guó)家技術(shù)相對(duì)成熟。我國(guó)在這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的研究起步相對(duì)較晚，且面臨嚴(yán)密的技術(shù)封鎖，進(jìn)展較慢。

　　究其原因歸根結(jié)底還是因?yàn)閮A轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)有許多難點(diǎn)難以攻克，這些難點(diǎn)成為制約研發(fā)傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)企業(yè)共同的問(wèn)題，誰(shuí)能率先攻克這些難點(diǎn)，取得更多階段性的實(shí)質(zhì)成果，直至將國(guó)產(chǎn)傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)投入市場(chǎng)應(yīng)用，誰(shuí)就能先拔頭籌成為萬(wàn)眾矚目的焦點(diǎn)。

　　下面就讓我們首先一起適合高速飛行的機(jī)翼了解一下業(yè)界公認(rèn)的傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)存在的幾大難點(diǎn)（前方技術(shù)高能，請(qǐng)帶好字典前行）：

　　總體來(lái)講傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)具有三種飛行模式：懸停/小速度前飛的直升機(jī)（或多旋翼）飛行模式，巡航和高速前飛的固定翼飛機(jī)飛行模式以及從直升機(jī)（或多旋翼）模式向固定翼飛機(jī)模式轉(zhuǎn)換的過(guò)渡飛行模式。過(guò)渡飛行模式是傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)的關(guān)鍵所在。在不同飛行模式轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，旋翼的流場(chǎng)與尾跡都很復(fù)雜，加之槳葉非正常變化的氣動(dòng)力直接影響飛行器的平衡和操縱，使快速轉(zhuǎn)換、平穩(wěn)過(guò)渡成為難點(diǎn)。具體來(lái)看：

　　難點(diǎn)一：氣動(dòng)干擾研究

　　傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)在兼具直升機(jī)（或多旋翼）和固定翼無(wú)人機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也兼具二者的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，其復(fù)雜性也大于二者之和。傾轉(zhuǎn)旋翼的氣動(dòng)干擾問(wèn)題涉及到旋翼-機(jī)翼、旋翼-旋翼、旋翼-機(jī)身、旋翼-尾翼等多個(gè)方面，其中以垂直飛行和懸停時(shí)旋翼-機(jī)翼的氣動(dòng)干擾最為嚴(yán)重。由于定點(diǎn)懸停時(shí)機(jī)翼是固定不動(dòng)的，受旋翼槳尖脫落的螺旋形槳尖渦干擾，誘導(dǎo)產(chǎn)生的下洗流以接近90°方向撞擊機(jī)翼，繼而在機(jī)翼上表面形成阻塞的三維效應(yīng)流場(chǎng)，嚴(yán)重影響無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定性。

　　而且，傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)是它的有效載荷。在懸停狀態(tài)下，旋翼-機(jī)翼氣動(dòng)干擾對(duì)該有效載荷具有重大影響。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)翼上的下洗載荷占旋翼總拉力的一部分，這種不利的氣動(dòng)干擾造成飛機(jī)有效載荷的降低。只有正確處理旋翼/機(jī)翼氣動(dòng)干擾，才能提高傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)的有效載荷。

　　另外，由于懸停狀態(tài)下的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)存在橫向?qū)ΨQ性，左右機(jī)翼上方的氣流在接近飛行器對(duì)稱面處相遇，因而氣流轉(zhuǎn)為向上運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)形成了特有的附著渦分離和氣流再入等復(fù)雜現(xiàn)象，直接影響傾轉(zhuǎn)旋翼的氣動(dòng)特性。

　　懸停狀態(tài)下傾轉(zhuǎn)旋翼流場(chǎng)示意圖

　　難點(diǎn)二：飛行控制研究

　　為實(shí)現(xiàn)多種飛行模式多種飛行狀態(tài)的操縱控制，傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)的操縱控制系統(tǒng)可能是世界上最復(fù)雜的飛行器控制系統(tǒng)之一。除了用于普通的固定翼螺旋槳飛機(jī)與橫列式直升機(jī)（或多旋翼）的操縱控制系統(tǒng)外，傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)的操縱控制系統(tǒng)還須操縱控制旋翼軸的傾轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)不同飛機(jī)模式的功能。

　　在傾轉(zhuǎn)過(guò)程中，要同時(shí)進(jìn)行飛機(jī)和直升機(jī)（或多旋翼）兩種控制系統(tǒng)的操縱，即同時(shí)通過(guò)操縱旋翼和飛機(jī)的常規(guī)空氣動(dòng)力操縱面，以實(shí)現(xiàn)對(duì)旋翼傾轉(zhuǎn)和飛機(jī)飛行狀態(tài)的控制。其操縱和飛行控制比單一的固定翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人直升機(jī)（或多旋翼）都要困難許多。

　　特別，傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)在過(guò)渡模態(tài)時(shí)，存在明顯的拉力矢量控制特性，由于拉力矢量的存在，三通道之間出現(xiàn)較強(qiáng)的耦合。

　　同時(shí)，還存在著氣動(dòng)舵面操縱與拉力矢量控制之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題，使得過(guò)渡模態(tài)下飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜。因此飛行控制技術(shù)是傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)的另一個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)。

　　俯仰控制示意圖

　　難點(diǎn)三：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

　　傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)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)方面有諸多考究。

　　具體來(lái)說(shuō)，傾轉(zhuǎn)旋翼系統(tǒng)既要適用于高速前飛，又要兼顧垂直懸停效率，槳葉的形狀、扭轉(zhuǎn)及槳轂形式的設(shè)計(jì)都不同于常規(guī)的旋翼。

　　而且，在機(jī)翼兩翼尖處要安裝旋翼系統(tǒng)，旋翼軸要相對(duì)機(jī)翼傾轉(zhuǎn)，這就對(duì)機(jī)翼強(qiáng)度和氣彈穩(wěn)定性提出了更高的要求。這其中也涉及到復(fù)合材料方面的技術(shù)工藝研究，比如槳葉需要采用彎扭耦合特性更強(qiáng)的復(fù)合材料制造，通過(guò)復(fù)合材料機(jī)翼塑造出理想狀態(tài)的氣動(dòng)，同時(shí)也需要復(fù)合材料設(shè)計(jì)優(yōu)化槳尖形狀。

　　另外，如何在不影響飛機(jī)的整體強(qiáng)度的前提下，減輕飛機(jī)自身的重量，使飛機(jī)承擔(dān)更多的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的航程，需要精細(xì)和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　因此，綜合考量各方面要求的設(shè)計(jì)才能很好的保證飛機(jī)的控制精度，減少控制難度，保證飛機(jī)的飛行安全，且合理的解決重量與強(qiáng)度之間的矛盾問(wèn)題。

　　旋翼機(jī)模型的繪制

　　上述難題還只是壓在傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)研發(fā)上的三座大山，更多細(xì)節(jié)問(wèn)題更是不勝枚舉。這也就不難理解為什么各種概念機(jī)、原型機(jī)、工程機(jī)屢見(jiàn)不鮮，但能正式上市量產(chǎn)的傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)卻仍猶抱琵琶半遮面。

　　即便如此我們?nèi)匀粓?jiān)定的認(rèn)為不積跬步無(wú)以至千里，雖然量產(chǎn)機(jī)型目前還沒(méi)有橫空出世，但它的出現(xiàn)一定也是遵循著一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)的解決和階段性成果的取得這樣一個(gè)歷程，因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)講究的是求真務(wù)實(shí)，摻不得半點(diǎn)假，揉不進(jìn)一粒沙。

　　2016年9月20日，搜狐科技頭條報(bào)道《無(wú)距科技：即將實(shí)現(xiàn)“工業(yè)級(jí)”傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)產(chǎn)品》，一石激起千層浪。一家成立于2015年12月，地處東北名不見(jiàn)經(jīng)傳的無(wú)人機(jī)企業(yè)，短短幾個(gè)月就用他們實(shí)實(shí)在在的專(zhuān)利成果向世人展示了這個(gè)“即將實(shí)現(xiàn)”之約背后的堅(jiān)實(shí)。他們共取得了氣動(dòng)干擾研究方面的專(zhuān)利3項(xiàng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究方面的專(zhuān)利5項(xiàng)、飛行控制研究方面的專(zhuān)利3項(xiàng)。這些專(zhuān)利成果的取得，都在向我們昭示這家公司在解決上述傾轉(zhuǎn)旋翼關(guān)鍵技術(shù)難題上所取得的重大突破。

　　無(wú)距科技的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)自中科院，在無(wú)人機(jī)技術(shù)方面具有十余年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，曾被國(guó)際頂級(jí)刊物<Journal of Field Robotics>評(píng)為“世界十大無(wú)人機(jī)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)”，同時(shí)也聘請(qǐng)了深耕無(wú)人機(jī)軟硬件領(lǐng)域多年的國(guó)內(nèi)外技術(shù)專(zhuān)家。目前他們是國(guó)內(nèi)屈指可數(shù)的擁有多旋翼、直升機(jī)和固定翼全品類(lèi)無(wú)人機(jī)飛控研發(fā)和制造實(shí)力的企業(yè)。我們期待像無(wú)距科技這樣求真務(wù)實(shí)的企業(yè)在不久的將來(lái)取得更多實(shí)質(zhì)的進(jìn)展，因?yàn)榱孔儽貙⑥D(zhuǎn)化為質(zhì)變。我們也希望能早日看見(jiàn)無(wú)距傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)翱翔藍(lán)天。我們更希望中國(guó)能有更多像沈陽(yáng)無(wú)距科技有限公司這樣踏踏實(shí)實(shí)攻堅(jiān)克難的企業(yè)出現(xiàn)，因?yàn)橐恢Κ?dú)秀不是春，百花齊放才是中國(guó)工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)共同企盼的春天。

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