设计来源
该项目由于控制律设计,倾转结构设计难度高,且实用性强,可作为国内测绘无人机起降替代性解决方案使用,获得了全校评委老师的一致认可,以机械类总分第一的成绩获得26届冯如杯一等奖。
在该项目的基础上,我们根据在飞机总体设计课上所学内容,对整机性能像载人量级升级。尽管倾转旋翼机作为中国目前还不能进行完整可靠设计的飞机项目可供查阅的资料较少,也导致我们在设计过程中出现过诸如翼型厚度过薄,飞机重心前后限设计考虑不充分的问题,但我们全组同学根据老师,同学的建议在课程过程中不断对本组设计进行修改完善,克服了设计中出现的困难。
设计要求
首先我们仔细阅读了题目的文字叙述,考虑到目前城市飞行器以直升机为主,我们如果想提出一种性能能够超过现有直升机以及常规通航飞机的设计,就必须在动力形式上,结构布局上有所创新。通过查阅世界目前在研发的一些城市飞行器我们获得了启发,提出了一种共轴倾转旋翼机的设计。目标是达到城市间飞行的性能要求,并在此基础之上追求性能与需求、成本等因素的权衡。此外,设计还需要运载能力,包括载重量、航程、起降性能;虽然在SRR阶段中的讨论大多是在定性的层面,但这些方向对后面的工作有着重要的影响。
接着是方案对比工作。通过网上查阅的资料,搜集了众多的城市飞行器设计方案、数据以及其他相关资料,对其进行分析和整理,形成阶段性的文字材料。最终,与题目要求结合,我们选择塞斯纳172R与常规民用直升机为主要竞争方案,接着通过从网上收集相关资料,整理战略运输机新技术方面的相关材料,并将其融入到设计报告之中。
对比机型塞斯纳172R:
乘员:1 人
载客量:3 人
长度:8.28
翼展:11.0 m
高度:2.72m
翼面积:16.2m²
空重:736 kg
最大起飞重量:1,113 kg
最后是方案设计工作。结合冯如杯的小型验证机积累的经验,我们最终确定了飞翼布局与共轴倾转旋翼相结合的形式。在起飞阶段,三个动力轴上的六个螺旋桨耦合工作,转换进入平飞模式时,双前发逐渐倾转,尾部动力逐步停止工作。在平飞过程中,尾电机停止转动。平飞向降落转换过程,双前发逐渐向垂直方向倾转,尾部电机恢复转动,完成垂降。
我们提出了以下设计要求:
类型:小型私人飞机
面向人群:未来城市高端消费人群
使用范围:城市间飞行
驾驶:1人
载客量:2人
巡航高度:3000m
活动半径:1000km
最大速度:400km/h
巡航速度:300km/h