谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术


首先,关于eVTOL主机厂到底需要那些核心技术才能保持竞争力,进而发展壮大,与各自的发展战略、产品构型、研制阶段,以及行业发展的历史阶段均有直接关系,需要用发展的思路去回答这个问题,而且飞行器涉及的专业面广,且产业链长,所以相应的关键技术数量庞大,本文 也只能以笔者个人理解出发,从部分侧面,以部分研制阶段为例梳理一些eVTOL相关核心能力和相关技术。列出的关键技术,按照重要性和可替代性分为非常重要、重要和一般三种:
非常重要:是指此项技术是eVTOL主机厂核心竞争力的来源,且难以用外部资源替代,如果积累不足,会直接影响产品性能和企业竞争力;
重要: 是指此项技术可由外部资源实现,但eVTOL主机厂在此项技术上的积累对产品性能或企业竞争力有重要提升;
一般: 是指此项技术通常由外部资源实现,应注重该方向的供应链培养。  


一、总体设计能力(非常重要)
现代飞行器是典型的高复杂度、技术密集型产品,总体设计过程需要在功能、安全性、性能、研制和运行成本、研制风险等方面寻求平衡,并在设计细化的过程中找到尽可能优化的技术方案和实施路径,是主机厂最重要的核心技术和技术壁垒。
eVTOL方兴未艾、百花齐放的今天,我们已经认识到其为典型的(高度电动化、高度自动化、极高安全性需求的)现代民用飞行器,但是业界在整机构型、电推进、飞行控制、电池等系统方面仍少有全面细致的参考设计,没有成熟的运行场景,更没有取得型号许可证并大规模商业运营的范例,因此eVTOL的总体设计和型号取证在未来较长时期内都将是具探索性且风险较高的。
这种情况下,eVTOL的总体设计需要较传统飞行器更深入地耦合气动、控制、结构、动力、操稳等专业,尤其是对于倾转翼、倾转旋翼等飞行器气动布局和推进系统的综合优化,此外,在模态转换的过程中,eVTOL的重心、气动力/力矩、机身结构载荷、控制策略、功率需求均有显著的变化过程,需配合准确全面的数学模型(进行多学科优化)和实体样机(进行飞行试验)完成设计迭代。
总体设计能力除了影响到样机到产品的性能,还会影响到研制成本和生命周期成本,购买和运行成本将是未来eVTOL能否广泛应用的重要决定因素,在保证足够安全性的前提下,降低(购买、耗电、维修、保险、机库等)成本的能力,也是eVTOL主机厂竞争力的重要来源。以维护成本为例,需要频繁检查、更换的部件越少,维护占用的时间、人力、航材成本就越少,最理想的情况就是绝大多数部件在较长的运行周期(例如2000飞行小时)内免维护,且所有的关键故障能够自诊断、隔离甚至恢复。

谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图1

典型的飞行器多学科优化矩阵,除了传统的人工迭代设计-仿真验证之外,已出现越来越多的多学科优化设计工具,基于给定的代理模型、设计约束、优化目标,可以快速得出优化的设计参数集

 

除了上述eVTOL设计及优化工作以外,在UAM市场远未成熟,以及eVTOL构型仍未有公认的最优化方案的今天来看,随着未来市场逐步成熟,应用场景逐步清晰,以及各项技术的逐步(或跨越式)发展,在此基础上的整机构型探索和优化仍然是总体设计的重点工作。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图2
除了这些熟识的构型,未来是否还会出现更适合市场需求的构型,这是需要不断探索和尝试的
 
二、市场和需求的分析、预测能力(非常重要)
波音787与空客A380不同命运就是市场和需求分析、预测能力重要性的证明,相应地,eVTOL主机厂也应当对目标市场、预期应用场景进行细致的调研和预测,但现实是:虽然众多eVTOL主机厂和咨询公司做过了大量的市场调研和分析,我们也必须承认在UAM市场远未成熟的今天,对潜在应用场景的把握仍不够精确,这里所说的“精确”是指通过市场调研可以大致确定不同时期、不同地域,市场对目标机型的巡航速度、续航里程、座位数/有效载荷重量、安全性等方面需求。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图3
空客A380的出现基于飞机将继续大型化的趋势假设;而波音787的出现基于航空旅行将更加灵活的假设。最终空客A380交付数量不到300架,而波音787交付数量超千架
 
举例说明,目标机型的巡航速度就是与市场需求密切相关的,具有较大变数的指标,而巡航速度则关系到总体构型和动力系统参数。首先,巡航速度与相同航程所需的飞行时间有直接关系,但巡航速度增大到一定范围时,其提升的边际效应减弱,继续提升巡航速度指标可能得不偿失。但对于不同的应用场景(例如城市内和城市间运行),该范围是不同的。此外,未来eVTOL的航路一定会有设计运行空速,这些设计运行空速的制定也只能以较早期开始运行机型的巡航速度,或多个机型的统计平均为参考,这种情况下,在航路巡航速度的话语权方面抢占先机(快速研发优势机型,风险和成本均较高)还是随大流(以多数厂商选择的次优机型为参考),是需要深入分析并进行战略决策的。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图4
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图5
巡航速度的选择非常重要,关系到总体构型、动力系统参数等。上两图是假设直线飞行加速度和减速度都是2.5m/s2(约0.25G),但飞行距离分别为20km200km,可以看出:巡航速度达到一定程度之后,效率提升的边际效用减弱,只是对于不同航程,边际效应在不同的速度点开始明显下降
 
再比如有效载荷/座位数这一关键指标,直观估计和研究结果均认为座位数越多,平均运行成本越低,因此如果目标场景能够保证任何机型的上座率,自然是需要倾向于开发座位数较多的,反之亦然。需要注意的是,市场发展早期很难拥有较高的上座率。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图6

NASA UAM报告中的运行成本分析,无论何种机型,在上座率100%的情况下,座位数越多,运行成本越低
 
在市场发展趋势方面,笔者无法给出实质性参考,可能的路径只能是各种类型的eVTOL先进行(低风险地区的非商业)试运行,并同步完成取证,让公众有所认识,有所期待,有所反馈,而后人才、政策和资金涌入,形成企业、机型、市场共同磨合成长的过程。
 
三、技术发展预测和方向选择能力(非常重要)
对市场的准确预测可以让企业少走“错路”,而对技术发展的预测和把握则可以让企业少走“弯路”。好消息就是技术发展要比市场发展更容易把握,例如就大家关心的锂电池能量密度问题为例,2015年,在《中国制造2025》纲领的推动下,业界将锂电池能量密度的目标定为2020年达到300wh/kg2025年达到400wh/kg2030年达到500wh/kg。事实上,2020年国内先进的三元锂电池电芯能量密度已经达到目标。
事实上,与eVTOL相关的多数基础技术发展脉络都是清晰的,例如空气动力学技术和金属材料性能不会有革命性进展,而嵌入式处理器的计算能力和航空电机的功率密度将稳步提升,低成本激光雷达传感器和5G等数据链通信速率将飞速发展。
在对技术发展趋势把握的基础上,方向选择能力尤其重要。一个典型的例子就是多旋翼和复合翼(这里包含倾转旋翼)两条技术路线的选择,部分厂商认为尽管当前阶段多旋翼机型续航里程30-50km,但随着电池技术的进步,未来肯定可以达到续航里程100km的实用化指标。但这种逻辑忽略的是:复合翼机型(含倾转旋翼)在电池技术发展之后,续航里程会从100km扩展到300km,相对于多旋翼的优势会更明显,因此我们也能看到传统的多旋翼eVTOL厂商也纷纷开始复合翼机型(含倾转旋翼)的研发,但如果UAM是一个高速发展的行业,这些厂商可能已经失去先发优势了。
再比如机载网络的选择,CAN和机载以太网在当前阶段都是满足需求的可选项,但这两种网络的选择会造成机载电子系统架构的截然不同,设备级设计、供应链厂商选择也有区别,因此如果初始方案选择不当,设备持续更新过程中再更换机载网络方案,则影响巨大。
技术方向选择的实际结果就是技术方案,进而是系统集成方案。典型的eVTOL型号将会有十几个分系统,上百套设备,设备间的机械、电气、通信等接口繁杂,技术方案和系统集成十分复杂,分毫不差的系统集成能力则是保证样机顺利完成的工程关键,这就要结合下面所谈的系统工程管理能力了。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图7
VerticalAerospace设计方案由4个涵道式旋翼(POC),变为6套共轴双桨开放式旋翼(Seraph),再变为倾转旋翼构型(VA-1X),一定程度上代表了明星公司对行业趋势的判断
 
四、设计保证系统和系统工程管理能力(非常重要)
CCAR-21-R4中规定“型号合格证、补充型号合格证、改装设计批准书、零部件制造人批准书和技术标准规定项目批准书的申请人和持有人应当建立适当的设计机构,表明该设计机构已经建立并能够保持一个设计保证系统,对申请范围内的民用航空产品和零部件的设计、设计更改进行控制和监督”,尽管在改进的通用航空适航审定政策中,对通用航空相关申请人不再强制要求具有设计保证系统,但设计保证系统的要求仍然是极具参考价值的,值得参考的方面主要有:
权限足够的适航经理。在适当时期(例如概念设计晚期或初步设计初期)配备权限足够的适航经理,可以尽早在设计过程中做适航审定考虑,以及与适航当局建立有效沟通;在整个研制周期内,权限足够的适航经理也更容易确保适航性设计的贯彻。
具备向局方提交符合性声明之前,独立地核查符合性声明的有效性。在eVTOL技术远未成熟,适航当局也缺乏审定经验的当前,审定基础和审定计划更多地只能是eVTOL主机厂自己提出,再提交并举行TCB会议讨论,这种情况下,合理、完整的审定基础和审定计划将能够在较短周期内形成问题及要,缩短审定周期。
设计保证系统带来的权利。CCAR-21-R4规定,建立了局方可接受的设计保证系统的设计机构,根据其设计保证系统的能力清单和设计保证系统的相关程序,可自行确认设计更改是大改还是小改,并能够自行批准小改和修理方案,有效缩短设计更改后的审定周期。
与设计保证系统同步的,参考ARP4754的系统工程实施和管理能力也至关重要。“设计保证”的本质在于用通过完备规范的设计过程(而不是根据测试结果)来保证安全性,而ARP4754等系统工程指南正是通过研制过程、需求管理、安全性评估、研制保证等级分配、集成、验证等环节中规范化的过程实现“设计保证”。
优秀的系统工程管理能力除了能够有效实施“设计保证”所需过程,还能够尽早识别设计缺陷,对降低研制风险和研制成本具有重要意义。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图8
系统工程中,每个研制阶段花费成本和影响成本的示意图,例如概念设计过程所消耗的成本可能只有8%,但其影响的成本超过50%,以及设计错误识别越晚,修正所耗费的成本越高。
 
五、适航规章理解和适航性设计能力(非常重要)
设计保证系统建立的目的,是为了以“适航”的标准约束飞行器的设计过程,并最终取得型号合格证,从而能够正常销售和规模化商业运营。
对于传统飞行器,各国适航当局均建立了完善的适航规章和相关标准、指南体系,例如23部通常用于座位数小于19的固定翼飞机,27部通常用于座位数小于9的直升机,以及33部用于航空发动机等等。对适用规章、条款的全面深入理解可以是eVTOL主机厂将适航理念和设计流程贯穿整个设计、研制和审定过程,是确保按计划取得型号合格证的关键因素。
而脱胎于分布式电推进技术的 eVTOL 采用了多项创新型关键技术,部分关键技术没有相应规章和标准(或者刚出台规章,但审没有审定经验)直接指导审定活动, eVTOL 的适航性设计和适航审定对于主机厂和适航当局来说都是不小的挑战,适用规章和专用条件经常都需要主机厂和适航当局组成的审定委员会确定。

 eVTOL电机系统为例,在没有适用规章或专用条件出台之前,eVTOL电机的选型伴随着较大的风险,电机和发动机工作原理差距过大,不可能照搬33部进行审定。为了顺应电动航空技术的发展,EASAFAA都在电机适航规章方面做了不少工作,例如EASA为电驱动系统出台了专用条件SC E-19 EHPSFAA也基于33部出台了用于电机适航审定的专用条件,二者参考了ASTM F3338-18RTCA DO-160等标准或指南。因此,eVTOL主机厂在对电机产品选型的过程中,可以选择已取得型号合格证(或TSOA)的产品,或者确保电机厂商在型号研制过程中充分参考了上述规章和标准。
基于人工智能的eVTOL全自动运行也面临没有适用规章或专用条件的问题,当前的人工智能软件无法套用以DO-178为核心的软件审定考虑,也无法通过大量的测试用例保证人工智能算法的完备性。EASA2020年出台了人工智能路线图,对模型驱动(如决策树)和数据驱动(神经网络)人工智能在航空中的应用做了深入研究、制定了人工智能进展时间框架,并对提升深度学习可信度提供的思路。因此eVTOL主机厂在制定基于人工智能的整机功能计划时,必须参考适航当局关于人工智能设备、功能审定的进展,并于适航当局充分沟通。
可喜的是,无论是EASAFAA,还是中国民航局,对eVTOL的适航审定都做了相当多工作,也有了不少成果,例如JobyArcher已经于FAA共同制定了审定基础(G-1),中国民航局关于民用无人机适航审定程序的征求意见稿也以公布。综合已有的成果,可以发现主要适航当局对eVTOL的适航审定仍然是以23部为基础,外加适用的专用条件。
事实上,尽管eVTOL相对于传统飞行器的系统组成和功能有或多或少的区别,但适航性设计和适航审定的思维方式仍然是一致的,即通过正向的设计流程,将需求最终转变成设备、系统和整机,并逐级验证各设备、系统以及整机是否满足这些需求。而为了保证系统和整机安全性所采用的设计流程、符合性验证方法,均与传统飞行器一致。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图9
以机载系统设计为例,尽管eVTOL于传统飞行器有很大不同,但其机载系统仍然可以借鉴以ARP4754为核心的一系列研制过程和安全性评估指南


六、供应链管理能力(非常重要)
当一种工业产品进入量产阶段时,供应链就成为其生命线,而在当前eVTOL供应链(和基础技术)仍未成熟,量产规划为时尚早的今天,供应链管理活动更多地集中在根据企业的技术路线、战略规划去识别和培养供应链厂商,对于应用新技术较多或者安全关键的分系统,则考虑通过技术、资金等方面深入合作的方式,一方面形成共赢的利益关系,另一方面,深入合作也有利于适航审定相关材料的成形。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图10
大型民机零部件数量庞大,供应链管理极其复杂,eVTOL虽然在零部件数量方面远远小于大型民机,但在供应链未成熟的今天,eVTOL主机厂和供应链如何共同成长,仍然需要探索。
 
七、快速原型搭建能力(重要)
eVTOL的概念设计阶段,特别是未出现极成熟的参考设计方案的当前,备选构型的测试和验证都是十分必要的。本文描述的快速原型有数字样机和实体样机两种,即对于可以数值仿真获得结论的部分,如气动参数、控制算法、电推进等,可以先进行仿真以获得相对优化的方案,进而制造实体样机完成地面和飞行试验;对于数学模型不易推导,仿真难度高,或者对于数字样机搭建能力较弱的厂商,则可以直接进行实体样机的搭建和飞行试验。
数字样机背后是计算流体力学、多体动力学、固体力学等仿真软件的应用能力,以及面向特定飞行器的飞行动力学、电推进系统、电池系统、控制系统等特性的数学建模能力;实体样机背后则是结构机构设计,以及包括3D打印和数控加工在内的样件试制能力。
数字样机和实体样机并不是非此即彼的独立存在,而是相互促进的,数字样机的优化可以减少实体样机设计迭代周期;而实体样机飞行试验的结果可以验证和改进数字样机。在不同的研制阶段,不同厂商基于自己的仿真能力、加工能力,飞行控制系统开发能力的不同,数字样机和实体样机的比例可能显著不同。但无论采用何种思路,样机快速搭建和迭代的能力在eVTOL研制初期都十分重要。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图11
利用Matlab等仿真工具可以快速搭建原理样机的动力学模型,结合OpenVSPCFD所得气动参数,可以在一定精度上快速验证机型合理性
 
八、飞行控制相关技术(重要)
eVTOL的飞行控制相关技术包含多个方面,包含动力学模型建立、(正常和降级)控制律设计、电传飞控系统设计、软硬件设计等,对于传统大型主机厂,动力学和控制律都是要牢牢把握的核心技术,而飞行控制系统中的设备,以及设备中的软硬件,通常由供应商完成,毕竟软硬件设计属于另外的行业。
与传统主机厂不同的是,eVTOL的发展过程经常出现极端的例子,要么飞行控制相关的所有环节均由供应商实现(甚至采用了无人机的开源飞控软硬件),要么所有环节均组建团队自主设计。造成这种现象的原因无非是成熟的无人机技术和供应链,使得eVTOL原型机完全可以采用现有无人机技术来实现。
但必须注意的是,现有的工业级无人机技术仅能用于原理样机试验,而不可能支持eVTOL走完适航审定过程:
首先,适航规章( B 分部)的条款对飞行性能和飞行品质均有较严苛的规定,为了保证安全性,飞行控制系统需要在因故障降级后仍需要一定的飞行性能和飞行品质,故障引发安全关键功能失效的概率要足够小,这些是现有工业无人机设计流程无法保证的,必须借鉴现代民用飞机控制系统设计的流程、经验和试验,这通常需要超过百人的专业团队完成,特别是 eVTOL 被大家寄希望能够全自动运行,需要在故障诊断、隔离、恢复、重构等方面由巨大且完备的逻辑集,进一步提升了工作量和难度。
其次,飞行控制系统包含的设备和软硬件研制过程均需要遵循复杂的过程控制、安全性评估、测试验证等环节,涉及到多种专业方向和巨大的工作量,特别是 eVTOL 高度自动化运行需要海量的逻辑判断链条,进一步提升了验证工作量。
此外,为了降低成本和系统复杂度, eVTOL 的飞行控制系统的部分功能将很可能集成进综合航电系统中,背后的设计思路、标准体系、软硬件架构均与工业无人机技术不同。
从这几个角度看,脱胎于无人机或互联网技术的 eVTOL 主机厂较难支撑飞行控制系统的全面开发,前期的文章也提到过可能的解决途径,即将专业且工作量巨大的飞行控制系统设计环节,如软硬件设计和验证、故障诊断、隔离和恢复等策略交由(已有的或由多个主机厂形成联盟共同组建的)专门的飞行控制系统厂商来完成,主机厂则将精力集中在系统架构、控制律、故障重构等方面。
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现代飞行器的电传飞控系统非常复杂,eVTOL的飞行控制系统不会因为起飞重量低而大幅度降低复杂度,相反,为了实现全自动运行,飞行控制系统必须具有更高的复杂度和极高的容错性能,这需要海量的容错逻辑支持
 
九、试验验证技术(重要)
飞行器研制过程中包含大量的试验和研制活动,这里的试验指的是为了获取准确的气动系数、材料特性、设备性能等(为各项设计过程提供输入)而进行的试验,包括风洞试验、(金属和非金属)材料试验等;这里的验证则指用于表明零部件、系统或整机性能符合设计目标的试验,包括静力试验、铁鸟试验、环境试验、半实物仿真试验、飞行试验等。
试验验证过程对于为各设计阶段提供准确的设计输入,确定设计方案,降低试飞风险,以及适航审定具有重要意义,对试验验证过程的深刻理解可以对试验进行的时间点有良好把控,有效降低额外的重复活动,从而缩短研制和审定周期,以及降低研制成本。
此外,概念设计阶段的数字样机仿真和实体样机手动飞行也属于该阶段的关键试验项目,对确定总体方案和控制策略具有重要意义。
 eVTOL作为新型飞行器,其电池、电机、驱动器、倾转机构、控制策略、载荷工况、操纵系统等方面均采用了一定的新技术,其性能、可靠性需要传统的和创新性的试验科目予以验证,合理的试验设施和方案将对型号研制和适航审定有十分积极的作用,反之则可能浪费试验资源,或影响进度。
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除了常规的风洞、铁鸟等试验,新构型的eVTOL需要部分针对性的创新型试验,例如Joby建造的旋翼系统环形测试设施,能够动态测试各种空速、转速、桨距、倾转角度组合下的旋翼特性
 
十、结构、强度耦合设计能力(重要)
笔者对该方向不够熟悉,但结构、载荷与强度的耦合设计将能够加快新型飞行器,特别是eVTOL的研制和更新速度。这背后需要在强度技术、校核的自动化,自动拓扑优化等方面做探索和实施。


十一、制造工艺及批量制造能力(重要)
UAM市场发展的不同阶段,eVTOL的产销量会有大幅度的差异,综合成本、复杂度、制造时间等因素所设计的制造工艺体系也大相径庭,早期试制甚至小批量生产阶段,可以采用以人工操作为核心的工艺体系,依靠人工经验和时间保证工艺稳定性,而随着产量的提升,人工很难保证质量稳定性和生产速度,这时,有步骤地将部分生产环节替换为自动化生产。稳定的以自动生产为核心的工艺体系则仅需增加生产线就可以完成产量提升,这也是为什么很多eVTOL主机厂都在强调自己的生产工艺是可扩展的(scalable),表明其具有较稳定的制造工艺体系和生产流程,可以很容易地使产量成倍提升。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图14
Joby的自动铺丝机为例,这是一般认为在大批量生产时才值得使用的高端装备,自动铺丝机能够稳定、快速、全自动地完成复合材料整体成型
 
十二、机载设备设计开发能力(一般)
机载设备通常是独立于飞行器本体的专用设备,例如气动舵作动器、飞行控制计算机、空调压缩机等。现代民用飞行器的机载设备经常包括复杂的结构或机构,复杂电子硬件和软件等,并由一系列标准、指南指导其设计、试验和审定过程,具有极强的专业性,主机厂通常不做机载设备的具体开发工作,仅负责需求捕获和系统集成。
 例如,以高可靠性、高功率密度的电机、驱动器为代表的分布式的电推进技术是eVTOL得以实用化的重要因素,但用于eVTOL永磁同步电机,和以电力电子技术为核心的驱动器,与传统航空电机和调速器有显著区别。以新技术为基础的产品,为了达到eVTOL所需的可靠性,并取得型号合格证或设计标准授权,仍需要大量的研制和验证工作。
再以大气数据系统为例,通常包含了动压、静压、静温、迎角、侧滑角等传感器,以及皮托管、静压孔及其安装结构,还有大气数据计算机、数据总线等复杂电子硬件,其中任何一个零部件的(结构、防冰、防闪电、软件、硬件)设计、集成、测试都需要相应研制流程和相关经验。
上述两方面的例子涉及了复杂电磁系统、复杂电子硬件、计算机软件等研制工作,这类机载设备的技术门槛和设计成本较传统机载设备更高,其研制和验证工作均需要标准化的流程和巨大的工作量,因此设备甚至部件级详细设计并不适合飞行器主机厂介入。
eVTOL面临的问题与传统飞行器稍有不同,至少在当前阶段,机载设备的供应链体系还无法支撑eVTOL的功能集成化、设备轻量化、成本低廉化等需求,以至于众多eVTOL主机厂自行研发或主导研发飞行控制计算机等设备,前面章节谈到随着全自动运行需求的不断提升,eVTOL飞行控制系统的容错逻辑将进化为庞大的策略集,其软件设计和验证工作量也巨大,如果eVTOL主机厂的软硬件团队足够支撑,当然是最理想的,但却不是必须的。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图15
现代民机和机载系统研制可以遵循SAE ARP4754流程,而其背后还有一系列的RTCASAE等标准或指南,加上机载系统功能研制本身就是专业性极强的,最终使得多数机载设备研制门槛非常高,如果不是供应链十分掣肘,通常eVTOL主机厂可以不独立进行机载设备研制
 
十三、气动噪声减缓技术(一般)
噪声是影响人们身心健康的重要因素,各国也对经过人口稠密区的飞行器噪声有严格规定,而噪声也是阻碍以直升机为载体的UAM行业发展壮大的原因之一,随着电动航空技术的发展,电机噪声相对于发动机已经显著降低,而气动噪声则难以降低。可以预见,未来对eVTOL噪声等级的运行限制会更加严格。
气动噪声的溯源和减缓技术非常复杂,湍流、涡、涡系均会产生不同频率、强度的噪声,须将理论分析、估算、仿真、试验等手段结合才能对旋翼、机身、起落架等部分的气动噪声有充分的认识,并得出降低噪声的方案,与机载设备软硬件开发类似,气动噪声减缓技术也属于技术门槛高、工作量大的工作项。类似地,eVTOL主机厂尽可能在供应链中寻找或培养气动噪声专业厂商,而不一定自行组建相关团队攻关。
谈谈eVTOL主机厂所需的关键技术的图16
Joby Aviation曾发布一项巡航阶段的噪声对比,图中可以明显对比出采用了降噪技术的分布式电推进机型在噪声方面的巨大优势。而正是因为头部厂商实现了低噪声,未来的飞行器噪声限制会更加严格
来源:城市空中交通导论


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