特別說明:本文提及的 Flying V 相關產品屬于德國 Schübeler Technologies 公司,不在 Microdrones 公司的銷售范圍內。
近期,代爾夫特理工大學航空航天工程學院助理教授Roelof Vos(羅勞夫·沃斯)博士和Flying V 項目總工程師Malcom Brown(馬爾科姆·布朗)在一檔播客節目中介紹了這項振奮人心的新飛機設計項目及其變革航空業的潛力。
創新是所有技術革命的核心,尤其是在展望航空業的未來時。代爾夫特大學全新設計的飛機Flying V 正在開始塑造并可能改變未來的航空旅行。隨著比例模型Flying-V 的成功面世,現在離實現最初的構想又近了一步。
Roelof Vos 博士是代爾夫特理工大學航空航天工程學院的助理教授,也是Flying-V 項目的負責人,負責整個項目的設計。他教授飛機設計、運輸機氣動設計、戰斗機氣動設計等課程,并撰有教科書《跨音速空氣動力學概論》。在過去10 年里,Vos 博士一直在研究各種技術如何改進飛機,并使其更具可持續性。
Vos 博士表示:“Flying-V 就是其中的一項技術。這是一項關鍵技術,是一種完全不同的飛機構型;與機翼或引擎技術截然不同。我熱愛飛機,所以設計出了這種全新的飛機構型。”Malcom Brown 是Flying V 模型設計的總工程師,在他小時候,他的父親在南非航空公司工作,于是讓他也對飛機產生了濃厚的興趣。從小時候開始接觸遙控飛機,到參加設計比賽,再到在代爾夫特大學攻讀航空航天工程專業,Brown 一路拼搏,最終成為了Flying V 項目的總工程師。
Brown 表示:“我發現我對實際的飛機設計很感興趣。我很喜歡我正在做的事情,這是一份很棒的工作,我很自豪能參與實現我們的下一個目標。”
Flying-V 實際上是由一名在空中客車公司實習的學生Justas Benad 設計的。他最初的構想是將兩個機身筒連接成一個V 形,并在其周圍放置一個氣動殼。在研究和驗證了Benad 的初始設計后,Vos 博士認為這種新穎的V 形飛機概念可以成為現實。
Vos 博士表示:“我們先進行了一項非常獨立的研究。經過大約一年的分析,我們很快發現,這些概念確實有效,并且空中客車公司和Justas 的說法可信度很高。那是我第一次想到:嘿,我們可能會在這種新的V 形飛機構型上有所發現。”
Flying-V 是一種全新的飛機構型,因此對于Vos 博士及其團隊來說,構建一個有效的比例模型的原型很重要。Vos 博士說道:“讓我們自己相信我們的全尺寸飛機在實踐中能夠飛行,這一點很重要。因此,我們想通過這項測試證明:沒錯,飛行員能正常地駕駛和操縱這架飛機。”
至于Brown,他剛開始只是為代爾夫特大學的初始研究團隊提供一些想法,但他很快意識到,他應該加入這個項目。他表示:“我參與了設計和建造風洞模型的過程。然后,我們很自然地在此基礎上不斷構建原型,但構建全尺寸原型有很大的風險。因此,為了驗證我們的想法,我們需要構建一個小模型來看看它是否可行,這就是我們對Flying-V 所做的事情。”
創造這款新型飛機的主要原因是節省燃料。
Vos 博士表示:“在效率方面,Flying V 有三點優于普通飛機。它的外形比普通飛機小10%。這就減少了飛機的摩擦阻力。它還有非常大的小翼,可以有效地增加飛機的翼展,進一步減少阻力。第三,我們將重量橫向分布,因此我們還能夠減少飛機的結構重量。”這三點能將總能耗減少20%。Brown 接著介紹:“主要的好處在于沒有機身,只是在空中拖動。所有部件都內置在機翼上,這有助于提高升力,且整個飛機的工作效率和協同性都將更高。”
比例模型Flying V 由玻璃纖維復合材料制造而成,其中添加部分碳纖維是為了增加穩定性。一個主要的挑戰是將整體重量控制在規定的25 公斤的最大重量內。這意味著,團隊設計和制造的部分電子元件必須既符合細致的設計標準,又符合規范。Brown 說道:“它是一架非常大的飛機,翼展為3米,而要裝載所有設備、任務載荷、組件和電子元件并將總重量控制在25 公斤以內,這是一個非常大的挑戰。”
團隊還高興地展示了Flying V 中使用的許多先進的技術組件。Brown 介紹:“我們希望全都使用最好的產品,這樣才能達到最佳效果。例如,我們安裝了Schübeler EDF(涵道槳扇),因為我們需要達到一個非常高的速度才能讓這架大翼載荷的飛機飛起來。而 Schübeler 確實能提供我們所需的高效而強大的EDF。”為了準備首次飛行,從2019 年1 月到2020 年7 月,該團隊改進了Flying V 的設計,修改了模型,完善了最終模型,最后成功地完成了這項簡短的任務。由于重量限制,該團隊無法使用滿載的電池。
Brown 對結果很滿意:“飛行本身很順利。我們都很緊張,不知道會發生什么,但它起飛后飛得很順利。飛機穩定且可控,但根據我們的計算,它只能飛行五分鐘。”不過,這五分鐘的飛行過程產生了大量的數據,有助于分析實際的飛行動態。Vos 博士表示:“我們能夠確定該飛機的飛行動力學的數學模型。我們正在將這個數學模型與真實的飛行模擬器結合起來,讓飛行員有機會體驗這架飛機。”
Flying V 模型首次飛行的成功為全尺寸項目的發展奠定了基礎,但仍然面臨著許多障礙。這次試飛增強了大家的信心,證明了這種設計具有適航性。Vos 博士對未來持樂觀態度:“這架飛機確實承載了很多希望。我認為沒有克服不了的重大障礙。實際上,就制造這架飛機而言,它可能比制造傳統飛機簡單得多。讓這架飛機與眾不同的一點是它沒有任何高升力裝置。為了讓這架飛機更具商用性,我們并不需要任何材料技術上的突破。”
Malcom 及其團隊期待使用Flying V 模型進行更多飛行,以便他們繼續執行飛行分析。“在接下來的飛行中,我們將在每個控制面上執行階躍輸入,看看會有何反應,這樣我們就能激發飛機的自然運動,這將擴展我們的數據庫。我們已有很多數據,但我們需要擴展它來確保我們第一次測量的數據是準確的。”
代爾夫特大學將繼續研究Flying V 這樣的技術,幫助節能減排,讓航空業在未來變得更加可持續。Vos 博士解釋道:“如果我們想在未來可持續發展,就必須研究像Flying-V 這樣的先進技術,因為我們都知道,管翼式飛機已經完全成熟。這種構型幾乎沒有什么突破的空間。Flying-V 是值得關注的創新設計之一,我們將深入研究這架飛機有關的所有未決問題。”
Microdrones于2005年成立于德國北萊茵-威斯特法倫州的錫根,致力于提供專業可靠的無人機商業應用解決方案。我們的解決方案能更有效和高效地完成測繪地理信息、土地開發、基礎設施監測、環境監測、精準農業以及公共安全任務。
Microdrones擁有超過15年的創新歷史。Microdrones飛行器的設計基于德國工程質量的現代工藝,擁有行業領先的飛行時間、對惡劣環境的極強耐受力和智能的集成方案。我們充滿熱忱的飛行器工程師、軟件開發人員和任務載荷集成專家團隊一直引領著專業無人機應用市場的發展。Microdrones深受全球1500多個專業客戶的信賴。如今,我們在德國、美國、加拿大、阿聯酋和中國建立了分支機構,并且擁有遍布全球六大洲的分銷網絡。我們的使命是:將客戶需求轉換為面向專業人士的有效、高效、端到端系統。
鎂科眾思科技(佛山)有限公司是Microdrones在華全資子公司,坐落于廣東省佛山市,占地面積2,000多平方米,擁有研發、制造、銷售、服務和市場營銷等全方位的業務活動。
公司的前身佛山市安爾康姆航空科技有限公司成立于2006年,是中國早期從事民用無人機行業應用的高科技企業之一,擁有多年無人機平臺研制、行業應用方案開發與服務經驗。2008年,Microdrones與安爾康姆航空科技達成戰略合作協議,在中國建立md4工業級四旋翼無人機系統生產基地和亞洲研發中心。得益于雙方的資源優勢,md-4系列無人機系統在中國和亞洲市場取得令人矚目的成功,產品的可靠性和支持服務的專業性得到行業客戶的廣泛認可。2018年12月,Microdrones正式并購安爾康姆航空科技有限公司。公司更名為鎂科眾思科技(佛山)有限公司,致力于為中國和其它亞洲用戶提供更優質和全面的產品、解決方案和服務支持。
如今,鎂科眾思科技(佛山)有限公司具備領先的技術優勢、應用知識和豐富的本地專業知識。公司通過 ISO9001: 2015質量管理體系認證和安全生產標準化認證,擁有無人機技術和應用相關有效專利以及軟件著作權數十件。2018年,Microdrones四旋翼無人飛行器系統產品榮獲廣東省高新技術產品證書。2019年,公司專利榮獲國家知識產權局頒發的中國專利優秀獎。我們致力于推進研發、生產制造、服務以及市場銷售的本地化進程,擁有荷載集成、飛行運營和調試、數據處理、電子和總裝、產品測試等多個職能和相關實驗室。
Microdrones積極參與中國本地的無人機應用項目。在測繪地理信息領域,Microdrones工業級四旋翼無人機產品和方案廣泛應用于國家測繪局第一航測遙感院、江蘇省測繪局、河北省測繪局、云南省測繪局、浙江第二測繪院、中國水利華東院、廣東國土測繪院、遵義水利水電勘測設計研究院等數十家專業測繪地理信息機構的項目,用于航空攝影測量、傾斜攝影三維建模和應急測繪。在電網巡檢領域,Microdrones多次中標國家電網總公司小型多旋翼無人機電力線巡檢項目,產品配裝到山東、山西、重慶、四川、浙江等十幾個省市電網單位。在石油管道巡檢領域,Microdrones參與中國石化6,000公里成品油管道的巡檢項目,目前累計飛行里程超過40,000公里。除此以外,Microdrones產品和系統還廣泛應用于海洋監測和海監執法、水利水電、地質災害防治、公共安全、環保、考古、科研等眾多專業領域。
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