风火轮”滚翼机简介
2012年02月17日   审核人:   (点击: )

 

      “风火轮”是一架以摆线桨为主要动力装置的垂直起降飞行器,是一种“滚翼机”。“风火轮”研制团队由胡峪副教授带领,是我校唯一对滚翼机展开专门研究的团队,成员包括唐继伟、马凯超、焦俊和杜帆。下面将对其研究背景、飞行原理和应用前景做以介绍。

一百多年来,航空界的先驱们一直在寻求一种既能垂直起降,又能高速巡航的飞行器。这样的飞机能结合直升机和固定翼飞机的优点,不仅对起降场地要求小,适应战场的环境,又能有较高的飞行速度,带来时间上的收益。可惜的是,目前研制成功的这样的飞机还很一般,有的采用螺旋桨作为动力源,不能很好地兼顾垂直起降和平飞的效率(如V22“鱼鹰”);有的以涡喷发动机为动力,机构过于复杂,成本过高(如“鹞”式飞机)。在这样的背景下,基于“摆线桨”的垂直起降飞行器呼之欲出。

摆线桨是一种全新的动力装置,摆线桨飞机也是一种与常见的螺旋桨飞机、喷气式飞机、扑翼机等完全不同的飞机。摆线桨是由两片以上桨叶组成的、高效的全向矢量推力装置。

 

摆线桨的叶片旋转轴同叶片平面平行,叶片轨迹是圆周或者摆线,因此得名。它具有全向矢量推力、效率高、噪声小等特点。经我们的测算,小尺寸的摆线桨与螺旋桨相比,效率高出50%以上,因此摆线桨是一种极具发展前景的动力装置。“风火轮”研制小组研制的摆线桨飞机是将两个摆线桨并列对转来提供升力,形似两片滚动的机翼,因此叫做“滚翼机”。 

“风火轮”研制团队在胡峪副教授的带领下,经过前期数年的理论研究和一年的加工制造,终于完成了这架摆线桨滚翼机。我们建立了精确的基于动态失速模型的气动力计算方法,做了一百余组叶片选型和测力实验,发明了全新的控制机构和气动布局形式,摸索出了一套完整的飞行参数控制规律。目前已有专业论文2篇,发明专利1项。

“风火轮”是世界上第一架成功飞起来并稳定可控的滚翼机。尽管美国的NASA、马里兰大学,韩国的首尔大学等科研机构也在从事摆线桨及滚翼机的研究,但是在我们之前,世界上还没有滚翼机自主飞行的记录。“风火轮”的定位是一架微型飞机,长、宽大约为1m,高度(含起落架)0.6m,总重1300g。“风火轮”滚翼机的一大贡献是将滚翼机的理论变成了现实,验证了摆线桨作为动力装置的可行性和高效性,并且展示出了一架优秀无人机的特征。在刚刚过去的首届“中航工业杯国际无人飞行器大奖赛”上,“风火轮”表演了斜坡起降、急速跃升、贴地飞行、楼内搜救、定点着陆、实时图传等一系列高难动作,展现出了良好的飞行性能,在参赛的73支代表队中名列第5,荣获国际二等奖的好成绩。

“风火轮”滚翼机未来会向着更小、更快、更安静、更高效的方向发展。它可充分利用其优良的机动性和极低的噪声,执行复杂地形环境下的监控、侦察等任务,具有广阔的军事和民用前景。目前,中央电视台、北京电视台、《航空模型》杂志、兵工科技杂志等媒体已经对“风火轮”滚翼机做了专题报道,不少院校、企业和个人也表现出了愿意合作的浓厚兴趣。我们相信,“风火轮”一定会飞得更远。

注:“风火轮”滚翼机的飞行视频见附件。

 

 



附件【20111116100811354027.avi已下载
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