滾翼機的發(fā)展

1、滾翼機技術(shù)的發(fā)展?jié)L翼機技術(shù)的發(fā)展西北工業(yè)大學航空學院西北工業(yè)大學航空學院滾翼機和擺線槳滾翼機和擺線槳 滾翼機是一種以擺線槳為主要升力源的飛行器 可以像直升飛機一樣懸停和向各個方向飛行 擺線槳效率遠高于直升機旋翼 噪聲遠低于螺旋槳和直升機旋翼，非常安靜 具備優(yōu)異的機動性、操縱性和飛行場地適應性 具備高亞音速巡航飛行的潛力滾翼機和擺線槳滾翼機和擺線槳 擺線槳是一種依靠控制機構(gòu)變換葉片攻角，實現(xiàn)瞬間矢量推力的推進器滾翼機和擺線槳滾翼機和擺線槳 擺線槳的特點 利用葉片周期性俯仰振蕩帶來的動態(tài)升力產(chǎn)生拉力，各葉素運轉(zhuǎn)速度相同，且位于槳盤最外圍，因此具備高推進效率 所有葉素運轉(zhuǎn)速度相同，槳尖渦很弱，因此十

2、分安靜 葉片周期性俯仰振蕩依靠偏心圓環(huán)等機構(gòu)控制，只要偏心圓環(huán)位置微動，即可實現(xiàn)二維全向矢量推力，因此滾翼機的機動性和操縱性非常好滾翼機的歷史滾翼機的歷史 滾翼機的概念最早由美國人Caldwell于1923年提出滾翼機的歷史滾翼機的歷史 許多航空界的先驅(qū)都試圖研制滾翼機，均未成功 直到2011年之前都沒有可控的、自主的飛行記錄滾翼機的歷史滾翼機的歷史 滾翼機研究直到近年才有重大進展的原因 空氣動力學理論的進步 在19201930年代，對葉片/機翼非定常氣動力的研究很薄弱，人類對復雜的非定常氣動現(xiàn)象缺乏深入的認識。現(xiàn)代空氣動力學理論和計算方法的進步，使我們有能力揭示擺線槳的內(nèi)在機理，并發(fā)展出具有

3、相當精度的氣動力設計計算模型，為滾翼機的設計奠定了理論基礎(chǔ) 碳纖維復合材料的普及 擺線槳結(jié)構(gòu)較為復雜，葉片和轉(zhuǎn)軸受力形式不佳，因此對結(jié)構(gòu)剛度、強度和重量的要求很苛刻，而鋁合金等金屬結(jié)構(gòu)件比強度/比剛度又太低，難以滿足要求。直到現(xiàn)代碳纖維復合材料的普及，才使?jié)L翼機在結(jié)構(gòu)強度/剛度、結(jié)構(gòu)重量方面的障礙得以清除 高能量密度能源動力系統(tǒng) 近十年來，鋰聚合物電池和微型無刷電機技術(shù)進步巨大，能量密度提高很快，為電動力滾翼機提供了強勁的心臟滾翼機的歷史滾翼機的歷史 數(shù)字計算機和CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的普及 使我們能夠在計算機上開展多體動力學仿真，將重量重心估算、控制機構(gòu)設計、結(jié)構(gòu)剛度與強度等方面的重大問

4、題通過計算機軟件模擬得到解決，從而極大地提高設計質(zhì)量，降低風險，縮短周期，這在過去是不可想象的 飛控系統(tǒng)微小型化 滾翼機的穩(wěn)定飛行需要飛控系統(tǒng)輔助。近十年隨著計算機系統(tǒng)和傳感器的微小型化，使飛控系統(tǒng)在體積重量減小的同時，具備很強的功能，為滾翼機的穩(wěn)定飛行掃除了障礙 在飛機出現(xiàn)的早期，相對容易的直升機和旋翼機的興起，使人們不再關(guān)注滾翼機，甚至淡忘了滾翼機的存在滾翼機的現(xiàn)在滾翼機的現(xiàn)在 現(xiàn)代滾翼機的研究現(xiàn)狀 目前全世界成功的滾翼機只有三個 新加坡國立大學的滾翼機，于2007年2月首次實現(xiàn)了系留懸停飛行 西北工業(yè)大學航空學院研制的“風火輪”滾翼機，于2011年8月底首飛成功，該機實現(xiàn)了可以精確操縱的

5、自主穩(wěn)定飛行，并具備了良好的機動性能，被國外譽為“這個領(lǐng)域的重大突破，拉開了直升機滅亡的序幕” 馬里蘭大學研制的滾翼機（2011年12月底）實現(xiàn)了穩(wěn)定飛行，采用與我們早年提出的氣動布局形式和葉片結(jié)構(gòu)形式 滾翼機的成功，離不開近十年來尖端科技的巨大進步滾翼機的現(xiàn)在滾翼機的現(xiàn)在 現(xiàn)代滾翼機的研究現(xiàn)狀以下是我校以下是我?！帮L火輪風火輪”飛行演示視飛行演示視頻頻滾翼機的現(xiàn)在滾翼機的現(xiàn)在 現(xiàn)代滾翼機的研究現(xiàn)狀存在的問題 目前滾翼機僅僅實現(xiàn)了原理驗證 尚未充分挖掘出擺線槳全向矢量推力的優(yōu)勢 在實用化方面還需要開展進一步的研究工作滾翼機的將來滾翼機的將來 未來滾翼機未來可能的發(fā)展趨勢 在微小型飛行器領(lǐng)域大顯身手，以高機動性實現(xiàn)室內(nèi)飛行 既可以垂直起降，又可以以高亞音速巡航的新概念飛行器 利用擺線槳的矢量推力，研制出可以在任意場合起降，可以在空中原地翻滾的超機動無人飛行器 利用擺線槳安靜的優(yōu)點，研制出飛行汽車、飛行背包等 具備替代直升機的可能性，有可能形成航空領(lǐng)域的新興產(chǎn)業(yè)和新興市場總總 結(jié)結(jié) 滾翼機具備高效、安靜和機動性優(yōu)異等優(yōu)點，目前的成功僅僅實現(xiàn)了原理驗證，距離實用化還有距離 如果能夠進一步發(fā)揮滾翼機的優(yōu)勢，并加以改進和完善，滾翼機具備替代直升機的可能性 西北工業(yè)大學 “風火輪” 滾翼機的研制成功，是學校對探索創(chuàng)新大力支持和投入的結(jié)果。這不僅僅是技術(shù)上的成功，更是西北工業(yè)大學創(chuàng)新體制的成功