人們從來(lái)沒有放棄過(guò)對(duì)飛翔的追求,從氣球的發(fā)明到各種飛機(jī)和飛行器,人們總是想自由的翱翔在寬廣的天空! 當(dāng)你駕車堵在路上,幾個(gè)小時(shí)寸步難行,你是不是想要一種靈活的載人飛行器,能在城市的高樓大廈之間飛行。 目前傳統(tǒng)的中低空飛行器以小型飛機(jī)和直升機(jī)為主,需要機(jī)場(chǎng)或起降場(chǎng)地,需要專業(yè)飛行員,對(duì)空域的使用也有嚴(yán)格要求。并且往往會(huì)受到高空氣流的影響從而限制其使用。 最重要的傳統(tǒng)飛行器造價(jià)很高,比汽車高得多,不適合進(jìn)入家庭使用。國(guó)產(chǎn)直11直升機(jī)價(jià)格大概是1300萬(wàn)人民幣,急救直升機(jī)EC135型號(hào)價(jià)格更高達(dá)0.45億元,軍用直升機(jī)甚至高達(dá)數(shù)億元。不僅價(jià)格昂貴,直升機(jī)的使用效率偏低下,不僅需要駕駛員,還需要領(lǐng)航員,操作復(fù)雜,需要嚴(yán)格的培訓(xùn)。小型飛機(jī)和直升機(jī)都采用活塞或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī),保養(yǎng)維修都很麻煩。這些都直接導(dǎo)致小型飛機(jī)和直升機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本很高。 上世紀(jì)50年代初,美軍決定制造一款比直升機(jī)更加靈活的飛行汽車,作為輔助地面交通。在從德國(guó)俘虜?shù)目茖W(xué)家?guī)椭?,原型機(jī)很快出廠,但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)駕駛控制技術(shù)的不過(guò)關(guān),沒有達(dá)到預(yù)期功能,計(jì)劃因被迫長(zhǎng)期擱淺。 到了上世紀(jì)九十年代,伴隨著科技的進(jìn)步,無(wú)人機(jī)技術(shù)得到大發(fā)展。受低空逐步開放的利好,中國(guó)民用無(wú)人機(jī)領(lǐng)域連續(xù)幾年保持50%以上的增長(zhǎng),到2020年,全球無(wú)人機(jī)年銷量將達(dá)到433萬(wàn)架,市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到259億美元。昔日困擾載人飛行器的兩大技術(shù)難關(guān)——發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和自動(dòng)駕駛技術(shù),在小型無(wú)人機(jī)上得以攻克。于是載人飛行器的發(fā)展迎來(lái)了全新的可能。首先是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,鋰電池為載人飛行器提供了更為充足的動(dòng)力支持;其次,由于計(jì)算機(jī)和全球定位系統(tǒng)的小型化,使得載人飛行器的自動(dòng)控制不再是天方夜譚。 首先是公路飛行兩用車的面世,美國(guó)在2011年推出了一種飛行汽車,報(bào)價(jià)20萬(wàn)美元,加一次油,可飛行700公里。30秒內(nèi)可從汽車轉(zhuǎn)換到飛機(jī),公路行駛每小時(shí)車速185公里。這種飛行車還需要使用跑道才能起飛,所以并不適合在城市里使用。 在經(jīng)歷了十幾年的技術(shù)攻關(guān)之后,2014年,以色列推出了垂直起降飛行器AirMule,采用風(fēng)扇動(dòng)力垂直起飛,完成了包括起飛、定位飛行、返航等在內(nèi)的幾項(xiàng)飛行測(cè)試任務(wù)。 國(guó)內(nèi)的天際線飛行器理論布局示意圖,與以色列無(wú)人飛行器相似。 美國(guó)硅谷創(chuàng)業(yè)公司研發(fā)的一款載人飛行器,總重220公斤,有8個(gè)電動(dòng)力螺旋槳,最高時(shí)速40公里。 近年來(lái),德國(guó)電力驅(qū)動(dòng)飛行器VC200、澳大利亞馬洛伊飛行摩托、新西蘭馬丁噴射背包、匈牙利Flike等個(gè)人飛行器紛紛亮相。 德國(guó)18旋翼電力驅(qū)動(dòng)飛行器VC200 多旋翼飛行器成為國(guó)內(nèi)外科技公司追捧的未來(lái)出行工具之一。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,電動(dòng)多軸旋翼小飛行器得到了迅速發(fā)展,每個(gè)旋翼分別有一個(gè)單獨(dú)的電機(jī)控制,由于采用電力驅(qū)動(dòng)模式,噪音很小,控制很方便。主要用于航拍、航模飛行表演等。由于軟件的進(jìn)步,所有的操作都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛控制。 日前,俄羅斯制造AK步槍的卡拉什尼科夫公司展示了一款單人多軸飛行器,它有16個(gè)引擎,單人座位,8對(duì)旋翼,可完成包括偵察、通信和其他任務(wù)。 中國(guó)幾個(gè)無(wú)人機(jī)公司在近兩年也推出了數(shù)款載人多軸飛行器,包括天際線、道恩DAWN-3和億航184。 這些飛行器大多數(shù)可搭乘1位乘客,采用多軸多螺旋槳設(shè)計(jì),速度大多60~100公里/小時(shí),載重80~100公斤,采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),續(xù)航時(shí)間約20~40分鐘之間。以自動(dòng)控制為主,保留手動(dòng)控制功能。多軸載人飛行器不易受復(fù)雜環(huán)境影響,可接近遮擋物或建筑物飛行,不局限于起降場(chǎng)地,可用于醫(yī)療救護(hù)、特殊地區(qū)貨物運(yùn)輸、城市交通、戰(zhàn)場(chǎng)救援等。 這些科技公司都把多軸載人飛行器算作是“飛行汽車”的范疇。 在今年年初的美國(guó)拉斯維加斯 CES 大展上,中國(guó)億航184宣布研發(fā)了全球首架全電力低空自動(dòng)駕駛載人飛行器,第一次實(shí)現(xiàn)了人類的全自動(dòng)駕駛飛行,“給交通行業(yè)帶來(lái)了劃時(shí)代的重大變革”,并深刻影響“旅游、物流、醫(yī)療、零售等相關(guān)行業(yè)的傳統(tǒng)商業(yè)模式與格局”。然而美國(guó)權(quán)威雜志《連線》卻直接打臉,表示不可思議,國(guó)內(nèi)媒體更是指責(zé)其宣傳的夸大。 很多航空專家對(duì)多軸載人飛行器存有疑慮,多數(shù)不看好,認(rèn)這是一種不靠譜的產(chǎn)品。跟小型直升機(jī)相比,多軸飛行器的穩(wěn)定性較差,安全性極低,沒有迫降能力。載人四軸飛行器旋槳外露,天生存在極大安全隱患,人員無(wú)法靠近,且無(wú)法近物飛行更不用提近物救援。 多軸飛行器的控制也是個(gè)大問題。多軸本質(zhì)上是個(gè)不穩(wěn)定系統(tǒng),需要非常精密的飛控算法,一般是通過(guò)內(nèi)置的微型電腦,運(yùn)行定制的軟件來(lái),精確控制槳葉的旋轉(zhuǎn)速度,來(lái)實(shí)現(xiàn)多軸飛行器的飛行控制。這在大疆那種玩具一樣的小型飛行器上很容易實(shí)現(xiàn),但在大型多軸飛行器上卻很困難,這是因?yàn)榇笮蜆~的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大,難以精確控制轉(zhuǎn)速。而直升機(jī)姿態(tài)和升力調(diào)整則無(wú)需改變轉(zhuǎn)速,只靠槳葉變距就能實(shí)現(xiàn)。 另外,多軸飛行器的動(dòng)力效率較低,只相當(dāng)于直升機(jī)的三分之一,這導(dǎo)致續(xù)航時(shí)間與載荷量很小,以小型多軸無(wú)人飛行器為例,大多數(shù)多軸的續(xù)航時(shí)間在半小時(shí)以內(nèi),如果增加續(xù)航時(shí)間,就要增加鋰電池重量,造成惡性循環(huán),這是多軸始終無(wú)法作大的重要原因。未來(lái)的發(fā)展需要在燃料電池、內(nèi)燃機(jī)或渦輪機(jī)動(dòng)力方面有所突破。 多軸載人飛行器出現(xiàn)的主要原因在于自動(dòng)駕駛技術(shù),技術(shù)的突破讓原本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的參數(shù)目標(biāo)變成了可能,原來(lái)十幾公斤重的航空陀螺儀,現(xiàn)在能做到只有一個(gè)芯片大小,原來(lái)在固定翼飛機(jī)和直升機(jī)上不可能實(shí)現(xiàn)的操控軟件,在多軸飛行器上得以實(shí)現(xiàn)。 盡管很多年輕人特別喜歡玩多軸,并夢(mèng)想能夠載人飛行。但是,到目前為止,除了各類科技創(chuàng)業(yè)公司,全世界的大型航空制造企業(yè)都很少有發(fā)展載人多軸飛行器,安全性和飛行效率是這些航空巨頭首先要考慮的問題。只有空客公司計(jì)劃在明年探索性的推出一種CityAirbus無(wú)人駕駛飛行出租車,可以垂直起降,采用四驅(qū)設(shè)計(jì),可以搭載四名乘客,最高航速為每小時(shí)130公里。在人口密集的城市地區(qū)使用,連接主要交通樞紐,包括火車站和機(jī)場(chǎng)。 |
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