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在深圳的第25届中国国际高新技术成果交易会上,长春光机所推出独特的双飞翼垂直起降固定翼无人机。可以在零下 40℃、海拔 5500 米,以及在 7 级强风中正常起降,起飞重量为50公斤级,可携带17-18公斤载荷,续航时间4小时。/ A. c: V- n% d1 B Q' F
7 u5 f5 `% Z, T* s$ E这个设计的特点在于结合了好几个不相干的设计。5 u! P9 k7 O% A( s' F
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飞翼的特点是:所有结构都用于产生升力,所以具有最高的气动效率。 + S6 W ~3 M8 T% v# v" W% z, Y4 ]3 P9 ] ! O+ p5 J+ D$ k7 |( h3 k# d k: o双翼机的特点是具有特别高的升力,特别适合短距起落,但在这里实际上没有用到,采用双翼只是提供四支点,便于稳定落地。. M4 V* b( f/ h P1 O
- ~, ~' `( _5 a' P" c底坐式(tail sitter)是很特别的垂直起落飞机设计。在起飞和着陆时,机头朝天,机尾冲地,发动机推力产生直接升力;一旦升空,转入平飞,成为正常的固定翼飞机。 & B9 }$ K3 M7 m' @7 Y 0 t; y+ {" [7 z" n' m$ i四旋翼可产生垂直升力和提供飞行控制,并在平飞中提供前飞动力,但平飞阻力大,续航时间大大低于同级别固定翼飞机。 1 a5 \0 o5 x- ~- c" X! r1 y , R1 `8 A0 u4 f- v8 b5 v v4 r双飞翼把这些特点一锅煮,而且用四旋翼回避了飞翼俯仰控制力矩短的问题,很有创意,但也有绕不过去的问题。 & b% |# N, i) f7 M. }; O' c! ~5 o" ]8 q' W9 A
飞翼要容纳有效载荷,必须足够肥厚,对于这样小的无人机,显然不现实。固定翼的巡航阻力小,但双翼机阻力大增,把固定翼的优点抵消好多。如果利用上下翼之间的空间作为水滴形载荷舱,可以解决载荷空间问题,载荷舱本身也可作为上下翼之间的连接结构,但阻力会进一步增加,使得双飞翼实际上成为无尾翼双翼机,难以兑现飞翼的好处。6 ?! x# f( T7 ?8 p1 f- H6 v
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双飞翼在理论上可以直接用翼尖(或者翼尖支架)作为起落架,但这需要双翼具有很大的间距,很长的翼间支柱带来很大的重量、阻力代价。所以这里索性不费这个事,在双飞翼上另外加装了四立柱支架,避免直接用翼尖支架带来的纵向不稳定问题。/ N& J9 ?& d! Y% ~- \" U# f# i
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要是再大胆一点,上翼向前平移,下翼向后平移,上翼的下洗气流冲刷下翼,增加升力。四立柱支架长度当然要相应调整,以保持在地面的平衡。 - B" X7 r) A" ? O" m& R% Z7 V! W这依然是很有意思的创意。要是用中央水滴形载荷舱直接连接上下翼,在翼展中段用更细、更加符合气动要求的支柱加强上下翼的刚性,可能更加有效。更进一步,加长中央水滴体,向前延伸,安装鸭翼,连俯仰控制问题也解决了,不过升力中心和重心的关系不大好办。 0 X8 r+ [; A' M6 M( P# H - E$ E3 t9 i- x" j, `最重要的是,中国已经进入无人机自由王国了。