“三风扇”垂直起降公务机

2016-04-20 20:10

美国XTI飞机公司研发的布局新颖的“三风扇”(TriFan)600公务机,是首款垂直起降(VTOL)公务机,也是一款用“众筹”方式研制的公务机。XTI公司计划在幕集所需资金的2.5~3年内,实现首台全尺寸技术验证机的首飞,在验证机首飞后的4~6年内取得适航证。

方案的选定

据称,XTI公司考虑了近20种可能的飞机构型,并对其中的6~7种方案进行了深入研究,最终选择了“三风扇”构型。

“三风扇”600由两台涡轴发动机驱动3个涵道风扇,其中的两个位于机翼上,另1个位于后机身中央。“三风扇”600在起降时,机翼涵道风扇转向垂直方向,与后机身风扇共同提供垂直升力。在向前飞过渡时,机翼涵道风扇会转至水平方向,飞机可在90s内达到巡航速度。一旦飞机进入巡航飞行模式时,后机身涵道风扇的离合器会脱开并停止运转,后机身的上下盖板会将涵道风扇盖上,以减少阻力。

设计人员在确定方案时对比了开式转子和涵道风扇两个方案后,最终选择了涵道风扇以提高静态升力。设计人员也曾考虑采用电动风扇的方案,但电动系统比机械传动系统更重,且目前电池的能量密度很难满足全电动飞机续航需求,所以还是选择了传统的机械系统。

“三风扇”600将采用基于现有技术开发的传动系统和电传操纵(FBW)系统。“三风扇”600的传动系统将由直升机系统衍生而来,但直升机的齿轮传动比为60~80:1,而“三风扇”600的传动比只有11:1,所以结构会更简单。传动系统有3个输出分别对应机翼涵道风扇和后机身风扇。至于FBW,在军用飞机、民用客机和喷气公务机上都得到了成熟的使用,在民用直升机(如贝尔525)上也有应用,现在把FBW转移到升力风扇上,唯一要做的是为“三风扇”的独特布局开发一套控制率。

在起飞模式,两个机翼涵道风扇倾转到垂直向上的位置,后机身风扇的上下门打开,使飞机垂直升空至6~10m的高度,机翼的两个涵道向前倾转至水平位置,为飞机提供速度和机翼升力。在悬停状态,发动机以固定的转速运转,飞机的升力通过改变桨距进行控制,而俯仰和滚转控制则通过改变推力控制。通过将机翼的涵道风扇向前或向后倾转几度,可以提供偏航控制,抵消来自机身风扇的扭矩。机翼风扇相互反转可以消除扭矩的影响。

基本性能与应用

“三风扇”600载1名飞行员和5名乘客时的最大飞行速度预计约629km/h,最大飞行高度可达10000m,最大航程超过2770km。在一个900km航段飞行中,加上乘客到达和离开停机坪的时间,“三风扇”600可以500km/h的巡航速度,在2.3h完成整个行程。

“三风扇”600相当于一架中型直升机或倾转旋翼飞机,如AW609民用倾转旋翼机,可以在直升机停机坪上降落,不需要机场。虽然二者属于同一级别的市场,但在性能上并不重叠,“三风扇”600飞行速度更快、飞行高度更高,飞行距离也更长,是世界上首款高速、远程的能垂直起降的公务机,乘客不仅可以享受到与其他公务机一样的速度与高度,还可以节约在机场等待的时间,用更少的时间去更远的地方。

“三风扇”600售价预计为每架约1500万美元。 (徐德康/编译)

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