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面向未來(lái)的航空技術(shù)：Flying-V 新型飛機(jī)項(xiàng)目

2021-07-05 08:58 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：鎂科眾思 來(lái)源：鎂科眾思
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特別說(shuō)明：本文提及的 Flying V 相關(guān)產(chǎn)品屬于德國(guó) Schübeler Technologies 公司，不在 Microdrones 公司的銷售范圍內(nèi)。近期，代爾夫特理工大學(xué)航空航天工程學(xué)...

特別說(shuō)明：本文提及的 Flying V 相關(guān)產(chǎn)品屬于德國(guó) Schübeler Technologies 公司，不在 Microdrones 公司的銷售范圍內(nèi)。

近期，代爾夫特理工大學(xué)航空航天工程學(xué)院助理教授Roelof Vos（羅勞夫·沃斯）博士和Flying V 項(xiàng)目總工程師Malcom Brown（馬爾科姆·布朗）在一檔播客節(jié)目中介紹了這項(xiàng)振奮人心的新飛機(jī)設(shè)計(jì)項(xiàng)目及其變革航空業(yè)的潛力。

創(chuàng)新是所有技術(shù)革命的核心，尤其是在展望航空業(yè)的未來(lái)時(shí)。代爾夫特大學(xué)全新設(shè)計(jì)的飛機(jī)Flying V 正在開始塑造并可能改變未來(lái)的航空旅行。隨著比例模型Flying-V 的成功面世，現(xiàn)在離實(shí)現(xiàn)最初的構(gòu)想又近了一步。

Roelof Vos 博士是代爾夫特理工大學(xué)航空航天工程學(xué)院的助理教授，也是Flying-V 項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。他教授飛機(jī)設(shè)計(jì)、運(yùn)輸機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)、戰(zhàn)斗機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)等課程，并撰有教科書《跨音速空氣動(dòng)力學(xué)概論》。在過(guò)去10 年里，Vos 博士一直在研究各種技術(shù)如何改進(jìn)飛機(jī)，并使其更具可持續(xù)性。

Vos 博士表示：“Flying-V 就是其中的一項(xiàng)技術(shù)。這是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是一種完全不同的飛機(jī)構(gòu)型；與機(jī)翼或引擎技術(shù)截然不同。我熱愛(ài)飛機(jī)，所以設(shè)計(jì)出了這種全新的飛機(jī)構(gòu)型?！盡alcom Brown 是Flying V 模型設(shè)計(jì)的總工程師，在他小時(shí)候，他的父親在南非航空公司工作，于是讓他也對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣。從小時(shí)候開始接觸遙控飛機(jī)，到參加設(shè)計(jì)比賽，再到在代爾夫特大學(xué)攻讀航空航天工程專業(yè)，Brown 一路拼搏，最終成為了Flying V 項(xiàng)目的總工程師。

Brown 表示：“我發(fā)現(xiàn)我對(duì)實(shí)際的飛機(jī)設(shè)計(jì)很感興趣。我很喜歡我正在做的事情，這是一份很棒的工作，我很自豪能參與實(shí)現(xiàn)我們的下一個(gè)目標(biāo)?！?/p>

Flying-V 實(shí)際上是由一名在空中客車公司實(shí)習(xí)的學(xué)生Justas Benad 設(shè)計(jì)的。他最初的構(gòu)想是將兩個(gè)機(jī)身筒連接成一個(gè)V 形，并在其周圍放置一個(gè)氣動(dòng)殼。在研究和驗(yàn)證了Benad 的初始設(shè)計(jì)后，Vos 博士認(rèn)為這種新穎的V 形飛機(jī)概念可以成為現(xiàn)實(shí)。

Vos 博士表示：“我們先進(jìn)行了一項(xiàng)非常獨(dú)立的研究。經(jīng)過(guò)大約一年的分析，我們很快發(fā)現(xiàn)，這些概念確實(shí)有效，并且空中客車公司和Justas 的說(shuō)法可信度很高。那是我第一次想到：嘿，我們可能會(huì)在這種新的V 形飛機(jī)構(gòu)型上有所發(fā)現(xiàn)?！?/p>

Flying-V 是一種全新的飛機(jī)構(gòu)型，因此對(duì)于Vos 博士及其團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，構(gòu)建一個(gè)有效的比例模型的原型很重要。Vos 博士說(shuō)道：“讓我們自己相信我們的全尺寸飛機(jī)在實(shí)踐中能夠飛行，這一點(diǎn)很重要。因此，我們想通過(guò)這項(xiàng)測(cè)試證明：沒(méi)錯(cuò)，飛行員能正常地駕駛和操縱這架飛機(jī)?！?/p>

至于Brown，他剛開始只是為代爾夫特大學(xué)的初始研究團(tuán)隊(duì)提供一些想法，但他很快意識(shí)到，他應(yīng)該加入這個(gè)項(xiàng)目。他表示：“我參與了設(shè)計(jì)和建造風(fēng)洞模型的過(guò)程。然后，我們很自然地在此基礎(chǔ)上不斷構(gòu)建原型，但構(gòu)建全尺寸原型有很大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了驗(yàn)證我們的想法，我們需要構(gòu)建一個(gè)小模型來(lái)看看它是否可行，這就是我們對(duì)Flying-V 所做的事情。”

創(chuàng)造這款新型飛機(jī)的主要原因是節(jié)省燃料。

Vos 博士表示：“在效率方面，F(xiàn)lying V 有三點(diǎn)優(yōu)于普通飛機(jī)。它的外形比普通飛機(jī)小10%。這就減少了飛機(jī)的摩擦阻力。它還有非常大的小翼，可以有效地增加飛機(jī)的翼展，進(jìn)一步減少阻力。第三，我們將重量橫向分布，因此我們還能夠減少飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量?！边@三點(diǎn)能將總能耗減少20%。Brown 接著介紹：“主要的好處在于沒(méi)有機(jī)身，只是在空中拖動(dòng)。所有部件都內(nèi)置在機(jī)翼上，這有助于提高升力，且整個(gè)飛機(jī)的工作效率和協(xié)同性都將更高?！?/p>

比例模型Flying V 由玻璃纖維復(fù)合材料制造而成，其中添加部分碳纖維是為了增加穩(wěn)定性。一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是將整體重量控制在規(guī)定的25 公斤的最大重量?jī)?nèi)。這意味著，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和制造的部分電子元件必須既符合細(xì)致的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，又符合規(guī)范。Brown 說(shuō)道：“它是一架非常大的飛機(jī)，翼展為3米，而要裝載所有設(shè)備、任務(wù)載荷、組件和電子元件并將總重量控制在25 公斤以內(nèi)，這是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)?！?/p>

團(tuán)隊(duì)還高興地展示了Flying V 中使用的許多先進(jìn)的技術(shù)組件。Brown 介紹：“我們希望全都使用最好的產(chǎn)品，這樣才能達(dá)到最佳效果。例如，我們安裝了Schübeler EDF（涵道槳扇），因?yàn)槲覀冃枰_(dá)到一個(gè)非常高的速度才能讓這架大翼載荷的飛機(jī)飛起來(lái)。而 Schübeler 確實(shí)能提供我們所需的高效而強(qiáng)大的EDF。”為了準(zhǔn)備首次飛行，從2019 年1 月到2020 年7 月，該團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了Flying V 的設(shè)計(jì)，修改了模型，完善了最終模型，最后成功地完成了這項(xiàng)簡(jiǎn)短的任務(wù)。由于重量限制，該團(tuán)隊(duì)無(wú)法使用滿載的電池。

Brown 對(duì)結(jié)果很滿意：“飛行本身很順利。我們都很緊張，不知道會(huì)發(fā)生什么，但它起飛后飛得很順利。飛機(jī)穩(wěn)定且可控，但根據(jù)我們的計(jì)算，它只能飛行五分鐘?！辈贿^(guò)，這五分鐘的飛行過(guò)程產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，有助于分析實(shí)際的飛行動(dòng)態(tài)。Vos 博士表示：“我們能夠確定該飛機(jī)的飛行動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型。我們正在將這個(gè)數(shù)學(xué)模型與真實(shí)的飛行模擬器結(jié)合起來(lái)，讓飛行員有機(jī)會(huì)體驗(yàn)這架飛機(jī)。”

Flying V 模型首次飛行的成功為全尺寸項(xiàng)目的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，但仍然面臨著許多障礙。這次試飛增強(qiáng)了大家的信心，證明了這種設(shè)計(jì)具有適航性。Vos 博士對(duì)未來(lái)持樂(lè)觀態(tài)度：“這架飛機(jī)確實(shí)承載了很多希望。我認(rèn)為沒(méi)有克服不了的重大障礙。實(shí)際上，就制造這架飛機(jī)而言，它可能比制造傳統(tǒng)飛機(jī)簡(jiǎn)單得多。讓這架飛機(jī)與眾不同的一點(diǎn)是它沒(méi)有任何高升力裝置。為了讓這架飛機(jī)更具商用性，我們并不需要任何材料技術(shù)上的突破?！?/p>

Malcom 及其團(tuán)隊(duì)期待使用Flying V 模型進(jìn)行更多飛行，以便他們繼續(xù)執(zhí)行飛行分析。“在接下來(lái)的飛行中，我們將在每個(gè)控制面上執(zhí)行階躍輸入，看看會(huì)有何反應(yīng)，這樣我們就能激發(fā)飛機(jī)的自然運(yùn)動(dòng)，這將擴(kuò)展我們的數(shù)據(jù)庫(kù)。我們已有很多數(shù)據(jù)，但我們需要擴(kuò)展它來(lái)確保我們第一次測(cè)量的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的?！?/p>

代爾夫特大學(xué)將繼續(xù)研究Flying V 這樣的技術(shù)，幫助節(jié)能減排，讓航空業(yè)在未來(lái)變得更加可持續(xù)。Vos 博士解釋道：“如果我們想在未來(lái)可持續(xù)發(fā)展，就必須研究像Flying-V 這樣的先進(jìn)技術(shù)，因?yàn)槲覀兌贾?，管翼式飛機(jī)已經(jīng)完全成熟。這種構(gòu)型幾乎沒(méi)有什么突破的空間。Flying-V 是值得關(guān)注的創(chuàng)新設(shè)計(jì)之一，我們將深入研究這架飛機(jī)有關(guān)的所有未決問(wèn)題?！?/p>

Microdrones于2005年成立于德國(guó)北萊茵-威斯特法倫州的錫根，致力于提供專業(yè)可靠的無(wú)人機(jī)商業(yè)應(yīng)用解決方案。我們的解決方案能更有效和高效地完成測(cè)繪地理信息、土地開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)以及公共安全任務(wù)。

Microdrones擁有超過(guò)15年的創(chuàng)新歷史。Microdrones飛行器的設(shè)計(jì)基于德國(guó)工程質(zhì)量的現(xiàn)代工藝，擁有行業(yè)領(lǐng)先的飛行時(shí)間、對(duì)惡劣環(huán)境的極強(qiáng)耐受力和智能的集成方案。我們充滿熱忱的飛行器工程師、軟件開發(fā)人員和任務(wù)載荷集成專家團(tuán)隊(duì)一直引領(lǐng)著專業(yè)無(wú)人機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展。Microdrones深受全球1500多個(gè)專業(yè)客戶的信賴。如今，我們?cè)诘聡?guó)、美國(guó)、加拿大、阿聯(lián)酋和中國(guó)建立了分支機(jī)構(gòu)，并且擁有遍布全球六大洲的分銷網(wǎng)絡(luò)。我們的使命是：將客戶需求轉(zhuǎn)換為面向?qū)I(yè)人士的有效、高效、端到端系統(tǒng)。

鎂科眾思科技（佛山）有限公司是Microdrones在華全資子公司，坐落于廣東省佛山市，占地面積2,000多平方米，擁有研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)和市場(chǎng)營(yíng)銷等全方位的業(yè)務(wù)活動(dòng)。

公司的前身佛山市安爾康姆航空科技有限公司成立于2006年，是中國(guó)早期從事民用無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用的高科技企業(yè)之一，擁有多年無(wú)人機(jī)平臺(tái)研制、行業(yè)應(yīng)用方案開發(fā)與服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。2008年，Microdrones與安爾康姆航空科技達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議，在中國(guó)建立md4工業(yè)級(jí)四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)生產(chǎn)基地和亞洲研發(fā)中心。得益于雙方的資源優(yōu)勢(shì)，md-4系列無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在中國(guó)和亞洲市場(chǎng)取得令人矚目的成功，產(chǎn)品的可靠性和支持服務(wù)的專業(yè)性得到行業(yè)客戶的廣泛認(rèn)可。2018年12月，Microdrones正式并購(gòu)安爾康姆航空科技有限公司。公司更名為鎂科眾思科技（佛山）有限公司，致力于為中國(guó)和其它亞洲用戶提供更優(yōu)質(zhì)和全面的產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)支持。

如今，鎂科眾思科技（佛山）有限公司具備領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用知識(shí)和豐富的本地專業(yè)知識(shí)。公司通過(guò) ISO9001: 2015質(zhì)量管理體系認(rèn)證和安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)證，擁有無(wú)人機(jī)技術(shù)和應(yīng)用相關(guān)有效專利以及軟件著作權(quán)數(shù)十件。2018年，Microdrones四旋翼無(wú)人飛行器系統(tǒng)產(chǎn)品榮獲廣東省高新技術(shù)產(chǎn)品證書。2019年，公司專利榮獲國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。我們致力于推進(jìn)研發(fā)、生產(chǎn)制造、服務(wù)以及市場(chǎng)銷售的本地化進(jìn)程，擁有荷載集成、飛行運(yùn)營(yíng)和調(diào)試、數(shù)據(jù)處理、電子和總裝、產(chǎn)品測(cè)試等多個(gè)職能和相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。

Microdrones積極參與中國(guó)本地的無(wú)人機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目。在測(cè)繪地理信息領(lǐng)域，Microdrones工業(yè)級(jí)四旋翼無(wú)人機(jī)產(chǎn)品和方案廣泛應(yīng)用于國(guó)家測(cè)繪局第一航測(cè)遙感院、江蘇省測(cè)繪局、河北省測(cè)繪局、云南省測(cè)繪局、浙江第二測(cè)繪院、中國(guó)水利華東院、廣東國(guó)土測(cè)繪院、遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院等數(shù)十家專業(yè)測(cè)繪地理信息機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目，用于航空攝影測(cè)量、傾斜攝影三維建模和應(yīng)急測(cè)繪。在電網(wǎng)巡檢領(lǐng)域，Microdrones多次中標(biāo)國(guó)家電網(wǎng)總公司小型多旋翼無(wú)人機(jī)電力線巡檢項(xiàng)目，產(chǎn)品配裝到山東、山西、重慶、四川、浙江等十幾個(gè)省市電網(wǎng)單位。在石油管道巡檢領(lǐng)域，Microdrones參與中國(guó)石化6,000公里成品油管道的巡檢項(xiàng)目，目前累計(jì)飛行里程超過(guò)40,000公里。除此以外，Microdrones產(chǎn)品和系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用于海洋監(jiān)測(cè)和海監(jiān)執(zhí)法、水利水電、地質(zhì)災(zāi)害防治、公共安全、環(huán)保、考古、科研等眾多專業(yè)領(lǐng)域。

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