来源:[db:来源]作者:新闻库来源发布时间:2021-07-22 上班打卡还有10分钟,却还堵在路上一动不动!恨不得立刻打个“飞的”?但你想过吗?这一幕你我再熟悉不过的场景,在不久的将来完全有可能实现! 没错,eVTOL飞机就可以帮……

上班打卡还有10分钟,却还堵在路上一动不动!恨不得立刻打个“飞的”?但你想过吗?这一幕你我再熟悉不过的场景,在不久的将来完全有可能实现!

没错,eVTOL飞机就可以帮你实现不堵车的梦想!eVTOL飞机可以不借助滑行实现起降,再加上空中飞行的优势,将成为未来城市缓解地面交通压力的好帮手。未来的某天,可能堵在路上的你,只需要手机下单,就可以叫来“飞的”,从此告别堵车烦恼。

近年来,电动垂直起降飞行器(eVTOL)因其高效便捷、环境友好等特点,成为了实现城市内快速通行的“潜力股”。现在,具有专业知识和丰富经验的柯林斯宇航正在为eVTOL飞机调整作动器,助力该领域的突破与升级。

柯林斯宇航的作动器被用于包括旋翼飞机在内的许多传统航空机型上

凭借在设计、认证和制造各种商用和军用飞机以及直升机作动设备方面的技术优势和丰富经验,柯林斯宇航的作动器具有低成本、适航性、重量轻、低噪音等优势,且可大批量生产。如今,我们正将专业知识应用于eVTOL行业,开发紧凑、轻便的电动作动器,以满足新一代电能飞机的需求。

在不断调整作动器的过程中,柯林斯宇航遇到了怎样的挑战?又是如何解决的呢?对此,柯林斯宇航的作动系统业务拓展总监David Chard和作动系统研究与技术工程经理Keith Bloxham接受了eVTOL.com的采访,让我们一起听听他们的回答。

eVTOL飞机对作动器有哪些关键要求,实现这些目标又有哪些挑战?

David Chard:我们看到,这个市场(eVTOL)采用的是非常规电源。通常在固定翼飞机中,作动器的恒频和变频的交流电源是由发动机驱动的发电机提供。在电动垂直起降飞行器中,作动器将直接采用电池供电,这将会让我们面临相应的挑战。

Keith Bloxham:正如David所说,我们通常与一些主要飞机制造商打交道——波音、空客、湾流,这些不同类型的飞机系统需要调制电源和调节电源,电源系统需要对多系统供电,这就要求我们的作动器不能对其飞机系统的主电源产生干扰。

因此,在传统飞机机型上,作动系统的交互方面受到很大限制。这与电池供电略有不同,电池的电压会波动,因此我们必须根据特定电池条件下任何节点的最低要求(最差条件)来设计系统,且必须让设备能够在不同的电压水平下运行,这也是一个挑战。

eVTOL飞机的一大特点是垂直起降,因此重量成为其“重中之重”,你们是否在设计轻量级系统时遇到了特殊挑战?

Keith Bloxham:显然,重量始终是飞机设计的一个挑战,因此我们一直在努力减轻飞机的重量。在传统飞机世界中,人们有意转向更薄的高展弦比机翼。他们希望提高飞机的效率,试图把部件安装在更小的空间内。所以,无论如何,这都是我们要解决的挑战。

我们已经找到一些办法来减轻这些作动器的重量,其中一部分已被纳入这种作动器的新设计需求中。我们不能通过在传统作动器的基础上做出改动,来适应新的设计要求。我们必须真正回到图纸,看看哪些才是适合此类应用的需求,以及如何改变我们的设计和制造方法,以便真正使减轻作动器重量、减小体积成为目标,并使其可行。

可用于eVTOL飞机的典型柯林斯宇航机电作动器

在探索作动器的核心结构时,你们还遇到了哪些技术难题呢?是怎么解决的?

David Chard:电作动器容易失效卡阻,产品的可靠性余度设计需要一些关键要求。因此,eVTOL设计人员应对的方法是使用多个转子,多个操纵面。他们需要设计适应狭小安装空间的作动器。我想,需要指出的另一点是:更集成的结构。所以现在他们找到我们说:“我们希望不仅作动系统能转动,安装作动器的结构部件也能移动。”

Keith Bloxham:David提到了余度设计。通常,在传统飞机上,我们会在每个飞行操纵面上设置多个作动器;这也是出于飞行操纵面上余度设计的要求。这些新的小型电动飞机采用多个飞行操纵面——比传统飞机多得多。从传统的副翼、方向舵、升降舵,转向多功能类型的操纵面,通常在该操纵面上也连有推进系统。所以这是一个有趣的挑战,但它也为多电作动系统带来了新机会,因为现在这些故障模式不那么重要了,可以通过其它操纵面的工作来抵消一个操纵面的损失或失控。

考虑到这些挑战以及eVTOL设计的多样性,你们能够在多大程度上利用现有的作动器和作动器技术,又会在多大程度上从零开始来解决这些问题?

Keith Bloxham:我们在这些飞机上应用的很多技术都是我们研究了好几年的成果。所以我们一直在进步——从传统的液压电传飞行控制系统作动器,到提供电作动器功能的电静液作动器,再到现在的电动作动器。

在前进过程中,我们面临许多挑战。传统飞机的主要问题之一是卡阻裕度;只要有一个关键飞行操作面卡阻,就不能做任何事情了。所以我们必须研究解决这些问题的方法以及故障模式,这些方案都包含在我们推向eVTOL市场的这些作动器中。我们在传统的飞机平台上已经开发了应对所有这些问题的功能,现在我们将其应用于eVTOL飞机。

许多 eVTOL 开发人员的目标是实现大批量生产。在扩大制造规模方面,你们是否预计会在大规模生产这些作动器时遇到挑战,这种生产规模可能是航空领域前所未有的?

David Chard:eVTOL行业目前还处于概念阶段,正在进入一个全新的阶段,最后会再过渡到批量生产。所以,目前我们离那个阶段可能还有很长的路要走。我们一些工厂目前已经有较高的产能。例如,我们在英国伍尔弗汉普顿工厂为目前世界上产量最高的A320飞机制造作动器。我们位于英国班伯里的工厂目前从事复合材料部件的制造,而且也是大批量生产。所以我不认为批量生产最终会是个问题。我认为,对我们来说,随着产量越来越大,我们会考虑引入更多自动化生产流程。

你们希望与哪些类型的eVTOL客户合作?

David Chard:我们正专注于解决这个市场的关键挑战。我们正在寻找合适的应用,以发挥我们在研发、取证和制造方面的专长。我们正在寻找可充分利用柯林斯宇航创新以及研发投入的机会,以及关注安全和长期规划的合作伙伴,以推动整个生态系统的发展。

原来eVTOL飞机有这么多讲究,调整作动器需要解决这么多难题。但为了更加可持续的航空业,柯林斯宇航从未停止脚步。未来,我们将继续重新定义航空航天!

上班打卡还有10分钟,却还堵在路上一动不动!恨不得立刻打个“飞的”?但你想过吗?这一幕你我再熟悉不过的场景,在不久的将来完全有可能实现!

没错,eVTOL飞机就可以帮你实现不堵车的梦想!eVTOL飞机可以不借助滑行实现起降,再加上空中飞行的优势,将成为未来城市缓解地面交通压力的好帮手。未来的某天,可能堵在路上的你,只需要手机下单,就可以叫来“飞的”,从此告别堵车烦恼。

近年来,电动垂直起降飞行器(eVTOL)因其高效便捷、环境友好等特点,成为了实现城市内快速通行的“潜力股”。现在,具有专业知识和丰富经验的柯林斯宇航正在为eVTOL飞机调整作动器,助力该领域的突破与升级。

柯林斯宇航的作动器被用于包括旋翼飞机在内的许多传统航空机型上

凭借在设计、认证和制造各种商用和军用飞机以及直升机作动设备方面的技术优势和丰富经验,柯林斯宇航的作动器具有低成本、适航性、重量轻、低噪音等优势,且可大批量生产。如今,我们正将专业知识应用于eVTOL行业,开发紧凑、轻便的电动作动器,以满足新一代电能飞机的需求。

在不断调整作动器的过程中,柯林斯宇航遇到了怎样的挑战?又是如何解决的呢?对此,柯林斯宇航的作动系统业务拓展总监David Chard和作动系统研究与技术工程经理Keith Bloxham接受了eVTOL.com的采访,让我们一起听听他们的回答。

eVTOL飞机对作动器有哪些关键要求,实现这些目标又有哪些挑战?

David Chard:我们看到,这个市场(eVTOL)采用的是非常规电源。通常在固定翼飞机中,作动器的恒频和变频的交流电源是由发动机驱动的发电机提供。在电动垂直起降飞行器中,作动器将直接采用电池供电,这将会让我们面临相应的挑战。

Keith Bloxham:正如David所说,我们通常与一些主要飞机制造商打交道——波音、空客、湾流,这些不同类型的飞机系统需要调制电源和调节电源,电源系统需要对多系统供电,这就要求我们的作动器不能对其飞机系统的主电源产生干扰。

因此,在传统飞机机型上,作动系统的交互方面受到很大限制。这与电池供电略有不同,电池的电压会波动,因此我们必须根据特定电池条件下任何节点的最低要求(最差条件)来设计系统,且必须让设备能够在不同的电压水平下运行,这也是一个挑战。

eVTOL飞机的一大特点是垂直起降,因此重量成为其“重中之重”,你们是否在设计轻量级系统时遇到了特殊挑战?

Keith Bloxham:显然,重量始终是飞机设计的一个挑战,因此我们一直在努力减轻飞机的重量。在传统飞机世界中,人们有意转向更薄的高展弦比机翼。他们希望提高飞机的效率,试图把部件安装在更小的空间内。所以,无论如何,这都是我们要解决的挑战。

我们已经找到一些办法来减轻这些作动器的重量,其中一部分已被纳入这种作动器的新设计需求中。我们不能通过在传统作动器的基础上做出改动,来适应新的设计要求。我们必须真正回到图纸,看看哪些才是适合此类应用的需求,以及如何改变我们的设计和制造方法,以便真正使减轻作动器重量、减小体积成为目标,并使其可行。

可用于eVTOL飞机的典型柯林斯宇航机电作动器

在探索作动器的核心结构时,你们还遇到了哪些技术难题呢?是怎么解决的?

David Chard:电作动器容易失效卡阻,产品的可靠性余度设计需要一些关键要求。因此,eVTOL设计人员应对的方法是使用多个转子,多个操纵面。他们需要设计适应狭小安装空间的作动器。我想,需要指出的另一点是:更集成的结构。所以现在他们找到我们说:“我们希望不仅作动系统能转动,安装作动器的结构部件也能移动。”

Keith Bloxham:David提到了余度设计。通常,在传统飞机上,我们会在每个飞行操纵面上设置多个作动器;这也是出于飞行操纵面上余度设计的要求。这些新的小型电动飞机采用多个飞行操纵面——比传统飞机多得多。从传统的副翼、方向舵、升降舵,转向多功能类型的操纵面,通常在该操纵面上也连有推进系统。所以这是一个有趣的挑战,但它也为多电作动系统带来了新机会,因为现在这些故障模式不那么重要了,可以通过其它操纵面的工作来抵消一个操纵面的损失或失控。

考虑到这些挑战以及eVTOL设计的多样性,你们能够在多大程度上利用现有的作动器和作动器技术,又会在多大程度上从零开始来解决这些问题?

Keith Bloxham:我们在这些飞机上应用的很多技术都是我们研究了好几年的成果。所以我们一直在进步——从传统的液压电传飞行控制系统作动器,到提供电作动器功能的电静液作动器,再到现在的电动作动器。

在前进过程中,我们面临许多挑战。传统飞机的主要问题之一是卡阻裕度;只要有一个关键飞行操作面卡阻,就不能做任何事情了。所以我们必须研究解决这些问题的方法以及故障模式,这些方案都包含在我们推向eVTOL市场的这些作动器中。我们在传统的飞机平台上已经开发了应对所有这些问题的功能,现在我们将其应用于eVTOL飞机。

许多 eVTOL 开发人员的目标是实现大批量生产。在扩大制造规模方面,你们是否预计会在大规模生产这些作动器时遇到挑战,这种生产规模可能是航空领域前所未有的?

David Chard:eVTOL行业目前还处于概念阶段,正在进入一个全新的阶段,最后会再过渡到批量生产。所以,目前我们离那个阶段可能还有很长的路要走。我们一些工厂目前已经有较高的产能。例如,我们在英国伍尔弗汉普顿工厂为目前世界上产量最高的A320飞机制造作动器。我们位于英国班伯里的工厂目前从事复合材料部件的制造,而且也是大批量生产。所以我不认为批量生产最终会是个问题。我认为,对我们来说,随着产量越来越大,我们会考虑引入更多自动化生产流程。

你们希望与哪些类型的eVTOL客户合作?

David Chard:我们正专注于解决这个市场的关键挑战。我们正在寻找合适的应用,以发挥我们在研发、取证和制造方面的专长。我们正在寻找可充分利用柯林斯宇航创新以及研发投入的机会,以及关注安全和长期规划的合作伙伴,以推动整个生态系统的发展。

原来eVTOL飞机有这么多讲究,调整作动器需要解决这么多难题。但为了更加可持续的航空业,柯林斯宇航从未停止脚步。未来,我们将继续重新定义航空航天!