机翼+螺旋桨+多旋翼型eVTOL飞行器飞行性能估算

 

 

 

 

 

机翼+螺旋桨+多旋翼型 eVTOL 飞行器实际上是垂直起降固定翼飞机。垂直起降时，是多旋翼工作状态；前向飞行时，螺旋桨推进飞机，是固定翼飞机工作状态，多旋翼不工作。

 

同多旋翼型 eVTOL飞行器一样，可以 Volocopter 公司的另外一款 VoloRegion 为例，简要估算一下此种类型 eVTOL 飞行器的飞行性能：

 

 

 

Volocopter VoloRegion 网址：https://evtol.news/volocopter-voloconnect

 

 

 

Volocopter VoloRegion 性能表

 

 

 

垂直飞行性能：

 

Volocopter Region 有效载荷 400 千克，若按有效载荷比 0.33 计算，起飞重量为 1200 千克，电动旋翼 6 个，单个旋翼直径 2.3 米（同 VoloCity ），单个桨盘面积 4.15 平方米，总桨盘面积 24.9 平方米，桨盘载荷 48 千克/平方米。

 

 

 

 

Volocopter VoloCity 桨盘载荷和功率载荷

 

 

 

Volocopter VoloCity 桨盘载荷 12 千克/平方米，功率载荷 8 千克/千瓦。Volocopter Region 桨盘载荷为 48 千克/平方米，功率载荷为 4 千克/千瓦。

 

垂直起降时，Volocopter Region 功率为 300 千瓦。单个电动旋翼功率为 50 千瓦。

 

若设定，垂直起飞或垂直降落时间分别为 2 分钟，为保证垂直起飞和垂直降落，电池起降电量为 20 千瓦时。

 

前向飞行性能：

 

Volocopter Region 巡航速度 180 千米/小时，若假设，巡航升阻比为 10 ，巡航推力为 1.18 千牛，巡航功率为 58.8 千瓦。2 个涵道螺旋桨，单个涵道螺旋桨功率为 30 千瓦。最大航程为 200 千米，最大续航时间为 1.11 小时，航行电量为 65 千瓦时。

 

 

 

 

Volocopter Region 最大速度为 250 千米/小时，若假设升阻比为 8 ，推力为 1.47 千牛，最大功率为 102 千瓦。

 

整机性能：

 

Volocopter Region 航行电量加起降电量，为 85 千瓦时。若设定，电池容量密度为 0.18 千瓦时/千克，电池总重量为 472 千克，以 500 千克计。

 

旋翼电机工作在最大功率工况，若以最大功率/额定功率比 2 计算，旋翼电机额定功率为 25 千瓦。若设定，电机功率重量比为 2 千瓦/千克，单个旋翼电机重量为 12.5 千克。单个旋翼需要载荷 200 千克，单个旋翼重量为 7.5 千克，单个电动旋翼重量为 20 千克，6 个电动旋翼总重量为 120 千克。

 

单个涵道螺旋桨功率为 30 千瓦，若设定，涵道螺旋桨功率重量比为 1 千瓦/千克，2 个涵道螺旋桨总重量为 60 千克。

 

 

Volocopter Region 起飞重量 1200 千克，减去电池重量、电动旋翼重量、涵道螺旋桨重量和有效载荷重量，机体重量为 120 千克。

 

Volocopter Region 有效载荷 400 千克，起飞重量 1200 千克，有效载荷率为 0.33 。

 

与多旋翼型对比：

 

Volocopter Region 巡航升阻比为 10 ，Volocopter VoloCity 巡航升阻比为 2.13 ，两者相差近 5 倍。可见，垂直起降固定翼飞机比多旋翼飞行器前向飞行效率高很多。

 

垂直起降时，Volocopter Region 功率载荷为 4 ，Volocopter VoloCity 功率载荷为 8 。可见，垂直起降固定翼飞机的电动旋翼只用于垂直起降，好比垂直起落架，可以降低其性能指标来提高整体效益。