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分布式电推进系统与机翼的综合设计

2020-03-21薛奎举戴佳哲

机械设计与制造 2020年2期

佟 刚,薛奎举,戴佳哲,王 锋,2

(1.沈阳航空航天大学通用航空重点实验室,辽宁 沈阳 110136;2.辽宁通用航空研究院,辽宁 沈阳 110136;3.沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁 沈阳 110136)

1 引言

燃油动力飞机经过一个多世纪的发展,技术趋于成熟,在能量密度,续航能力及负载能力上优势巨大。但是随着环境和能源问题越来越突出,发展绿色航空是人类社会形成的基本共识。节能环保,效率高,能耗低,同时实现接近零排放,噪声和振动水平很低的新能源电动飞机为实现彻底的绿色航空提供了一条光明的技术途径[1]。世界上各大航空制造商纷纷展开电动飞机的研究,目前已成功研制出多款纯电动飞机。但基本都是在传统飞机方案上的改装设计,即用电推进动力系统取代消耗燃料的往复式动力装置,没有利用电推进系统的尺度无关特性来充分发掘螺旋桨滑流对机翼气动力提高的潜力。电动飞机推进系统的相对尺度无关特性是指若将一个大功率的电机和控制器分解成总功率相等的多个小功率的电机和控制器其总的功率重量比和总效率基本保持不变。在合理选取高KV 值的小电机时,功率重量比甚至大幅提升,这是传统燃油发动机无法比拟的。分布式电推进是尺度无关特性在飞机上的应用方式之一,即在机翼不同部位布置多个电动螺旋桨,利用其滑流效应提高空气动力效率并降低机翼面积和结构重量[2-3]。NASA 的兰利研究中心在前缘异步推进技术(LEAPTech)方面做了大量研究工作,并正在展开代号为X-57“麦克斯韦”的分布式电推进(DEP)试验机的研制工作。……

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