全尺寸鋰硫電動垂直起降驗證機開始飛行測試

王楠/唐山駿楠貿易有限公司，河北省 唐山市 063000

全尺寸鋰硫電動垂直升降驗證機開始飛行測試。該機是一種五座電動起降飛行器，配備36個電動涵道螺旋槳，其目標是一次性充電飛行1h，飛行器最高時速300km。

隨著電動垂直升降概念的不斷涌現，總部位于德國該項技術潮流的前沿，開始了全尺寸五座位成品重量原型機的試飛。

鋰硫Jet飛行汽車的設計飛行速度可達每小時300km，飛行距離可達300km，速度和航程均高于大多數正在開發的其他城市空中交通電動垂直升降飛行器，該飛行汽車正在為城際和城市任務提供服務。為了達到這一性能，這款電池驅動的飛行器采用了一種不同尋常的組合，包括鴨翼和帶有一排電動涵道螺旋槳的固定機翼。

鋰硫 Jet在5月4日全尺寸飛機第一次飛行前不久公布了新細節，該公司首席執行官兼聯合創始人丹尼爾·維甘德表示，其他“像貝爾和優步這樣的公司正在探討大都市地區配備本地航班的城市交通，航程可能達到50km。”他指出，“我們想要的是一個更大的區域范圍和服務兩個市場的能力——都市圈和城際市場。”

該飛行汽車上的主要創新是一個綜合推進和提升系統，包括安裝在12個傾斜襟翼上的36個電動涵道螺旋槳。在鴨翼的機翼后緣，每個襟翼上有3個螺旋槳組成，共12個螺旋槳，機翼上有24個螺旋槳。襟翼向下傾斜，為垂直升降提供向前飛行的推力，使飛行汽車能夠依靠由固定機翼產生的提升力進行飛行，因此，在巡航飛行中使用的動能不到其最大2000hp的10%。

飛行控制是通過一個三冗余飛行控制系統(FCC)來改變襟翼螺旋槳組的推力角和轉速來實現的。推力角由制動器驅動，每組螺旋槳都配備一個制動器和變速箱。“所有的制動器都是完全獨立的，所以它們都有自己的總線、電源電路和變速箱，當一切正常時，控制律就會以標準方式運行。”丹尼爾·維甘德說，“如果制動器發生故障被關閉，飛行控制系統將更改為另一種控制律，這種控制律可在沒有制動器的情況下對飛機進行優化控制。”

他說：“我們研究了所有的傾斜機翼，但我們發現的最好的配置是我們在過去三年里開發出來的。”

維甘德補充說，2017年一架最初的雙座演示飛機的飛行測試很快顯示了這種設計的優勢。“例如，我們花了大約3個月的時間讓飛機進行完全轉換飛行(先是將涵道螺旋槳完全向后，然后又回到垂直升降模式)，以及在轉換狀態下繞圈飛行，45°角傾斜飛行等等。其他公司花了大約兩年時間才做到這一點。這并不是因為他們不夠聰明；只是因為他們的一些設計可能對于這些飛行測試不夠理想。

圖1 鋰硫電動飛行器依靠低阻力、無尾機身和小直徑涵道螺旋槳，比大多數其他電動垂直起降概念機具有更快的速度和更長的航程。(圖片來源：鋰硫公司)

圖2 鋰硫 Jet飛機由36個電動涵道螺旋槳驅動，能夠進行無人飛行。(圖片來源：鋰硫公司)

圖3 鋰硫公司希望在2024年對這架飛機進行認證，并在2025年之前在全球多個城市開始商業服務。(圖片來源：鋰硫公司)

“高盤涵道螺旋槳的裝載意味著懸停飛行需要更大的功率消耗，但我們有意以此來制造一架完全適合巡航飛行的飛機，這就是我們高巡航范圍的來源。”丹尼爾·維甘德補充說，“這種配置還設法避免了通常由較小涵道螺旋槳產生的較高噪音。”他沒有透露細節：“我們已經設計出一種電動噴氣發動機，或涵道螺旋槳，可以解決噪聲問題，并保持巡航飛行的優勢。因此，這一小型的具有代表性的發動機具有更快的速度和更遠的航程，并且仍然達到了極具競爭力的低噪音水平。”

這架飛機的電池總功率超過1MW，使用鋰硫公司開發的輕質電池組中的標準鋰離子電池，單次充電的設計飛行速度可達300km/h。維甘德表示，在給電池充電之前，這種飛行器可以進行7～8次城市飛行。在登機或下機的過程中，可以充電4～5min，續航60～70km。“如果進行長途旅行，你需要花更多的時間在地面充電。不幸的是，用現在的電池充電5min是不可能的，所以一次充電達到80%～90%需要20min左右的時間。”他補充道。

到目前為止，飛行測試包括前后轉換、左右轉彎和原地轉彎，以及地面和空中反應。測試將建立在兩座飛機版本第一次演示的經驗教訓上。丹尼爾·維甘德說：“該演示飛行器證明了它在推力矢量控制和機動性等方面的價值。它還發現了傳感器和制動器之間的意外交互，同時提供了控制系統耦合和動力學的數據。”

新的原型機有數千個傳感器和一個復雜的測試設備系統。“第一個原型機我們只能看到有限的控制權限和區域。我們可以預見推力矢量操縱系統提供了強大的控制權限，在這架原型機上可以看到更多。”丹尼爾·維甘德說。飛行測試項目將包括100多架次，涉及幾架原型機，這些原型機將與最初的飛機類似，但不完全相同。

該公司計劃制造并運營鋰硫Jet空中汽車，作為按需空中出租車服務的一部分。丹尼爾·維甘德強調：“我們將在交通運輸服務中運營這款車，因此我們的商業模式是銷售機動性，而不是飛機。”該公司將不會提供Lilypads——鋰硫公司的工作人員給直升飛機起降場起的別稱。“我們不打算建造或運營我們自己的基礎設施——我們只提供服務，包括飛機運營、飛行員，同時我們設計飛機、運營預訂服務等等。”

鋰硫公司已經在為基礎設施發展合作伙伴。丹尼爾·維甘德解釋說：“我們的愿景是建立一個中立的基礎設施標準，允許各種飛行器降落，但這也意味著這里有一個自我發展的市場，任何人都可以建立一個獨立的著陸平臺或一些入口，并將此融合到我們的服務中。”

鋰硫公司希望在2024年之前對該飛機進行認證，并在2025年之前在世界各地的多個城市開始商業服務，不過在某些地區的試驗服務將會提前開始。 ■