倾转翼的崛起：eVTOL飞行器的变革者

西科斯基和洛克希德·马丁决定建造一架混合动力倾转翼技术验证机，这是 eVTOL 飞行器向前迈出的重要一步。我们有独特的视角来谈论这一点，因为 Dufour Aerospace 多年来一直在设计、制造和测试倾转翼飞机。

我们将介绍一些理由，说明为什么我们认为西科斯基选择开发倾转翼飞机是正确的，其中包括悬停、转换、巡航效率、平稳转换、稳健性、可扩展性，当然还有安全性。

什么是倾转翼飞机？
与倾转旋翼或倾转螺旋桨飞机不同，倾转翼飞机倾转的是整个机翼，而不只是螺旋桨短舱。乍看之下这似乎只是细节差异，实际上却是根本性的区别。

倾转翼飞机并非新事物——上世纪60年代和70年代，人们就已经设计、制造并进行了大量飞行测试；当时分布式推进和先进电子控制系统尚未问世。第一波倾转翼飞机的代表机型包括美国的XC-142和加拿大的CL-84。

悬停与转换效率
倾转旋翼和倾转螺旋桨飞机在垂直起降时会损失部分推力，因为固定的水平机翼会阻挡气流。这种推力损失称为“下载”。在飞机加速到临界速度之前，机翼的存在对飞机不利。

相比之下，倾转翼飞机能让机翼与螺旋桨推力方向保持一致。这可以最大限度地减少下载和阻力；飞机一开始向前移动，气流就会增强机翼的作用，产生额外升力。

这一特点对于飞机的整体功率需求和构型设计具有显著优势。

凭借较大的安全裕度实现平稳转换
在许多垂直起降（VTOL）构型中，从悬停过渡到前飞，或反向过渡，在空气动力学上十分复杂且能耗较高。倾转翼设计简化了这一过渡过程。通过将整个机翼向前旋转，倾转翼可从垂直构型平顺地转换为水平构型，不会造成气流的剧烈变化。与升力与推进分离构型不同，这种设计无需在悬停推进系统和巡航推进系统之间切换，因此过渡更加平稳、顺畅。

由于机翼始终提供升力，过渡阶段所需功率远低于其他任何可转换构型，因此效率很高。此外，控制系统还保有充足的功率余量，飞行包线也有较宽的余度，这直接转化为始终充足的安全余度。

巡航效率
eVTOL飞机有90%的时间处于巡航构型，因此飞机在巡航时尽可能高效至关重要。高效率来自所谓的“洁净”构型，即尽可能减小阻力。一些VTOL构型，例如升力与推进分离构型，在巡航飞行时仍需携带不提供升力的部件（例如仅用于悬停的螺旋桨），这些部件会产生阻力，降低整体效率。任何驾驶过配备减速板的螺旋桨飞机的人都了解阻力的影响。倾转翼设计在巡航时构型十分洁净，因此没有这一缺点。倾转翼飞机既是节油的长航程巡航机，也具备VTOL运行能力。

机械结构简单且坚固
VTOL飞机上的铰链是关键部件，但也可能成为薄弱环节。铰链必须坚固并具备冗余。飞行中铰链失效及其可能引发的连锁故障构成风险，必须尽可能消除。

关键铰链采用多载荷路径和损伤容限设计，因此不存在单点故障。这是航空领域广为人知的设计原则，例如所有商用客机的水平安定面配平机构都采用这一原则。（这些配平机构的设计和认证方式与我们的机翼倾转系统大致相同。）

采用这种极其坚固的方式制造铰链，当然会增加重量和检查要求。因此，与倾转螺旋桨设计中的多个铰链相比，倾转翼只需一个铰链是一项优势。

操纵品质
谈到安全时，eVTOL领域的大多数从业者几乎只讨论部件认证。很少有人讨论同样重要的因素：飞机的飞行特性和操纵余度。

部件技术故障很少是事故发生的原因。80%的事故由人为失误——飞行员操作失误——造成。因此，飞行员（以及自动飞行控制系统）必须拥有足够的操纵余度，以便在发生意外情况时作出反应。

Dufour Aerospace首席执行官Thomas Pfammatter从超过30年的直升机运行经验中直接得到的一项经验是：拥有充足的操纵权限余度是安全的关键要素。

这正是倾转翼飞机的优势所在。螺旋桨与动力全开的机翼及其气动操纵面，可在三个轴向上提供强大而直接的操纵能力。此外，机翼能够根据具体风况进行调节，从而实现冗余控制和平顺过渡，同时保持机舱水平。

这并非纸上谈兵：数百名试飞员和军方飞行员已驾驶CL-84和XC-142飞机对其进行了验证和测试，Dufour Aerospace也几乎每天都进行试飞。

可扩展性
‍不同尺度下，空气的表现也不同。适用于多旋翼无人机这种“飞行砖块”的方案，并不适用于更大型的航空器。多旋翼、升力加推进式和倾转螺旋桨航空器在扩大规模时面临困难，而倾转机翼航空器则可以轻松做到更大。这一点已由超过XC-142吨的20证明，原因在于吹流机翼的效率。

因此，倾转机翼方案具有独特优势，能够以合理的成本覆盖种类最广的过渡型航空器。

结论
在 Dufour Aerospace，我们深知倾转机翼构型的优势。多年来，我们一直在制造和试飞倾转机翼航空器，因此理解 Sikorsky 作出这一决定的原因。

他们还决定采用混合动力方案，而不是仅使用电池储能。电力推进有许多优势，包括降低噪声和提高冗余度。不过，现有电池技术的比能量远不及燃料。混合动力构型将使 Sikorsky 能够结合这两种技术各自的优势，实现航程更长的任务，并提升运行灵活性，正如我们在 Dufour Aerospace 所做的那样。

Dufour Aerospace 团队向你们致意，祝贺 Sikorsky！

Vericalmag 刊发了一篇内容翔实、提供更多见解的文章：
‍https://verticalmag.com/news/sikorsky-tilt-wing-demonstrator-will-lay-groundwork-for-future-products/

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