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低成本混合动力垂直起降智能无人救生载具

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-11-02 13:40:39

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”航空制造产业科技服务团| 杨亮 | 2023-11-16 11:07:08
创新提出运用压缩空气驱动喷气旋翼,结合自转旋翼技术实现低成本垂直起降长航时的飞行器方案。与传统电/燃油驱动旋翼或固定翼机相比,兼具承载能力强、采购成本低、滞空时间长、可垂直起降、可自由悬停、抗风能力强、安全系数高、有人/无人兼顾,满足交通运输部《一般运行和飞行规则》中超轻型飞行器标准,无需适航许可、无需飞行驾照。适于国防安全、物流、救援、家庭交通和飞行运动使用。
基于自转旋翼机的飞行原理及控制方法,增加空气压缩机和高压气瓶、导气管,将旋翼改为中空可末端切向喷气的喷气旋翼,高压气瓶中的压缩气体由地面外部气源充入,亦可在飞行过程中由自转旋翼机配套的发动机驱动空气压缩机进行补气。垂直起降或短时悬停由气瓶存储的压缩空气驱动喷气旋翼旋转产生升力;离地后,正常飞行采用燃油发动机驱动以自转旋翼方式飞行。适于国防安全、物流、救援、家庭交通和飞行运动使用。 1.市场规模巨大:简单轻便,驾驶容易,满足《一般运行和飞行规则》中超轻型飞行器标准,无需适航许可及飞行驾照,无人/有人普适,潜在用户群体广; 2.成本价格低廉:自转旋翼基础上改进压缩空气旋翼,与已知方案相比无需直接驱动旋翼的大功率涡轮发动机/内燃机/电动机,无需额外设备抵消旋翼扭矩,设备价格低廉、经济可承受; 3.空间约束性小:无需空旷起降场地、能够自由悬停,适应性更强; 4.飞行安全性强:即便空中停车等意外,不易出现失速,能够无动力自旋降落; 5.滞空时间较长:使用经济型燃油发动机,滞空时间长; 6.技术成熟度高:自转旋翼机技术和压缩空气储能技术非常成熟,成果转化快;

广泛适于国防安全、物流、救援、家庭交通和飞行运动使用。

李沈军,中国航天科工防御技术研究院。拥有发明专利28项,实用新型专利3项;2.获国防科技进步一等奖1项; 中央政法委/发改委/公安部公共安全视频监控建设联网应用工作专家组成员;中国医药教育协会航天医学专业委员会委员;北京市知识产权专家库专家、北京知识产权法院人民陪审员。

1.有效降低施救人员伤害风险

依托卫星通导遥系统,可自主/无人远程操控实施各类远海远域场景下的搜救,以无人救生载具替代人深入险境,高效完成搜索、救援返航,“零伤亡”施救方式将极大提高施救成功概率,通过良好的救援效果鼓舞士气、团结凝聚人心,并以这一特殊行动的方式和结果展示军事能力。

2.具有良好的经济可承受性

战争打的是经济与消耗,救生载具(不含视频探测、卫星通信设备)价格可控制在5-10万元,价格低廉,较之动辄数千万、上亿元单价的有人航空救援平台,本系统大量装备使用或战损经济可承受。规模化生产后,有进一步降低的可能。而目前已知的单人直升机最低售价约在20-40万元,如英国的“蚊子”直升机售价38万元。

3.具有适应战场环境的安全性

本系统较之直升机类航空搜救载具具有突出的安全性优势:

(1)直升机尾桨传动、操纵路线长,容易发生故障,也容易在战场被损坏,导致直升机因无法平衡反转扭矩而旋转坠毁,本系统无尾桨,不存在此风险;

(2)主发动机故障或战损,本系统正常飞行与无动力状况气流方向不变,可自旋缓降;压缩空气还可驱动喷气旋翼旋转实现更平稳降落;直升机虽亦可自旋降落,但需一段时间由有动力状态过渡到无动力状态,常因高度不足以完成过渡而坠毁;

本系统基于自转旋翼技术,具有更强的抗风性能,可应对20m/s的阵风。

4.具有适应战场环境的耐用性与可靠性优势

本系统较之直升机组成结构简单,控制系统设计复杂度低,可靠性更高:

(1)本系统无因发动机、变速箱、传动机构驱动旋翼带来较大的振动和噪音,也不会因此使旋翼、机体等的使用寿命缩短或增加乘员的疲劳;

(2)直升机旋翼需提供升力、动力及方向控制,旋翼及传动系统异常复杂,故障率高,而本系统升力、动力、控制均采用成熟、简单方式实现,可靠性更高;

本系统无尾梁、尾传动系统及减速器、倾斜器,也无主旋翼传动系统、主减速器等,结构简单,所以价格低,而且故障率也低,使用维护简单方便,所需费用也低。



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