科创中国

行业领域

高端装备制造产业,航空装备产业

需求背景

我留意到近年来永磁同步和永磁磁阻电机技术的越来越进步和轻量化（我所看到的很多资料上永磁电机功率重量比已经超过10千瓦/千克，甚至接近于20千瓦/千克），以及近年来中外的一些初创航空技术公司对电动垂直起降（evtol）摸索和发展，我认为可以使用电力来传动旋翼旋转需要的能量，以取代传统单旋翼直升机的减速器传动系统和复杂的桨叶操纵机构，实现不再采用直升机减速比达几十上百的沉重的减速器系统，且几乎不再需要反扭矩系统，基本取消直升机的尾桨和尾传和尾梁等，减轻了重量，降低了造价，还提高了系统能量利用效率，以及省出的重量可以用于实现更大的有效载荷。具体做法是采用分布式电力驱动用电机带螺旋桨来驱动旋翼旋转的方式，电机带双叶的定距螺旋桨，其位于直升机旋翼尖端，电机驱动螺旋桨产生水平拉力拉进旋翼旋转（起飞和悬停时旋翼尖端线速度约600千米/小时左右，前飞时前行和后行桨叶速度在这个值上下起伏一些，该速度下的螺旋桨推进效率能做到80%左右），这样的旋翼驱动方式。

需解决的主要技术难题

与现有电动直升机轴上驱动不同，其更优，也与现有的电动倾转旋翼机不同，也与现在国内外研究的旋翼机和复合翼飞行器都不同，驱动旋翼转动的方式是有别于任何之前的方式的并且更优且成本更低。

未来应用于军民用的小型载人或者无人的直升机，自转旋翼机和复合翼飞行器，尤其是做为民用的应用最广阔。

期望实现的主要技术目标

可以在不降低甚至提高安全可靠性的前提下，降低装备的成本，实现全新和前所未有的性能。

以上提出的旋翼驱动方式，在未来我国空域放开政策的支持的情况下。可以应用于尤其是小型的比如起飞重量在 2 吨以内的，民用的 5-7 座左右的垂直起降旋翼飞行器和复合翼飞行器上，并且具备颠覆性的将直升机做到只有固定翼飞机和自转旋翼机的成本的优势，让更多人能买得起并使用上自己国家原创和生产的，完全自主知识产权的飞行器。也可以应用于军用的战场搜索救援及巡逻以及后勤支援类的小型或者未来的中型垂直起降直升机或者复合翼飞机上。

需求解析

解析单位：“科创中国”航空制造产业科技服务团（中国航空学会） 解析时间：2023-11-23

杨亮

中国航空学会

高工

综合评价

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可垂直起降的无人自转旋翼机，具有结构简单、成本较低、操作方便等特点，同时具备垂直起降能力、超低空飞行能力和灵活操纵性，大大提高自转旋翼机的机动性能，有利于推广使用。 一种可垂直起降的无人自转旋翼机，包括机身、螺旋桨、主旋翼系统、倾转旋翼系统； 其中，所述螺旋桨安装于机身尾部，且机身内设置有与螺旋桨驱动的发动机；所述机身下侧安装有三点式起落架，且机身两侧设置有机翼及安装于机翼外端的短舱；所述主旋翼系统包括安装于机身顶部尾侧的主旋翼操纵系统、旋翼头及主旋翼桨叶，且主旋翼桨叶通过旋翼头安装于主旋翼操纵系统顶部；所述倾转旋翼系统包括安装于短舱前端的倾转旋翼操纵系统、桨毂及倾转旋翼桨叶，且短舱内设置有分别用于实现倾转旋翼系统倾转调整及旋转驱动的舵机及电机。 进一步的，所述机身前部设置有机身舱门，可向外开启舱门，便于装载维护。 进一步的，所述两侧倾转旋翼桨叶的转向相反，以抵消相互的反扭矩。 进一步的，所述倾转旋翼系统的桨盘在起飞时与地面呈平行状态，当主旋翼桨叶的转速达到设定值时通过舵机调整为与地面垂直的状态。在平飞过程中，可通过控制两边旋翼的转速

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