evtol在军事上的想象空间巨大
近年来,随着全球军事战略转型,各国对eVTOL的需求十分迫切,eVTOL采用分布式电力推进和运用全电/混合动力技术,可以实现垂直起降。得益于电动机、电池和自动化技术的快速发展,eVTOL具备运行成本低、噪声小、自动化程度高等方面优势,受到不少国家军队的青睐。
eVTOL是一种新型的航空交通工具,就是现在低空经济的载体,具备垂直起降的能力,无需传统固定翼飞机所需的长跑道。它采用电力驱动系统,具有低噪音、高安全性、低运营成本和环保等优势。eVTOL结合了直升机和固定翼飞机的优点,能够在各种环境中灵活、安全地垂直起降,并在垂直起降后转换为前进飞行模式;
虽然这种飞行器还是处于初级阶段,但作者认为这个就是未来陆军普及的作战平台,将会替代大部分的主战坦克和武装直升机;也将会有效的克制现在肆虐的无人机;
eVTOL的技术路线包括多旋翼型、复合翼和倾转翼三种基本构型,其中倾转翼在综合考虑航程、巡航速度和载重比方面具有明显优势,但技术难度较大;eVTOL的发展将经历导入阶段(2025-2030)、爆发阶段(2030-2035)和普及阶段(2035-)
目前,eVTOL领域吸引了众多初创科技企业、传统汽车和飞机厂商的参与,根据统计全世界参与这类项目的公司至少有500多家,但大多数项目都是在PPT效果图阶段,项目重复性很多,目标更多是拉投资,反而东大国内落地项目至少有16家以上;
多旋翼型eVTOL
设计原理来源于传统的多旋翼无人机,其技术难度相对较低,操作简单且安全性较高。这种构型通过调整各个旋翼的转速来控制飞行器的姿态和运动,例如悬停、垂直升降、俯仰、翻滚和偏航等,多旋翼型eVTOL通常采用分布式旋翼设计,常见的布局包括四轴或六轴布局。
然而,多旋翼型eVTOL存在一些局限性。由于其飞行速度较低且空气阻力较大,航程也相对较短,通常适用于城市内短距离航行或低空旅游等特定场景。此外,多旋翼型eVTOL的能效不高,载荷能力有限,因此在长距离运输和高速飞行方面表现不佳;
复合翼eVTOL
技术路线与构型结合了固定翼和多旋翼的优点,通常采用两套独立的动力系统:一套用于垂直起降阶段提供升力,另一套用于水平巡航阶段提供推力。这种构型使得复合翼eVTOL能够在垂直起降时依靠垂直旋翼提供升力,并在巡航阶段由机翼提供升力和水平推进螺旋桨提供向前推;
倾转旋翼技术
在eVTOL(电动垂直起降飞行器)中的应用具有显著的综合性能优势。首先,这种技术结合了多旋翼和固定翼飞机的优点,使其能够在垂直起降和水平飞行之间灵活转换。具体来说,倾转旋翼构型可以在起飞时提供强大的升力,类似于多旋翼飞行器,而在达到一定速度后,通过将旋翼向前倾斜,转变为固定翼飞机模式,从而实现高速巡航
倾转旋翼技术在eVTOL飞行器中的工作原理是通过将旋翼或推进器在水平和垂直之间倾斜,从而实现垂直起降和水平飞行的转换。在垂直起降阶段,旋翼处于垂直位置,产生向上的升力,使飞行器能够垂直起飞和降落;当飞行速度达到一定水平时,旋翼向前倾斜,变为推进螺旋桨,飞行器进入固定翼飞机模式,实现高速巡航;国内厂家有时的科技E20,沃飞长空的AE200,小鹏汇天等;
垂直起降性能:倾转旋翼飞行器可以在没有跑道的情况下进行垂直起降,这使得它非常适合在城市密集区域或狭窄空间中操作。这种灵活性极大地提高了其在复杂和拥挤环境中的适用
高速飞行性能:在水平巡航阶段,倾转旋翼构型可以利用同一套动力系统提供推力,从而实现较高的飞行速度和航程。例如,某些倾转旋翼eVTOL的设计可以在巡航模式下达到260公里/小时甚至更高的速度,这使得它们在长距离出行中具有显著优势。此外,倾转旋翼构型还具备较好的载荷能力和运营经济性,可以在不增加额外重量的情况下提升有效载荷,从而降低单位乘客的运营成本;
倾转旋翼技术通过旋翼的旋转和倾斜实现eVTOL飞行器的垂直起降、悬停以及水平巡航,结合了旋翼机和固定翼飞机的优点,使其能够在城市复杂环境中灵活应对,并满足长距离高效飞行的需求
倾转旋翼技术结合分布式推进系统,使得eVTOL能够在垂直起降和水平巡航之间灵活切换。这种设计不仅减少了“死重”,即不必要的机械传动组件,还提高了整体的气动效率和巡航速度。
该飞行器的最大特点是在飞行中可以通过涡轮螺旋桨转动为电池充电,主要用于战场伤员后送和物资补给等任务。
当前,在特种作战、伤员救援、野战运输等军事领域,eVTOL具有良好的发展前景。一些军事强国着力打造eVTOL的军用机型,以期未来将其纳入作战体系,应对复杂多变的战场环境。结合在军事领域应用,eVTOL具有以下4点优势。
一,是垂直起降能力强。eVTOL无需跑道,能够在狭小区域起降,如停车场、道路、战舰甲板或者森林空地。这一特性使其在战场环境中具有极高的灵活性,能够迅速抵达传统飞机难以进入区域。
二,是自主飞行与远程操控灵活。在复杂战场环境中,eVTOL配备自主飞行系统,能够确保飞行器安全飞行,提高任务执行效率。此外,eVTOL还兼容远程操控模式,能够显著降低人员伤亡风险。
三,是飞行隐蔽性高。与传统飞机相比,eVTOL的电推进系统的噪声和热量更低,有利于隐蔽飞行。在特种作战和侦察任务中,eVTOL能够降低被敌方发现概率。
四,是多任务适应性好。eVTOL可以根据任务需求进行模块化设计与生产,还能够实现快速改装,执行多种军事任务。在侦察任务中,eVTOL搭载多种传感器,可以执行侦察和情报收集任务,为军事决策提供关键信息支持。在特种作战中,eVTOL能够迅速将特种部队运送到指定位置,执行突袭等高风险任务。在战场救援、物资运输等保障任务中,eVTOL能够迅速抵达伤员所在地,进行紧急医疗和伤员撤离,有助于提高任务救援效率。此外,eVTOL还能够执行短距运输任务,将物资、弹药等迅速运送到前线,在复杂战场环境中具有较高的军事应用价值。
五,低噪音和隐蔽性:eVTOL的电动起飞后系统运行时噪音水平较低,能够在执行特种作战或侦察任务时更难以被敌方发现,从而提高了隐蔽性,未来eVTOL也可以发展为隐身结构;
六,安全性和可靠性:eVTOL通常采用多个螺旋桨设计,即使单个螺旋桨失效,其他部件仍能确保安全降落,提高了整体的安全性和可靠性
七,低成本和高效性:武装eVTOL的相对主战坦克与重型武装直升机低了很多,这样eVTOL可以覆盖70%的武装直升机和坦克任务能力,未来坦克也不会淘汰,会朝着小型无人化发展,主战坦克也还会存在,但数量减少,但功能会朝着突击炮方向转变,作用就是占领和火力清除参与目标;eVTOL由于数量多,速度快,可以迅速集中兵力在战场可以对敌方实施高强度的火力打击,而坦克本身作用就是不断机动和打击,这点和武装eVTOL功能相同;二者未来会联合作战;eVTOL本身可以作为无人机使用,也可以用来指挥无人机,整个作战更为灵活,想象空间很大;
八,战术运输和后勤支持:运输型eVTOL可用于短途运输、搜索救援等军事任务,有望替代传统直升机等航空器,提供敏捷的任务能力。例如,在前线作战中,eVTOL可以用于快速补给和伤员后送,确保在“黄金时间”内将伤员送达野战医院。
eVTOL作为一款新技术领域产品,要实现在军事领域的转化应用,还需要攻克多项关键核心技术难题。近年来,随着新科技快速发展,eVTOL的各项技术取得长足进步。在电池技术方面,新型储能材料的投入使用,使得eVTOL的航程和载荷能力得到大幅提升;在混合动力系统方面,采用电动与燃油驱动的混合动力方案,成为eVTOL的最新发展趋势;在自主飞行与智能控制方面,发展智能驾驶技术、态势感知与空中避障技术,提高eVTOL在复杂战场环境中的飞行安全性和适应性,是eVTOL发展道路上需要解决的重点问题,也是难点问题。
从目前阶段看,eVTOL的全部价值没有被完全发掘,还有很大的应用空间和发展潜力。未来,随着新技术投入使用及相关法规文件完善,eVTOL或将迎来更广的发展前景,最大限度实现军事价值。