滚翼机的发展

1、滚翼机技术的发展滚翼机技术的发展西北工业大学航空学院西北工业大学航空学院滚翼机和摆线桨滚翼机和摆线桨 滚翼机是一种以摆线桨为主要升力源的飞行器 可以像直升飞机一样悬停和向各个方向飞行 摆线桨效率远高于直升机旋翼 噪声远低于螺旋桨和直升机旋翼，非常安静 具备优异的机动性、操纵性和飞行场地适应性 具备高亚音速巡航飞行的潜力滚翼机和摆线桨滚翼机和摆线桨 摆线桨是一种依靠控制机构变换叶片攻角，实现瞬间矢量推力的推进器滚翼机和摆线桨滚翼机和摆线桨 摆线桨的特点 利用叶片周期性俯仰振荡带来的动态升力产生拉力，各叶素运转速度相同，且位于桨盘最外围，因此具备高推进效率 所有叶素运转速度相同，桨尖涡很弱，因此十

2、分安静 叶片周期性俯仰振荡依靠偏心圆环等机构控制，只要偏心圆环位置微动，即可实现二维全向矢量推力，因此滚翼机的机动性和操纵性非常好滚翼机的历史滚翼机的历史 滚翼机的概念最早由美国人Caldwell于1923年提出滚翼机的历史滚翼机的历史 许多航空界的先驱都试图研制滚翼机，均未成功 直到2011年之前都没有可控的、自主的飞行记录滚翼机的历史滚翼机的历史 滚翼机研究直到近年才有重大进展的原因 空气动力学理论的进步 在19201930年代，对叶片/机翼非定常气动力的研究很薄弱，人类对复杂的非定常气动现象缺乏深入的认识。现代空气动力学理论和计算方法的进步，使我们有能力揭示摆线桨的内在机理，并发展出具有

3、相当精度的气动力设计计算模型，为滚翼机的设计奠定了理论基础 碳纤维复合材料的普及 摆线桨结构较为复杂，叶片和转轴受力形式不佳，因此对结构刚度、强度和重量的要求很苛刻，而铝合金等金属结构件比强度/比刚度又太低，难以满足要求。直到现代碳纤维复合材料的普及，才使滚翼机在结构强度/刚度、结构重量方面的障碍得以清除 高能量密度能源动力系统 近十年来，锂聚合物电池和微型无刷电机技术进步巨大，能量密度提高很快，为电动力滚翼机提供了强劲的心脏滚翼机的历史滚翼机的历史 数字计算机和CAD/CAE/CAM系统的普及 使我们能够在计算机上开展多体动力学仿真，将重量重心估算、控制机构设计、结构刚度与强度等方面的重大问

4、题通过计算机软件模拟得到解决，从而极大地提高设计质量，降低风险，缩短周期，这在过去是不可想象的 飞控系统微小型化 滚翼机的稳定飞行需要飞控系统辅助。近十年随着计算机系统和传感器的微小型化，使飞控系统在体积重量减小的同时，具备很强的功能，为滚翼机的稳定飞行扫除了障碍 在飞机出现的早期，相对容易的直升机和旋翼机的兴起，使人们不再关注滚翼机，甚至淡忘了滚翼机的存在滚翼机的现在滚翼机的现在 现代滚翼机的研究现状 目前全世界成功的滚翼机只有三个 新加坡国立大学的滚翼机，于2007年2月首次实现了系留悬停飞行 西北工业大学航空学院研制的“风火轮”滚翼机，于2011年8月底首飞成功，该机实现了可以精确操纵的

5、自主稳定飞行，并具备了良好的机动性能，被国外誉为“这个领域的重大突破，拉开了直升机灭亡的序幕” 马里兰大学研制的滚翼机（2011年12月底）实现了稳定飞行，采用与我们早年提出的气动布局形式和叶片结构形式 滚翼机的成功，离不开近十年来尖端科技的巨大进步滚翼机的现在滚翼机的现在 现代滚翼机的研究现状以下是我校以下是我校“风火轮风火轮”飞行演示视飞行演示视频频滚翼机的现在滚翼机的现在 现代滚翼机的研究现状存在的问题 目前滚翼机仅仅实现了原理验证 尚未充分挖掘出摆线桨全向矢量推力的优势 在实用化方面还需要开展进一步的研究工作滚翼机的将来滚翼机的将来 未来滚翼机未来可能的发展趋势 在微小型飞行器领域大显身手，以高机动性实现室内飞行 既可以垂直起降，又可以以高亚音速巡航的新概念飞行器 利用摆线桨的矢量推力，研制出可以在任意场合起降，可以在空中原地翻滚的超机动无人飞行器 利用摆线桨安静的优点，研制出飞行汽车、飞行背包等 具备替代直升机的可能性，有可能形成航空领域的新兴产业和新兴市场总总 结结 滚翼机具备高效、安静和机动性优异等优点，目前的成功仅仅实现了原理验证，距离实用化还有距离 如果能够进一步发挥滚翼机的优势，并加以改进和完善，滚翼机具备替代直升机的可能性 西北工业大学 “风火轮” 滚翼机的研制成功，是学校对探索创新大力支持和投入的结果。这不仅仅是技术上的成功，更是西北工业大学创新体制的成功