西北工业大学的风火轮滚翼机
玄明2012/01/25极客DIY IP:内蒙古
终于看到国内比较养眼的科研成果了,特此转帖:
点击此处查看视频

下面是该飞机的一些资料:

164052hrjyjjrqy54v4vyy.jpg

“风火轮”是一架以摆线桨为主要动力装置的垂直起降飞行器,是一种“滚翼机”。“风火轮”研制团队由胡峪副教授带领,是我校唯一对滚翼机展开专门研究的团队,成员包括唐继伟、马凯超、焦俊和杜帆。下面将对其研究背景、飞行原理和应用前景做以介绍。
一百多年来,航空界的先驱们一直在寻求一种既能垂直起降,又能高速巡航的飞行器。这样的飞机能结合直升机和固定翼飞机的优点,不仅对起降场地要求小,适应战场的环境,又能有较高的飞行速度,带来时间上的收益。可惜的是,目前研制成功的这样的飞机还很一般,有的采用螺旋桨作为动力源,不能很好地兼顾垂直起降和平飞的效率(如V22“鱼鹰”);有的以涡喷发动机为动力,机构过于复杂,成本过高(如“鹞”式飞机)。在这样的背景下,基于“摆线桨”的垂直起降飞行器呼之欲出。
摆线桨是一种全新的动力装置,摆线桨飞机也是一种与常见的螺旋桨飞机、喷气式飞机、扑翼机等完全不同的飞机。摆线桨是由两片以上桨叶组成的、高效的全向矢量推力装置。


摆线桨的叶片旋转轴同叶片平面平行,叶片轨迹是圆周或者摆线,因此得名。它具有全向矢量推力、效率高、噪声小等特点。经我们的测算,小尺寸的摆线桨与螺旋桨相比,效率高出50%以上,因此摆线桨是一种极具发展前景的动力装置。“风火轮”研制小组研制的摆线桨飞机是将两个摆线桨并列对转来提供升力,形似两片滚动的机翼,因此叫做“滚翼机”。
“风火轮”研制团队在胡峪副教授的带领下,经过前期数年的理论研究和一年的加工制造,终于完成了这架摆线桨滚翼机。我们建立了精确的基于动态失速模型的气动力计算方法,做了一百余组叶片选型和测力实验,发明了全新的控制机构和气动布局形式,摸索出了一套完整的飞行参数控制规律。目前已有专业论文2篇,发明专利1项。
“风火轮”是世界上第一架成功飞起来并稳定可控的滚翼机。尽管美国的NASA、马里兰大学,韩国的首尔大学等科研机构也在从事摆线桨及滚翼机的研究,但是在我们之前,世界上还没有滚翼机自主飞行的记录。“风火轮”的定位是一架微型飞机,长、宽大约为1m,高度(含起落架)0.6m,总重1300g。“风火轮”滚翼机的一大贡献是将滚翼机的理论变成了现实,验证了摆线桨作为动力装置的可行性和高效性,并且展示出了一架优秀无人机的特征。在刚刚过去的首届“中航工业杯国际无人飞行器大奖赛”上,“风火轮”表演了斜坡起降、急速跃升、贴地飞行、楼内搜救、定点着陆、实时图传等一系列高难动作,展现出了良好的飞行性能,在参赛的73支代表队中名列第5,荣获国际二等奖的好成绩。
“风火轮”滚翼机未来会向着更小、更快、更安静、更高效的方向发展。它可充分利用其优良的机动性和极低的噪声,执行复杂地形环境下的监控、侦察等任务,具有广阔的军事和民用前景。目前,中央电视台、北京电视台、《航空模型》杂志、兵工科技杂志等媒体已经对“风火轮”滚翼机做了专题报道,不少院校、企业和个人也表现出了愿意合作的浓厚兴趣。我们相信,“风火轮”一定会飞得更远。
来自:综合交流区 / 极客DIY
18
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~~空空如也
dxq100
13年0个月前 IP:未同步
358063
看过视频,感觉飞行姿态控制交给电脑系统能飞得更好。
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jrcsh
13年0个月前 IP:未同步
358067
研究过4轴机的更出些东西来, 不知主要的上升动力会不会是来到,不起眼的,2个垂直方向
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逆天
13年0个月前 IP:未同步
358146
这个飞行器应该很稳定,但高速飞行那就纯属扯蛋了。。。。

我看了下,提升力还是来自中间两个旋翼,滚轮完全不负责提升。
和鱼鹰基本一个道理[s:275]
+236
科创币
玄明
2012-01-26
观察的很仔细。我后来又仔细看了一下,发现果然是这样……
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trample
13年0个月前 IP:未同步
358196
这个东西在CCAV10上看到过  不对它做评论
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yakelisi
13年0个月前 IP:未同步
358217
中间两个旋翼是用来调整方向的
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天易
13年0个月前 IP:未同步
358234
思路不错,稳定及操控问题解决的好。可是速度貌似不能指望了,除非还有别的设计。
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nc
13年0个月前 IP:未同步
358243
提升力还是靠中间的两个螺旋桨,不是文章中吹嘘的样子将两个摆线桨并列对转来提供升力[s:270]
+50
科创币
玄明
2012-01-26
鼓励真相帝
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yang6661262
13年0个月前 IP:未同步
358288
好,有创新,还要改进桨叶为可变矩才能控制升力大小。
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玄明作者
13年0个月前 IP:未同步
358483
在此感谢和表扬3楼和7楼的慧眼如炬,也感谢4楼的不屑一顾……确实是贫道走眼了,在此为在下的愚蠢向广大网友道歉。更欢迎大家能继续以打击白痴为己任吐槽不休。
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kknd
13年0个月前 IP:未同步
358530
LS们说得也未必吧....
滚翼机是能够提供足够升力的...
那两个前后的螺旋桨
更主要应该是用来克服滚翼产生的角动量...
几乎可以肯定是一个向上一个向下的...
说成是提供主要升力,
怕是不太准确...
提供一个阿三的参考试频...

点击此处查看视频
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kknd
13年0个月前 IP:未同步
358531
另外转一个网上的介绍:

“滚翼机运用的是摆线轮原理,其原理是在翼面翻转的过程中,对翼面角度进行调整,也就是说,当滚翼旋转时,翼面角度与链接杆之间的角度是存在不断变化的,在转到不同角度时,叶面角度随之变化。通过改变翼面方向,产生对应方向的推力,也就是说可以360度进行推力旋转。滚翼机是滚动旋转的,所以可以在360度方向释放推力,但是螺旋桨就要小的多了,几乎只能在一个平面(当然,也有直升机演示倒飞,但其也只是在两个方向提供推力),所以,直升飞机的起飞场,坡度不能过大,否则推力方向很难调整,坡度太大导致直升飞机不能垂直提升也就是这个原因。
不过,滚翼机和螺旋桨一样(可以理解为横向的螺旋桨),虽然在高速性能下不如喷气机,但在低空低速方面还是存在很明显的优势的。但是有一点,滚翼机的滚翼在高速旋转的情况下,会产生陀螺效应,导致操作灵活性有所降低,这个我不知道是怎么处理的,因为目前为止,公开的研究资料里面,很少有滚翼机的案例,也希望有高手能够回答。”
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274476044
13年0个月前 IP:未同步
358570
为什么不做个支奴干?搞了4个螺旋桨!要用于实战。单不说你这飞机油耗多大?4个螺旋桨噪音比2个还小,鬼才信。我看你这东西再改改。加个才船底。弄成水陆两用直升机好了。哈哈。又有新意又实用。试想呀。战场上的导弹艇。开着开着。飞了起来该多牛逼。对。就水陆两用直升机!哈哈,我挺你。
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小粑粑
13年0个月前 IP:未同步
358658
回 10楼(kknd) 的帖子
看LZ所发视频的最后一部分,从滚翼旋转到静止的速度来看,我觉得可以基本排除摄像机工作频率产生的扫描纹,在某些时刻滚翼的确是怠速旋转的,但这时飞行器的飞行状态与滚翼的旋转状态却并不相符。所以我也觉得其升力主要来自于旋翼,滚翼只是辅助功能。

在阿三的视频中,滚翼机虽然可以起飞,但明显可以看到所有的部件都是轻量化的(叶片可以明显看出来是碳纤维),且不带任何负重。从叶浆旋转到起飞的时间来看,其飞行状态基本已经属于满负荷,再多一点点负重其飞行姿态便无法保证了。

我认为滚翼机的飞行原理与扑翼机更接近,其滚翼旋转一圈的有效做角度积恐怕只有不到100度,这样的飞行原理是根本无法提供所谓“360度进行推力旋转”的。
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逆天
13年0个月前 IP:未同步
358822
回 10楼(kknd) 的帖子
好,我AV吐糟神来吐糟你了,哈哈哈哈[s:274]

其实三哥的滚翼出现提升力不奇怪,我看玄明发的视频就已经想到了。

玄明那视频上那滚翼是简单的固定翼,三哥的却不然,他们那个滚翼在旋转的时候,并不是固定的。

这个滚翼在旋转的时候只向下的角度才横划空气,其他方向时变为切割空气。

但是这样会出现很多问题,比如:
1,开始视频那种反方向旋转的,很难控制平衡,而且飞行方向很难控制,效率不高。
2,四个滚翼虽然解决了很多问题,但是平衡还是蛋疼的问题。。。
3,然后最后还是用了同方向2滚翼。。。但是就得用一个垂直旋翼来保持先后平衡,不然要翻滚。
这个视频我能看出。。。那个小的垂直旋翼的提升力都远高于滚翼了。。。。好蛋疼的效率。[s:275]

最后我也发挥下我的想象力。上图,无线鼠绘莫笑。。。。

QQ截图20120126225335.jpg
+48
科创币
玄明
2012-01-27
高质量发帖
+1
科创币
土豆
2012-03-31
查查管网形状对流体的阻力系数你就知道这个效率有多低了,呵呵,想象力不错
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agckl1456789
13年0个月前 IP:未同步
359314
不明白,这个上下都会产生气流吧
楼上················这个是·········无叶风扇吗
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wyjdwyjd
12年10个月前 IP:未同步
381769
这视频的配乐叫啥?知道的兄弟们请告诉一下。
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zinuo_wang
12年10个月前 IP:未同步
381879
回 15楼(agckl1456789) 的帖子
和无叶风扇差不多,都能产生螺旋风
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radio73
12年10个月前 IP:未同步
381889
在东大的新校区,太远了!不然弄个磁控管定向对它发一会,[s:274][s:274][s:274]
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