Können Quadrotoren für kommerzielle Passagierflüge verwendet werden? [Duplikat]

Kürzlich habe ich Forschungen zu effizienteren Mitteln für den vertikalen Hubtransport durchgeführt. Eine Richtung, in die ich hineingeworfen wurde, war die Verwendung eines Quadrotorsystems mit Vektorschub und künstlicher Stabilität. All dies geschieht mit einem System aus Impeller und Elektromotoren. Ich würde gerne Ihre Antwort auf "Klingt ein System wie dieses nach einem sicheren und leisen Mittel zur Personenbeförderung?"

Der Name des Programms ist UV-4 , und obwohl es in der Flugsimulation als unbemanntes Frachtlieferschiff getestet wird, frage ich mich, ob es auch als Passagierflugzeug sinnvoll ist.

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  1. Würde dieser Flugzeugtyp weniger Lärm verursachen als ein herkömmlicher Transporthubschrauber gleicher Größe? Länge = 41 Fuß (Propellerblätter sind kanalisiert und das Flugzeug hat zwei Elektromotoren)

  2. Kann ein Impeller-Drehflügler mithilfe von Magneten oder einer anderen Methode zur Erzeugung von Rechteckwellen regenerative Energie erzeugen?

  3. Dieses Experiment ist ein UAV; Können Sie sich ein bemanntes Passagierflugzeug vorstellen?

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Antworten (4)

Die drei wichtigsten Faktoren im Passagierflugverkehr sind Safety, Safety & Safety. Darauf werden sich also die meisten Fragen konzentrieren und der größte Teil des technischen Aufwands wird darauf verwendet. Paar Fragen:

  • Künstliche Stabilität: Was passiert, wenn der Stabilitätskreislauf zusammenbricht?
  • Was passiert, wenn einer der Motoren ausfällt, zum Beispiel einer der großen hinteren? Kann das Fahrzeug noch aufrecht stehen oder kippt es um? Wenn es aufrecht bleibt, können die verbleibenden Motoren immer noch genug Auftrieb liefern, um das Flugzeug fliegen zu lassen?
  • Was passiert, wenn der Akku während des Fluges leer wird oder ausfällt?

Dies sind Redundanzprobleme, die gelöst werden müssen. Jedes System, das bei einem Ausfall eine unsichere Situation verursacht, muss redundant ausgelegt werden. Also zumindest ein Penticopter statt eines Quadrocopters: Bei einem Motorausfall können 4 Propeller das Fahrzeug sicher landen.

Das erlösende Merkmal für Quadcopter ist das einfache Manövrieren mit variabler Drehzahl pro Propeller, anstatt eine Taumelscheibenanordnung vornehmen zu müssen. Aber leichte Single-Rotor-Hubschrauber gibt es schon lange und die Technik ist ausgereift – ich sehe nicht, welches spezielle Problem der Quadcopter lösen kann, das zum Beispiel ein R44 haben könnte.

Zu deinen Fragen:

  • Q1 Lärm: Ja, Elektromotoren sind schön leise und die Ummantelungen schirmen laute Spitzen in die meisten Richtungen ab.
  • Q2 Energie regenerieren: Das kann er nur beim autoritativen Sinkflug, der aufgrund der relativ kleinen Gesamtfläche der Rotorscheibe erschreckend schnell wäre.
  • Q3 Kein UAV: ​​Sicher, Kipprotoren gibt es bereits

Aus dem Wiki

Bearbeiten: Das von Ihnen gezeichnete Antriebssystem ist nicht so revolutionär. Wenn Sie zum Niagara Aerospace Museum reisen, können Sie die 1967 gebaute X-22 sehen.

http://www.diseno-art.com/encyclopedia/strange_vehicles/bell_x-22.html

Aus einem Kommentar:

• Ich hatte einen Rotorausfall (größer) und konnte das Flugzeug sicher landen, sogar einen Schwebeflug aufrechterhalten, aber nicht steigen. Flugzeug kippt nicht in Simulationen, verwendete Software Xplane 10 und 11 ultra releastic. – Robert Gomez

Das ist eine Behauptung, die hohl klingt. Es hängt von der Lage des Schwerpunkts ab: Befindet er sich innerhalb des Dreiecks, das die verbleibenden drei Rotoren bilden, bleibt er aufrecht. Stellen Sie sich ein X-Kreuz vor, das vorne links - rechts hinten, vorne rechts - links hinten verbindet.

  • Wenn sich CoG hinter dem Mittelpunkt des Kreuzes befindet, kann einer der vorderen Rotoren ausfallen und das Fahrzeug fliegt stabil auf den verbleibenden Rotoren, da CoG innerhalb des Dreiecks liegt, das von den funktionsfähigen Rotoren gebildet wird. Aber nicht, wenn einer der hinteren Rotoren ausfällt.
  • Wenn der Schwerpunkt vor der Quermitte liegt, kann einer der hinteren Rotoren ausfallen. Aber kein Frontrotor.
  • Befindet sich der Schwerpunkt genau in der Quermitte, kann der Rotor diagonal gegenüber dem ausgefallenen Rotor keinen Schub ausüben, da das Fahrzeug sonst rollt. Wenn also ein Rotor ausfällt, können nur zwei betriebsbereit sein.
Herkömmliche Rotoren haben bekannte Beschränkungen und sind dafür bekannt, vibrationsanfällig zu sein. Ein kleinerer Rotor reduziert die Vibrationen des Flugzeugs und der Vektorschub verleiht einem Fahrzeug mit vertikalem Auftrieb die Fähigkeit, in die Super-Manövrierfähigkeitsklasse von Flugzeugen einzusteigen.
•künstliche Stabilität ist ein zusätzliches Feature, das Flugzeug fliegt ohne sie. Es wurde entwickelt, um den Piloten bei widrigen Bedingungen zu unterstützen und dem Piloten einen nahezu perfekten Schwebeflug und einen stabilen Flugzustand zu geben.
• Ich hatte einen Rotorausfall (größer) und konnte das Flugzeug sicher landen, sogar einen Schwebeflug aufrechterhalten, aber nicht steigen. Flugzeug kippt nicht in Simulationen, verwendete Software Xplane 10 und 11 ultra releastic.
•Batterieausfall bedeutet Autorotation und Gleitverhältnis.
Die aktuellen Lufttüchtigkeitsstandards von @RobertGomez erfordern, dass mehrmotorige Flugzeuge mit einem ausgefallenen kritischen Triebwerk steigen können. Darüber hinaus ist die Autorotation kein Allheilmittel, wie Koyovis betonte, sie müsste für ein Multi-Rotor-Design wie dieses mit erheblichen Geschwindigkeiten durchgeführt werden. Darüber hinaus ist Supermanövrierfähigkeit zwar ein schönes Schlagwort, aber nicht etwas, das die Passagiere normalerweise genießen :)
@RobertGomez Ich würde gerne wissen, welches Gleitverhältnis Sie sich für diesen Körper vorstellen, selbst eine grobe Annäherung.
Die V22, ein Kunstwerk, das Sie nicht für Ihren täglichen Arbeitsweg verwenden möchten, verwandte SE: Aviation.stackexchange.com/questions/22491/…
@Caterpillaraoz Wenn der V22 im Hubschraubermodus Probleme mit der Autorotation hat, würde ich wirklich gerne die Gleitzahl des Quad-Rotors mit seinen viel kleineren Rotoren und Trägheit sehen.
@RobertGomez Bitte beachten Sie, dass wir kein Diskussionsforum sind. Kommentare dienen dazu, um Erläuterungen zu Antworten zu bitten und auf Probleme hinzuweisen, nicht um Diskussionen zu führen.
@Koyovis Quadcopter kann sich mit solchen Requisiten mit geringer Trägheit im Grunde nicht automatisch drehen, und was wir beim Transport möglicherweise sehen, sind 5-6-7 Rotoren, nicht 4
@RobertGomez Ich glaube nicht, dass du verstehst, was Autorotation ist. Autorotation wandelt Höhe (potenzielle Energie) in Rotorrotation um, speichert sie dort in Rotorträgheit und verbraucht diese Energie dann, um die Landung abzufedern. Kleine Rotoren haben eine sehr geringe Trägheit und Quadrokopter benötigen per Definition eine möglichst geringe Trägheit (weil die Rotorgeschwindigkeit der einzige Flugsteuerungsmechanismus ist). Daher können Quadrokopter per Definition nicht automatisch rotieren.
Moller M400 Skycar ist ein weiteres Beispiel für Quad-Tilt-Duct, wenn auch nicht annähernd so erfolgreich wie X-22. Verwendet 2 Motoren pro Gondel, um den Ausfall eines einzelnen Motors zu bewältigen.

Welche Vorteile haben Quadrokopter gegenüber herkömmlichen Helikoptern?

  1. Supergünstige Flugsteuerung durch elektronische Steuerung einzelner Elektromotoren. (Im Grunde bedeutet dies, die mechanisch komplexe Hauptrotornabe zu vermeiden.)
  2. Selbstaufhebendes Drehmoment dank gegenläufiger Propeller, was die Konstruktion weiter vereinfacht.

Kommen wir nun zu den Nachteilen:

  1. Vervierfachte Fehlerquellen – jeder Motor fällt aus, das gesamte Fahrzeug fällt aus.
  2. Mieses Leistungsgewicht durch Elektroantrieb und Stromspeicher. Deshalb haben Quadrokopter Flugzeiten von etwa 5 Minuten.
  3. Beschissene Effizienz durch wenige kleine Rotoren statt einem großen.

Um es zusammenzufassen: Quadrokopter tauschen Sicherheit und Betriebsökonomie gegen Wirtschaftlichkeit in der Herstellung.

Welche Qualitäten sind nun wichtig für kommerziell betriebene Fahrzeuge, insbesondere solche, die Passagiere befördern? An erster Stelle steht die Sicherheit. Dann Betriebsökonomie. Der Preis des Bootes ist nicht sehr relevant - wenn es billig genug betrieben werden kann, zahlt sich die Anfangsinvestition früher oder später aus.

Fazit: Quadrokopter sind die denkbar schlechteste Lösung für den gewerblichen Betrieb, insbesondere für den Personentransport ungeeignet. Das einzig vorstellbare kommerzielle Szenario ist, wenn der Vorgang ein sehr hohes Risiko für das Fahrzeug beinhaltet. Das wirkliche Leben bestätigt diese Behauptung: Bisher sind die einzigen erfolgreichen Anwendungen von Quadrocoptern die hochriskante Medikamentenverabreichung, Drohnenrennen und Spielzeug – in all diesen Bereichen dominieren die Anschaffungskosten des Flugzeugs.

Übrigens, dein Projekt ist kein reiner Quadrokopter im üblichen Sinne. Die Schubvektorsteuerung fügt Komplikationen hinzu. Sie haben bereits einige Herstellungskosten eingetauscht, um eine bessere Betriebseffizienz zu erzielen. Folgen Sie diesem Trend, und Sie werden schließlich das typische Hubschrauberlayout mit einem Verbrennungsmotor erreichen. Oder Tiltwing/Tilttrotor, wenn Sie eine sehr große Reichweite benötigen.

FTR, das schlechte Leistungsgewicht ist nicht dem Elektroantrieb eigen, sondern den Batterien. Wenn die Hauptstromquelle ein turbinengetriebener Generator wäre, wäre dies kein so großes Problem mehr. Natürlich wären der Generator und die Motoren im Vergleich zu einem herkömmlichen Chopper immer noch tot.
@leftaroundabout ja, ich habe das ganze Paket mit dem ganzen Paket verglichen, einschließlich Tanks / Batterien.

Ein wichtiger Punkt ist, dass dieser Flugzeugtyp nicht in Autorotation gleiten kann, wie es Hubschrauber bei Triebwerksproblemen können. Es wird wie ein Stein fallen ...

Dies war eines der interessantesten Themen, die mit diesem Strömungsprofil untersucht und studiert werden konnten. Es stellt sich heraus, dass das Flugzeug mit seinen Auftriebseigenschaften einen Gleitflug ohne Motor über eine beträchtliche Distanz durchführen kann. Die Idee ist, Luft durch die Kanäle strömen zu lassen und Bodeneffekte in der Höhe zu ermöglichen, dies beruht auf dem sicheren Einsatz des Fahrwerks. Ein System wie dieses könnte jedoch auch ein brs verwenden, da es keine große Stütze in der Mitte hat ...
@Robert Gomez Rotoren mit kleinem Durchmesser geben bei der Autorotation nicht genügend Auftrieb und die Sinkgeschwindigkeit ist sehr hoch. Selbst die Osprey V-22, deren Rotoren nicht gerade klein sind, kann sich im Notfall nicht auf Autorotation verlassen... Und was den Bodeneffekt angeht, gibt es ihn beim autorotativen Sinkflug nicht, weil der Nachlauf von der Scheibe nach oben geht . Zwar manipuliert der Pilot in der letzten Phase eines autorotatorischen Sinkflugs das Kollektiv, um die Landung abzufedern und nutzt so die im Rotor gespeicherte potentielle Energie, aber das geht natürlich nicht „in der Höhe“. ..
Oh natürlich, in der Höhe tritt keine Autorotation auf. Ähnlich wie beim V-22 ist es auf Trimmung und Gleitverhältnis angewiesen. Der Bodeneffekt kann in Bodennähe ein Faktor sein.
@ Robert Gomez Autorotation kann in jeder Höhe stattfinden. Für Zweifler fliegen Tragschrauber immer in Autorotation und haben überhaupt keine Probleme mit der Höhe...
Das ist wahr, xxavier, danke für den Hinweis. Was ich sagen möchte, ist, dass die automatische Rotation in jeder Höhe stattfinden kann, aber ich habe den Begriff in der Erklärung verwendet, um mich auf einen Abstieg in einem Flugzeug mit vertikalem Auftrieb zu beziehen. Helos mit einem Propeller mit großem Durchmesser tun dies gut, da sie Auftrieb einfach durch das Drehen erzeugen, das durch frei strömende Luft verursacht wird. Dieses Flugzeug verlässt sich auf eine Kombination aus freier Rotation der Propeller, jedoch mehr von seinen Auftriebsflächen wie ein Starrflügelflugzeug in einem Power-Off Aufbau.
Es kann nicht nur nicht in Autorotation gleiten, es kann in Autorotation nicht einmal wie ein herkömmlicher Hubschrauber abbremsen. Nicht genug Rotorfläche, er fällt wie ein Stein. Es ist keine große Sache, wenn ein Quadcopter-Modell die Leistung verliert und hart auf dem Boden aufschlägt. Wenn es voller Leute ist, ist es eine sehr große Sache. Vielleicht könnten sie alle vier Rotoren mit Antriebswellen a la V22 zusammenbinden, aber das treibt die Kosten in die Höhe. Quadcopter lassen sich möglicherweise nicht so gut skalieren, wenn die Sicherheit der Menschen die Kostenvorteile überwiegt.

vielleicht ist diese Idee für Sie interessant für weitere Recherchen. Sie werden in meiner Region entwickelt: Fliegende Taxis: http://www.businessinsider.com/r-dubai-starts-tests-in-bid-to-become-first-city-with-flying-taxis-2017-9? IR=T

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