Was sind die Vorteile der NASA LEAPTech Propeller-on-Wing-Technologie?

Die Lift-Augmentation hat nichts mit dem Magnus-Lift (oder dem Coanda-Effekt) zu tun. Es ist einfach eine Erhöhung des dynamischen Drucks über das gesamte Strömungsrohr des Flügels.

Bei den niedrigen Start- und Landegeschwindigkeiten (etwas über einer Stallgeschwindigkeit von 61 Knoten) verdoppelt die induzierte Geschwindigkeit des Propellers fast die Geschwindigkeit, die der Flügel sieht; und der Auftrieb ist eine Funktion der effektiven Geschwindigkeit im Quadrat. Aber aufgrund von Drall und anderen Effekten erfährt der Flügel keine 4-fache Erhöhung des Auftriebs, sondern etwa das 2- bis 3-fache.

Das Ziel der Innenbordpropeller ist es nicht, eine hohe Antriebseffizienz zu erreichen, stattdessen wollen wir, dass diese Innenbordpropeller hohe induzierte Geschwindigkeiten erreichen - stellen Sie sie sich als Teil des Hochauftriebssystems vor (das zufällig auch Schubredundanz bietet).

Tatsächlich ist die Landung der kritische Fall, und eine geringere Antriebseffizienz (und eine schlechtere Auftriebsverteilung in Spannweitenrichtung aufgrund der Wirbeleffekte) ist hilfreich, um einen ausreichenden Luftwiderstand zu erzeugen. Die Innenpropeller sind im Reiseflug nicht aktiv, sondern klappen einfach gegen die Gondel (viele Motorsegler machen diese Art des Faltens bereits an der Nase).

Indem wir nur den Flügelspitzenpropeller im Reiseflug verwenden, können wir einen Vortriebswirkungsgrad von ~95 % erreichen (gegenüber 75 bis 85 % bei einer typischen Propellerinstallation mit Rumpfnase). Der Grund dafür ist, dass wir weniger Blockierung und Scheuerwiderstand haben und den starken Flügelspitzenwirbel ausnutzen können, indem wir dagegen rotieren. Da bei Elektromotoren mit der Höhe kein Leistungsabfall auftritt (weil es sich nicht um Luftatmung handelt), haben wir in der Höhe sowieso viel zu viel Leistung, sodass die Verwendung nur des Flügelspitzenmotors keine große Einbuße beim Motorgewicht verursacht (und Elektromotoren erreichen ~ 6x geringeres Gewicht pro PS als ein Hubkolbenmotor).

In Bezug auf Batterien und Reichweite liegt der Schlüssel darin, einen hocheffizienten Reiseflug zu erreichen, und es sieht so aus, als wäre mit aktuellen Batterien eine Reichweite von 200 Meilen erreichbar. Durch Hinzufügen eines kleinen <50-PS-Range-Extender-Motors kann das Flugzeug eine Reichweite von ~400 Meilen erreichen. Wir entwerfen derzeit ein X-Plane, das 2017 fliegen wird, um all diese Zahlen zu untermauern, wobei der Bodenprüfstand (Flügel und Lastwagen) eine aerodynamische Datenbank zur Validierung unserer Analyse bereitstellt.

Bitte beachten Sie, dass ich der NASA-Hauptforscher des LEAPTech Distributed Electric Propulsion-Integrationsansatzes und des X-Plane-Demonstrators für Convergent Electric Propulsion Technology (CEPT) bin. Wir haben ein Team von NASA Langley und Armstrong sowie zwei großartige kleine Unternehmen, Joby Aviation und ESAero, die einen Tecnam P2006T mit einem Flügelsystem mit verteiltem elektrischem Antrieb nachrüsten.

Der Hauptvorteil wäre ähnlich wie bei geblasenen Klappen . Die Strömung um den Flügel wird leicht beschleunigt, sodass er mit einem höheren effektiven dynamischen Druck arbeitet. Dies hilft, eine Strömungsablösung zu verhindern und ermöglicht es, mehr Auftrieb aus dem gleichen Flügelbereich zu erzeugen. Dieser Effekt sollte sich besonders bei niedriger Geschwindigkeit bemerkbar machen, wenn die relative Geschwindigkeitszunahme im Prop-Wash am höchsten ist. Für die höchste Wirkung laufen die Propeller jedoch mit maximaler Leistung, sodass die minimale Fluggeschwindigkeit nur im Steigflug möglich ist und Anflug und Landung eine deutlich höhere Geschwindigkeit erfordern.

Weitere Vorteile sind:

• Redundanz
• Giersteuerung durch selektive Kraftänderungen
• Besseres Sichtfeld für Pilot und Passagiere.

Wenn Ihre Batterien jedoch leer sind, sollte das Flugzeug immer noch flugfähig sein, um eine Notlandung durchzuführen, und für die Zertifizierung nach FAR Teil 23 sollte die Mindestgeschwindigkeit 61 Knoten nicht überschreiten , insbesondere nicht in diesem Fall. Daher sieht die kleine Flügelsehne des abgebildeten Flugzeugs für mich schrecklich optimistisch aus.

Die Skalierung wird im Prinzip nicht schwer sein, aber je größer die Flugzeuge werden, desto schwieriger wird es, genügend Batteriekapazität einzupacken. Größere Flugzeuge haben höhere Flächenbelastungen und fliegen schneller, daher ist ihr spezifischer Leistungsbedarf höher. Elektroantriebe werden für die nächsten Jahrzehnte absehbar nicht auf Transportflugzeuge skalierbar sein.

Bearbeiten : FAR Teil 23.49 gilt nicht mehr für neue Designs. Alle zertifizierten Flugzeuge müssen jedoch weiterhin die Vorschriften erfüllen, die zu Beginn des Zertifizierungsprozesses galten.