飛行技術
關注創建者：張嘉文 創建時間：2015-08-20
飛行技術的視頻教程
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飛行技術的實例教程
民用高速旋翼飛行器發展戰略分析及關鍵技術展望
吳希明，呂樂豐，張廣林
（中國航空研究院，北京 100029）
摘要：面向直升機高速化的發展趨勢，總結了國外高速旋翼飛行器的發展歷程，開展了高速旋翼飛行器與直升機、通航飛機、公路、鐵路等交通運輸工具的效能仿真對比，基于潛在的民用市場需求，綜合分析了高速旋翼飛機器在交通運輸系統和應急救援體系中的優勢與劣勢。結果表明，民用高速旋翼飛行器在中國具有明確的戰略發展定位，一方面可作為交通體系干支通、全網聯的重要節點，以突出的任務效能融入交通運輸應用體系；另一方面，面向中遠程應急救援的需要，可滿足敏捷救援體系響應速度的需求，填補現有直升機應用領域的空白。最后，針對重點發展構型，展望了中國未來民用高速旋翼飛行器的關鍵技術。
關鍵詞：民用高速旋翼飛行器；效能分析；交通運輸應用；中遠程應急救援；關鍵技術；發展戰略
作者簡介：吳希明，男，研究員，博士生導師，南京航空航天大學 80 級校友，國務院特殊津貼專家、航空工業飛行器總體技術首席技術專家、直 10 及直 19 武裝直升機型號總設計師，研究方向：直升機總體設計、高速旋翼飛行器總體設計等。
展開 無人機的飛行感知技術主要有兩個用途：
其一是提供給飛行控制系統，由于飛行控制系統的主要功能是控制飛機達到期望姿態和空間位置，所以這部分的感知技術主要測量飛機運動狀態相關的物理量，涉及的模塊包括陀螺儀、加速度計、磁羅盤、氣壓計、GNSS模塊以及光流模塊等。
另一個用途是提供給無人機的自主導航系統，也就是路徑和避障規劃系統，所以需要感知周圍環境狀態，比如障礙物的位置，相關的模塊包括測距模塊以及物體檢測、追蹤模塊等。
陀螺儀
目前商用無人機普遍使用的是MEMS技術的陀螺儀，因為它的體積小，價格便宜，可以封裝為IC的形式。MEMS式陀螺儀常用來測量機體繞自身軸旋轉的角速率，常用的型號有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺儀性能的指標包括測量范圍（量程）、靈敏度、穩定性（漂移）以及信噪比等。
上面是一個陀螺儀溫度漂移測試結果圖，測試的環境是從25℃升溫至50℃，整個過程保持陀螺儀靜止不動，陀螺儀的準確輸出應該是一個固定的數值。但從結果來看，兩款傳感器的實際輸出都受到溫度變化影響。相比而言，ADXRS290（ADI）的輸出數值變化幅度較小，基本上在0.5左右。
加速度計
加速度計測量的是機體運動的線加速度，但由于地球引力，測量值中還會包含重力加速度分量，在某些使用情況下需要把這部分減去。常用的MEMS加速度計傳感器型號有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分傳感器生產商為了提高芯片集成度，會將陀螺儀和加速度計封裝在一起，稱為六軸傳感器，例如6050A（Invensense）。
磁羅盤
磁羅盤測量的物理量是地球磁場強度沿機體軸的分量，并依此計算出機體的航向角。
展開 飛行仿真小成本獲取大效益
對每臺模擬訓練器進行測試，確保送到部隊的產品100%合格。
上世紀80年代中期，外軍興起了第二次訓練革命，廣泛開展以計算機模擬為核心的模擬化訓練。從此，世界許多國家開始把模擬訓練納入軍事訓練體系，成為提高軍隊訓練質量和效益的重要途徑。
1974年，空軍某飛行學院仿真技術研究所成功研制出某型轟炸機儀表飛行模擬器，開創了我空軍飛行模擬訓練的先河。飛行是公認的高技術、高風險、高耗費的職業。一架飛機幾千萬甚至幾個億，訓練中稍有閃失就會機毀人亡。但模擬訓練不僅可以節約訓練成本，而且完全不受時間、地點和天氣的限制，安全系數較大、訓練效益高。
“仿真技術的發展對于飛行訓練的意義就是用最小的成本獲得最大的效益！”該院仿真技術研究所所長謝東來介紹說，近10年來，該所為陸海空部隊研制生產了涵蓋轟炸、運輸、殲擊、直升機等多種機型模擬器數十臺，覆蓋了三軍部隊80％的主戰機型，滿足了飛行部隊70％的模擬訓練需求。從2002年至今，已組織空軍飛行人員模擬訓練累計15000多個小時，節約了巨額經費。
模擬跨晝夜飛行，極大地提高了飛行員地面訓練的效果，為升空飛行奠定了良好的基礎。圖為飛行人員伴著“月亮”練習倒飛技術。（解放軍畫報圖片）
“實驗室”連著訓練場
“老謝，我們搞對抗完全是‘自己’打‘自己’，要研究你就研究真正的‘藍方’主戰飛機模擬器，這樣模擬訓練才能真正提高戰斗力！”在一次調研中，空軍航空兵某師師長的話讓謝東來眼前一亮。
3年臥薪嘗膽，該所終于研制成功某飛機飛行模擬器，為我軍飛行員戰術訓練中有針對性地進行戰術模擬對抗演練提供了可能。
隨著世界軍事變革步伐的加快，該所的科研人員認識到，大型聯網對抗系統雖然功能強大，逼真度高，但聯網對抗模擬系統需要數臺甚至數十臺模擬器組成，造價高、體積大，目前來講在航空兵團、飛行大隊難以普遍推廣。
展開 增材制造技術已經深入工業制造，從大型零部件，到精密機械結構，材料和技術個性，讓有形的3D打印更有用！
成立于2017年，Gravity Industries 是一家以實現人類飛行為愿景的科技創業公司。這件正在申請技術專利的飛行服旨在革新交通方式，助力實現前所未有的飛行方式。該飛行服由3D打印零件、專業電子零件和五個噴氣引擎組合而成。所有合成零件均以靈活且復合型的技術方式開發。這件集合了多種創新技術的飛行服具有相當于1000馬力的動力性能，飛行速度更是可以達到每小時70公里以上。
為了打造這件噴氣式飛行服，Gravity Industries需要高品質的零件來提供高穩定性，同時也需要減少零部件重量以支持產品的不斷迭代與優化。這正是增材制造得以發揮優勢作用的領域，因為它能夠促進企業升級設計和制造方式，提供真正的附加價值。
工業3D打印先驅企業EOS正是這一產品特性得以實現的幕后推手。EOS 正與 Gravity Industries共同協作，通過相關零部件的設計優化與增材制造技術，不斷改進噴氣式飛行服的相關性能。基于EOS高分子材料技術，該飛行服的電纜路由、電子器件及電池外殼均由增材制造技術生產。同時EOS金屬3D打印技術也被應用于飛行服的手臂噴氣支架和推力控制器上。在項目合作期間，研發團隊通過使用鋁粉材料替換鈦粉材料，不僅實現了大幅成本壓縮，也使手臂噴氣支架的重量減輕了10%。利用增材制造技術，設計優化得以快速實現，比如實現快速的設計迭代。如今，噴氣式飛行服原先的八個零件通過增材制造減少為三個，連接器數量的減少得以進一步降低了潛在風險。同時，新的仿生設計也讓噴氣式飛行服擁有輕量連接結構。
展開 鳳凰無人機長15米，翼展寬10.5米，3月在英國樸次茅斯的Drystack工廠內多次試飛成功，飛行距離120米。這個項目為期三年，飛行測試用來證明可變浮力推進無人機的可行性。https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/11044.html
超持久耐用型自動無人機背后的制造團隊，包括了學術界和工業界的代表。英國國家復合材料中心和英國布里斯托大學提供了碳纖維機翼、尾部結構件、機翼蒙皮以及吊艙。
基于這種技術的飛行器可以用作準衛星，能為電信業務提供更廉價的選項。目前，同等功能的飛機非常復雜并且昂貴。與此相比，鳳凰無人機是可以在消費后被舍棄的，能為用戶提供以前沒有過的選項。https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/11034.html
鳳凰無人機團隊目前正在尋找主制造商進行合作，將技術運用到下一階段的開發中。該項目由英國創新署（Innovate UK）通過英國航空技術研究所（Aerospace Technology Institute）進行贊助。
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<p><br></p><p>無人機和eVTOL的低空飛行噪聲，是否阻礙了它們的廣泛應用？隨著低空經濟的蓬勃發展，<strong>精準測量噪聲</strong>已成為產品設計優化和<strong>滿足國內外嚴苛標準（如GB 42590-2023, ISO 5305:2024）</strong>的關鍵環節。然而，無論是室內精密懸停還是復雜多變的室外飛行，噪聲測試都面臨著<strong>位置漂移、環境干擾
飛機制造商長期以來一直在努力使飛行更加環保。技術不斷改進的噴氣發動機、改善空氣動力學的特殊涂層；對創新燃料如SAF（可持續航空燃料）或低碳航空燃料的投資，大大降低了能源消耗和污染物排放。但這些尚不足以抵消航空旅行的影響，據國際航空運輸協會（IATA）消息，民航業在經歷疫情期間的下降之后，正在全球范圍內迅速恢復。
<p>本篇主要圍繞eVTOL仿真難點和趨勢，eVTOL仿真多學科解決方案和當下熱門的AI或者機器學習的方法在EVTOL中的應用展開。</p><p><br></p><p><strong>eVTOL 研發難點</strong></p><p><br></p><p>首先是eVTOL研發難點，區別于上個世紀70年代就已經構型穩定或者技術方法穩定的民航客機，eVTOL到今天尚未有經過市場驗證的成熟產品，可以說大家都是行業的開拓者
發展基于噪聲感知的eVTOL飛行路徑規劃技術，以減少對周圍環境和居民的影響。學校的科研人員還參與了相關國際標準的制定工作，如ISO 5305:2024等，為eVTOL噪聲測試的標準化和規范化做出了貢獻。
（二）高敏度的態勢感知與空中避障技術
eVTOL需要具備高敏度的態勢感知與空中避障技術，以確保飛行安全。該技術具有實時機動避障決策功能，主要包括空間復雜環境下的多障礙物探測和分類、障礙物定位及路徑預測與碰撞風險分析、避障策略選擇和航線重新規劃等技術，涉及感知傳感器構型設計、多源信息融合、智能目標識別、障礙物危險評估與避障決策等諸多領域。
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低空經濟展區：展示低空飛行器(如無人機、eVTOL等)；飛行器配套技術與設備
<p class="ql-align-justify"> “不管地球達到了怎樣的繁榮，那些沒有太空航行的未來都是暗淡的。”航空航天行業已進入到高速工業化時代，也成為了一條值得投資者重點關注的新賽道。大型飛機、無人機、eVTOL等都在高速發展，不斷涌現出更高端、更前沿的解決方案，更多前沿領域值得探索。</p><p class="ql-align-justify"> 
