图15 空客E-Airbus分布式电推进概念图［61］

Fig.15 Airbus E-Airbus distributed electric propulsion concept［61］

图16 NASA X-57分布式电推进验证机［61］

Fig.16 NASA X-57 distributed electric propulsion verifier［61］

图17 NASA N3-X分布式电推进概念图［61］

Fig.17 NASA N3-X distributed electric propulsion concept［61］

总体来说，分布式电推进技术在飞机总体、气动、动力、控制上已展示出无可比拟的潜力，前文所 述 如GL-10“闪电”、XV-24“雷 击”垂直 起 降 固定翼无人机等均为分布式电推进技术发展的产物。通过分布式电推进系统与垂直起降固定翼无人机的有效结合，可以获得以下优势：提高巡航效率，增大航时、航程；减小垂直起降和巡航平飞阶段需用功率之间差异，实现动力/气动最优匹配；增强飞行控制能力，提高控制冗余度和鲁棒性。因此，基于分布式电推进的髙速垂直起降固定翼无人机技术或将成为未来航空领域的研究热点方向，尽快发展基于分布式电推进的总体/动力/气动/控制综合设计技术、高性能轻量化电机驱动技术等势在必行。

电力系统技术始终是支撑分布式电推进技术发展的重要基础，如何研究出可靠性更高、效率更高、质量更轻的分布式电推进系统是使得该类飞机真正走上实用的关键。分布式电推进飞机的分布式动力与机体耦合程度更高，气动干扰尤为显著，只有依据分布式电推进动力/气动强耦合特征开展特种布局总体设计技术研究，才可以最大程度发挥分布式电推进垂直起降的性能和优势。基于分布式电推进的髙速垂直起降固定翼无人机控制系统设计也极具革新，分布式动力配置为飞行器高效控制带来了更高的设计自由度，而通过与传统气动舵面的联动也可以取得更优的控制效果，研究探索出适用于该类无人机的分布式控制系统设计方法迫在眉睫。

（3）需加强对垂直起降固定翼无人机新构型、新原理的探索研究

无论哪种垂直起降构型方案［66-71］，只要是完全依靠发动机推力来提供上升力，就要求无人机动力推力与重量之比（推重比）至少大于1，而在固定翼飞行模式下，需用推重比一般在0.1～0.3左右，这导致两种飞行模式的需用推力（发动机需用功率）相差近5倍，由此带来垂直起降/巡航双模态发动机功率不匹配、巡航状态动力极度富余、发动机无法工作在最佳状态的根本性问题，而若要突破这一桎梏，就需要以“最小动力代价”实现垂直起降，这是传统垂直起降固定翼飞行器设计面临的挑战性问题。

自20世纪40年代以来，设计人员就已经开始探讨各种有利于垂直/短距起降的新构型和新原理，如半环形机翼—螺旋桨构型［72-73］、外部吹气襟翼 构 型［74-75］、环 量 控 制 技 术［76-77］、扇 翼 飞 行 器 技术［78-79］、前缘异步螺旋桨技术［80-81］等，尽管现有理论方法和数值模拟技术始终无法对一些复杂构型的流动机理、气动力特性等作出较好的描述和预测，但相关研究结果表明，动力部件与机翼的高效耦合可以有效提高动力部件向大气环境内注入能量的利用率，将其应用于垂直起降潜力巨大。

因此，随着计算机技术和实验技术的快速发展，以及国内外对分布式电推进技术在飞行器总体/动力/气动/控制等方面潜力的深入挖掘，进一步加强对垂直起降固定翼无人机新构型、新原理的探索性研究，突破垂直起降完全依靠动力推力的限制很有必要。

 4     结束语 

垂直起降固定翼无人机具有对起降场地要求低、机动性好、巡航速度高、航时长等优势，在军用和民用领域都具有极为广泛的应用前景，是目前航空领域研究的热点话题。

目前国内外在研垂直起降固定翼无人机仍是以倾转旋翼式和尾座式为主流构型，但由于现有技术尚无法满足未来战场对垂直起降固定翼无人机快速响应能力、快速到达能力的极高要求，需要在已有成果的基础上进一步进行突破创新。而随着分布式电推进技术在飞机总体、气动、动力、控制上逐渐展示出无可比拟的潜力，基于分布式电推进的高速垂直起降固定翼无人机技术或将成为未来航空领域新热点，因此需要深入挖掘布式电推进技术在飞行器总体/动力/气动/控制等方面的优势，加强对垂直起降固定翼无人机新构型、新原理的探索性研究，为我国未来的垂直起降固定翼无人机装备发展提供技术更成熟、性能更先进、选择更多样的解决方案。

王科雷，周洲，马悦文，杜万闪，郭佳豪，李旭，张阳，孙蓬勃（西北工业大学航空学院，西安 710072）

以上内容为高博特编辑选取的热点新闻，尊重原创，如有侵权请联系删除。

 ——————   特别关注   ——————

让科技更好地赋能产业，“尖兵之翼”永不落幕。高博特自2006年发起、策划、投资、组织，在相关专业机构支持下成功举办了