主题：【原创】即将发生的交通革命和三条革命道路（下） -- 空中吴钩

这是我在我的微信订阅号 AWUGOU “空中吴钩”上的一个文章系列。

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本系列文指出的第一条革命道路是在现有电动无人直升机基础上放大的纯直升机载人飞行器，比如空中客车公司的Pop.Up“突现”空中吴钩:【原创】即将发生的交通革命和三条革命道路（上）：

本系列文指出的第二条革命道路是基于传统的旋翼/风扇并能在直升机和固定翼飞机之间转换的载人飞行器，比如洛克希德公司的ARES“战神”空中吴钩:【原创】即将发生的交通革命和三条革命道路（中）：

现在，本系列文在这里指出第三条革命道路，就是基于创新性的分布式动力系统并在直升机和固定翼飞机之间转换的载人飞行器，比如百合（Lilium）公司的百合喷气（Lilium Jet）:

上图中的百合喷气是一个鸭式布局的小飞机。在鸭式前翼和主翼的上，排列着深色的电动风扇。其中一对鸭式前翼上有12个风扇，一对主翼上有24个风扇。这总共36个风扇安装在各自翼面上整体式涵道中。

百合喷气创造性地利用了电动力的一个特点，就是电动马达驱动的风扇不但本身非常轻小，而且增加马达和风扇的数量所导致的额外增重非常小。百合喷气把电动风扇以分布式布置在翼面上方的后部，巧妙地实现了垂直起降和固定翼飞机的结合。

首先，垂直起降是通过把风扇涵道倾转到竖直方位来实现的：

上图是百合喷气的原型机在2017年4月首飞时的照片。图中鸭式前翼和主翼上的36个涵道风扇都已经偏转到竖直方位，以产生垂直起降的推力。

首飞是以垂直起飞开始的：

上图中，可以清晰地看到主翼后缘的涵道风扇已经偏转到了竖直方位以提供垂直起飞的推力。此时的百合喷气垂直地离了开地面。

然后，越升越高：

从侧面看垂直起飞中的原型机，是这个样子的：

之后，这36个风扇开始从竖直方位向水平方位倾转，推动原型机开始前飞，并逐渐加速：

前飞速度的增加导致机翼产生的升力也随着增加，最终机翼能够不需要涵道风扇的帮助，仅凭自己的升力就支持飞机平飞。此时涵道风扇大致位于水平方位并做小角度的偏转调节，提供前飞的动力和飞行控制。这样，百合喷气就成了一架固定翼飞机，从而比直升机飞得更快、飞得更远。

百合喷气的分布式风扇与机翼的组合产生了两个非常关键的综合效应：增升和控制。

先说增升。

当涵道风扇向下偏转时，不但风扇本身推力的竖直分量在支承飞机飞行，而且风扇对流经机翼上表面气流的加速和偏转作用还提高了机翼的升力。尤其关键的是，这种组合保证了飞机在直升机模式和固定翼飞机模式之间的顺畅转换。

上面图中左侧是百合喷气创造性的分布式风扇与机翼组合，右侧是常规的机翼。图中两种机翼都处于襟翼以较大角度下偏的状态，这是典型的低速飞行状态，也是百合喷气在直升机和固定翼飞机之间转换的状态。此时流经百合喷气机翼上表面的气流被分布式风扇加速并吸入风扇涵道，这使得机翼即使在低速下仍然获得稳定的高速气流，从而在传统机翼已经开始失速的低速下仍然可以产生升力。然后，被吸入涵道的气流经进一步加速后从涵道的后缘向斜下方高速喷出，又产生了向斜上方的推力。这个推力的水平分量驱动飞机平飞，竖直分量则与机翼产生的升力一道克服飞机的重力而把飞机支承自空中。而传统机翼在相同的速度下，已经从襟翼后缘开始失速，从而丧失升力。

再说控制。

百合喷气的分布式可偏转涵道风扇同时是所有飞行状态下的控制装置。在直升机状态，直升机的升降通过推力大小的调节来实现；抬头/低头和左右倾斜通过前后和左右的推力差来实现；前飞/倒飞/原地旋转通过同步或差动调节风扇的倾转角度来实现；向左/右平移飞行通过先左/右倾斜然后调节涵道风扇推力来实现。

在固定翼状态，前翼上的涵道风扇通过偏转实现传统鸭式前翼的功能，主翼上的涵道风扇通过偏转实现传统机翼上副翼的功能，而主翼上的分布式涵道风扇通过调节左右两侧推力的不同实现传统垂尾的功能。

在直升机与固定翼的转换状态，飞机的控制方式也处于转换之中。当速度很低时，以直升机方式控制；当速度较高时，以固定翼方式控制。百合喷气的分布式涵道风扇对机翼的增升作用，使得这种转换何以顺畅衔接。

上图是从侧后方看百合喷气。仅仅以涵道风扇的偏转角度和推力大小两种形式的调节，喷气百合就实现了直升机和固定翼飞机模式的控制，以及两种模式转换之中的控制。

分布式动力系统的另一个关键优势是非常安全。即使是在垂直起降时少数风扇故障，仍然可以通过其他风扇的补偿而保证飞机不会坠毁：

上图中红色的三部风扇发生故障，但是这一侧的主翼上仍然有九部运行良好的风扇，它们可以通过增加推力的方式补偿因这三部风扇故障而丧失的推力。

而且涵道的保护作用使得故障风扇的叶片即使断裂，也不会被高速的旋转甩出涵道以外，打伤其他风扇和飞机结构。

因为百合喷气是非常小、非常轻的飞机，所以还采用了整个飞机的降落伞来提供最后的安全保障：

百合喷气不但可以狭小的市内垂直起降，而且能避开繁忙的地面交通，快速飞到很远的地方。在营运上，百合喷气打算采用类似网约车的方式：

尤其令人关注的，是开发出如此创造性飞行器的百合公司，是一个很小的创业公司。这家位于德国慕尼黑的小公司成立于2013年，短短四年之后的2017年，就制造并成功试飞了一架原型机。

上面的图就是在百合公司内部的原型机。与设想中仅仅在鸭式前翼的上翼面布置涵道风扇不同，这个原型机在鸭式前翼的上下翼面都布置了涵道风扇，形成柱状的风扇组。随着控制技术的成熟，后续的百合喷气大概会演变成设想图中那种只在鸭式前翼的上翼面布置涵道风扇的设计，以更高效地利用翼面升力。

上面的图是技术人员在调整主翼后缘的涵道风扇。这个已经成功试飞的原型机被设计成可以搭载两名乘员，但百合公司计划中的营运型百合喷气是搭载五名乘员的更大一些的飞机。

美国也在开发类似的技术，但与德国不同的是，美国是在军方资助下的以作战为目的的项目。这个项目是XV-24A“闪击”（Lightning Strike）:

上图就是美国极光公司在美军资助下开发的XV-24A“闪击”的想象图。闪击也实现了原型机的成功飞行。

总之，无论是旨在获取革命性战场机动能力的美国极光闪击，还是旨在实现民用交通革命的德国百合喷气，都在告诉我们这条交通革命的第三条革命之路。

本系列文指出的三条革命道路中，放大现有电动无人机以载人的第一条道路技术门槛最低；把传统风扇与机翼组合的第三条道路用途最灵活、最广泛；把分布式风扇与机翼组合的第三条道路在技术上最有创造性。而且这三条道路都有创业的小公司或者巨无霸的大公司在开发具体的项目。我们虽然不知道哪一条道路，或者哪些道路会成功，但是有一点是肯定的，就是很多人在为一个梦想而奋斗：让每一个人都能像鸟一样飞翔。

就以电影AVATAR（阿凡达）的一幅剧照作为本文的结尾吧：

本文所有图片均来自网络。

全文完。

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