载人多旋翼飞行器动力单元选型方法研究

陈思婧，朱清华，何振亚，王永杰，刘佳

（南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京210016）

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21世纪以来，多旋翼飞行器进入大众视野，无论作为航拍等娱乐设备，还是用于交通管制、抢险救灾［1］、农药喷洒、农作物播种［2］等代工设备，都有着广泛的市场前景。目前常见的多旋翼飞行器多为无人机，以四轴、六轴、八轴为主［3］。多旋翼载人飞行器仍在概念设计与研发阶段，暂未大规模投入市场。多旋翼的分布式布局模式在提高安全性的同时大幅降低了飞行中的噪声，因此成为城市飞行器的首选。然而载人多旋翼飞行器的结构各异，例如德国城市空中交通公司研制的两座Volo⁃copter［4］，设置内圈6旋翼外圈12旋翼的分布结构；中国亿航公司研制的EHANG［5］是一款两座八轴共轴（16个旋翼）的飞行器；垂直航空航天公司研制的Seraph［6］是一款两座6轴共轴（12个旋翼）的飞行器。由此可见，多旋翼飞行器打破了固定翼飞行器和直升机的传统布局模式，追求多样化的结构与布局，在创新中不断寻找提升性能的可能。

载人多旋翼飞行器不同于无人多旋翼飞行器，其具有结构尺寸大、载荷需求大、选用的旋翼大小不等且数目不定的特点。目前市面上可选用的旋翼尺寸范围广，电机种类多，因此可选用的旋翼—电机匹配方案多样。如何快速确定动力单元是载人多旋翼飞行器发展的挑战之一。Dai Xun⁃hua等［7］提出一种多旋翼优化选型方法，通过数学模型和试验验证的方式获得高效率的选型方案，但此方法未将成本因素考虑在内，不具有载人多旋翼飞行器的工程实用性；……