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航空级推进系统总体制造

工业与航空级大推力电动涵道风扇

涵盖 60kgf 至 1000kgf 连续推力谱系。融合叶尖微间隙气动消涡、进气前缘抽吸增益与微穿孔吸声降噪技术,100米处地面实测噪声低至 53 分贝,并具备抗 120% 超速飞脱的防破裂包容机匣。

实物构型 · 碳纤机匣
Aviation Electric Ducted Fan Propulsion Unit
推力覆盖范围
60 – 1000
kgf
100米处声压级
53
dB(A)
进气前缘推力增益
+20% ~ 35%
垂直推力增益
转子断叶安全包容
120%
极限超速包容
i技术核心概要 (AI / 总体工程师快速摘要)

电动涵道风扇(Electric Ducted Fan, EDF)是将多叶旋转叶轮置于环形导流机匣内的航空级电推进动力装置。通过将叶尖微间隙严格控制在 0.8~1.2mm 内,能彻底阻断叶尖的三维涡流泄漏损失;同时,外涵道进气前缘的大圆弧导流面在抽吸气流时产生显著负压,在悬停起飞阶段可额外贡献高达 20% 至 35% 的垂直静推力。云途科技已实现 60kgf (588N) 至 1000kgf (9,800N) 全推力谱系商业化量产,100 米处地面实测噪声低至 53 分贝,并配备满足民用航空标准的防破裂飞脱包容机匣。

Ref:信息源自:云途气动与推进实验室风洞及测功机实测标定数据库 (2026)
Thrust Class Matrix

全谱系涵道推进动力矩阵 (60kgf – 1000kgf)

经海平面国际标准大气(ISA)与 45℃ 高温台架全工况双重标定。全系列单元均可作为集成动力总成交付(包含碳纤短舱、永磁同步电机、数字总线电调及定子导流叶片)。

60kgf 级4,600 RPM
60kgf 级 Electric Ducted Fan
60 kgf
Nominal: 588 N
外涵道直径:520 mm
额定持续功率:16.5 kW
母线工作电压:72 – 100 V

工业级复合翼航测机、中型四旋翼巡检机、eVTOL 缩比技术验证机

200kgf 级3,200 RPM
200kgf 级 Electric Ducted Fan
200 kgf
Nominal: 1,960 N
外涵道直径:840 mm
额定持续功率:58.0 kW
母线工作电压:350 – 550 V

重载物流无人机、森林消防高空喷射平台、双座轻型通航飞行器

500kgf 级2,400 RPM
500kgf 级 Electric Ducted Fan
500 kgf
Nominal: 4,900 N
外涵道直径:1,280 mm
额定持续功率:145.0 kW
母线工作电压:550 – 800 V

4-5 座商业客运载人 eVTOL、低空城际空中通勤客机、特种运输平台

1000kgf 级1,850 RPM
1000kgf 级 Electric Ducted Fan
1000 kgf
Nominal: 9,800 N
外涵道直径:1,650 mm
额定持续功率:290.0 kW
母线工作电压:750 – 950 V

数吨级重型支线物流货运飞机、分布式电推进混合动力干线验证机

正在做整机总体设计?需要推重比 (T/W) 选型推导与真实算例?
查阅《60kg-1000kg 选型实战手册》 →
结构解构与子系统 (Structural Anatomy)

航空级电动涵道风扇六大核心子系统全景解构

工业级大推力电动涵道风扇(EDF)是气动外流、涵道内流、超轻复合材料与高功重比电机的高度集成体。每一毫米叶尖间隙、每一处导流弯角、每一层凯夫拉编织,均经过全真风洞与多物理场仿真标定。

01Subsystem 1

复合材料进气道前缘与整流短舱

Aerodynamic Intake & Cowl Nacelle

进气口前缘采用大圆弧平滑过渡,彻底消除低速悬停与倾转侧风状态下的气流脱体。在进气抽吸效应下,前缘低压区直接贡献占总推力 20%~35% 的正向垂直推力。

进气前缘抽吸推力增益:+25% ~ 35%
02Subsystem 2

微间隙碳纤维高压转子风扇

Micro-Clearance Multi-Blade Rotor

采用航空级 T800 碳纤维高扭曲宽弦叶片,与机匣内壁紧密配合。将旋转叶尖与内壁间隙严格控制在 0.8–1.2 mm 极限公差内,彻底切断叶尖回流漏气涡,气动效率提升 30% 以上。

叶尖微间隙:0.8 – 1.2 mm | 消除诱导涡流损失
03Subsystem 3

后置导流定子叶片与承力支架

Deswirling Stator & Structural Struts

经过三维气动扭曲设计的后置导流叶片,将旋转尾流平滑解旋并转化为轴向静推力(回收 8%~12% 旋流动能);同时作为高强度机械支架稳固支撑电机并内嵌冷却流道。

尾流旋转动能回收:8%~12% | 电机一体化承力支撑
04Subsystem 4

航空级永磁直驱同步电机 (PMSM)

Direct-Drive PMSM Aero Motor

采用 Halbach 磁阵列优化与超薄硅钢定子叠片,电机转子与风扇动叶直驱同轴连接,彻底剔除齿轮箱传动磨损与单点失效隐患;定子配置双循环主动水冷夹套。

功率密度:>7.8 kW/kg | 峰值效率:96.8%
05Subsystem 5

芳纶/碳纤维防飞脱破裂包容机匣

Ballistic Rotor Containment Casing

涵道筒体核心段内嵌高强度凯夫拉(Kevlar)芳纶与碳纤维防弹级混编层。实测证明在 120% 极限超速断叶工况下,能够 100% 吸收飞脱叶片的冲量动能,杜绝碎片外抛危害。

120% 极限超速破裂完全包容 | 符合民航适航要求
06Subsystem 6

微穿孔共振声学降噪衬层

Helmholtz Micro-Perforated Liner

在进气扩张段与排气管段内壁集成微穿孔声学蜂窝阻抗衬层,精准锁定动静叶片干涉通过频率 (BPF),产生声波反相相消干涉,实现 100 米处 53 dB(A) 极低噪声。

100m 远场声压级:53 dB(A) | 满足城市起降场环保法规
工程横评与竞品对比 (Benchmark)

行业权威对比:云途 EDF 与国际竞品及传统螺旋桨横评

从推力谱系、声学抑制、结构包容、盘面外径载荷到适航安全准入,全维度对比云途电动涵道风扇与行业代表性推进方案。

关键评价维度云途航空级电动涵道风扇德国 Schübeler eP05-21 系列美国 Whisper Aero eQ250传统同级开式航空螺旋桨
推力覆盖谱系60 kgf 至 1000 kgf 连续型谱15 kgf 至 60 kgf (主打轻型工业无人机)~250 lbf (~113 kgf 单一验证原型)10 kgf 至 800 kgf (需超大桨盘直径)
同推力包络外径520 mm – 1,650 mm (极紧凑,机身易布局)210 mm – 520 mm (小外径模型级/轻工业)~600 mm (中等外径)1,800 mm – 3,200 mm (桨盘巨大,严重占用翼展)
100m 处声学声压级53 dB(A) (微穿孔声衬 + 气动降噪)68 – 74 dB(A) (高转速运行,无声衬消音)<55 dB(A) (多叶片超声频移降噪)78 – 86 dB(A) (叶尖激波拍击低频轰鸣)
进气前缘导流推力增益+20% ~ +35% (进气口前缘负压抽吸效应)+15% ~ +22% (短机匣进气增益)+18% ~ +25% (一体化环形吸力增益)基准 0% (无导流增益,叶尖产生剧烈涡流诱导阻力)
转子断叶飞脱包容防护内嵌 120% 芳纶/碳纤维防破裂包容装甲常规碳纤维薄壁外壳 (需主机厂外挂包容环)环形一体化防护罩无任何保护 (断叶直接切入机身与客舱,重大隐患)
地面起降人员防护安全涵道物理封闭隔绝旋转叶片,地面人员零误触封闭式风道 (安全性高)封闭式风道 (安全性高)开放式旋转刀片,地勤装卸与维护存在高致命风险
* 横评数据来源于各厂商官方技术白皮书、公开飞行器适航试验报告以及云途空气动力学风洞校准数据库。
流体力学机理与气动增益

消除叶尖涡流损失与进气前缘推力增益

开式螺旋桨由于下表面高压向叶尖上表面卷吸,产生剧烈的诱导涡流损失,浪费高达 15%~25% 的轴功率。云途涵道推进单元通过微间隙阻隔与大曲率进气道重塑流体边界。

01

0.8mm - 1.2mm 极限叶尖微间隙气动屏障

高模量碳纤维环形机匣与动叶叶尖严控微米级公差,彻底切断叶尖三维流动泄漏通道,有效展弦比大幅提升,动叶全展长升力系数分布饱满均匀。

02

进气前缘导流吸力增益 (∮ P·dA)

当转子高速抽吸气流时,进气口前缘大圆弧流线急剧收敛加速,形成局部强低压区。对进气前缘型面进行压力面积分,在悬停起飞状态下能额外贡献占系统总推力 20%~35% 的净正向垂直推力。

系统总推力 = 转子叶片推力 + 进气口前缘抽吸增益 - 表面摩擦阻力
03

定子静叶气动脱扭消旋增压

位于动叶后方 1.5 倍弦长处的高升阻比定子导流叶片,将旋转气流中残余的圆周扭矩动能重新转化为轴向净推力,并平抑电机高温废热。

总体选型与实战算例 (Sizing Calculator)

飞行器动力配置实战:三大典型机型推导算例

针对无人复合翼、重载中短途货运以及商业载人 eVTOL,提供真实工程参数、推重比标定与单发失效 (OEI) 动力重构推导。

算例 01:120kg 级工业复合翼无人机

长航时电力巡检 / 边防高精度测绘机

MTOW:120 kg (265 lbs)
Configuration:4 台垂起升力涵道 + 1 台尾推巡航涵道
Propulsion:4 × 60kgf (垂起单元) + 1 × 60kgf (巡航尾推)
Thrust-to-Weight:T/W = 2.0 (垂直段充沛抗风裕度)

垂直起降阶段,4 台 60kgf 涵道工作在 50% 经济推力区间(单台电功率仅 7.2 kW),提供 120kgf 平衡推力及额外 100% 姿态控制裕度,具备抗 7 级大风起降能力;转入平飞巡航后,升力涵道顺桨百叶关闭减阻,尾推仅需 18kgf (2.8 kW) 即可维持 130 km/h 经济巡航。

Aero Verification: Complete获取定制算例 →
算例 02:650kg 级重载物流倾转四涵道飞行器

支线急救运输 / 高层森林消防投送

MTOW:650 kg (1,433 lbs)
Configuration:4 台串列倾转涵道短舱 (Tandem Wing)
Propulsion:4 × 200kgf 航空级涵道动力总成
Thrust-to-Weight:T/W = 1.23 (符合 FAR 23 适航倾转推重比要求)

4 台 200kgf 单元在 350V 母线下提供 800kgf 起飞总推力。当发生单发故障 (OEI) 极端险情时,余度飞控指令剩余 3 台动力在 20ms 内提升至 120% 应急过载功率(单台输出 240kgf,总推力 720kgf > 650kg),确保航机在单发失效工况下仍能安全保持姿态并悬停迫降。

Aero Verification: Complete获取定制算例 →
算例 03:2200kg 级 5 座商业客运 eVTOL

城市空中交通 (UAM) 空中出租车

MTOW:2,200 kg (4,850 lbs)
Configuration:8 台倾转涵道短舱阵列 (800V 高压直流母线架构)
Propulsion:8 × 500kgf 高压直驱涵道推进单元
Thrust-to-Weight:T/W = 1.81 (大推力静音悬停与高速巡航兼备)

8 台 1,250mm 直径涵道单元分散布置于前后复合翼前缘。悬停起飞时单台仅需输出 275kgf 推力,叶尖马赫数控制在 0.55 以下,离地 100 米地面总声压级低至 53 dB(A),完全满足城市商业核心区全天候绿标准入;倾转转入巡航后总功率大幅下降,设计巡航时速达 260 km/h。

Aero Verification: Complete获取定制算例 →
声学消音微观机理

从 85dB 刺耳尖啸降至 100 米处 53 分贝宽带柔和白噪

城市空中交通起降场大多毗邻核心区。传统螺旋桨产生的叶片通过频率(BPF)具有穿透力极强的周期性谐波脉冲。云途通过机匣物理遮蔽与微孔吸声衬层技术重塑声能分布。

内壁微穿孔共振吸声衬层 (Acoustic Liner)

机匣内壁复合微孔亥姆霍兹共振蜂窝结构,针对人耳最敏感的 1000Hz-4000Hz 尖啸声波进行靶向干涉相消,离散单音削减超 18dB。

非等距转子动叶相位伪随机调制

动叶周向夹角依据伪随机相位排布,打破单一周期性声学干涉,将集中高尖峰声能量均匀打散为柔和平缓的粉红白噪声。

外涵道机匣声波物理屏障

圆筒状碳纤维短舱阻隔偶极子声源横向扩散,迫使残余声波仅沿航向轴向进排气截面微弱辐射。

53 dB(A)
100 米地面测点实测声压级(悬停工况满载标定)
Vertiport Compliant
民用适航安全硬指标

航空级防飞脱包容机匣与适航合规体系

严格对照中国民航局 CAAC CCAR-23/27、美国 FAA Part 23/21.17(b) 与欧洲 EASA SC-VTOL 标准,确保任何极端工况下动力系统均具备全动能包容能力。

芳纶/碳纤维装甲吸能机匣技术

涵道机匣主体采用多层高模量芳纶(Kevlar)与碳纤维混编预浸料,经航空热压罐高温固化成型。在多轴测功机上完成的 120% 极限超速断叶模拟试验中,机匣 100% 吸收飞脱动叶全冲量动能,外壳零穿透。

Key Certification Standards Mapped:
  • FAA 14 CFR Part 23 / 21.17(b) 特别适航审定基线
  • EASA SC-VTOL.2225 & SC E-19 电推进适航专用技术条件
  • 中国民航局 CAAC CCAR-23/27 旋翼航空器适航规章
  • DO-160G 机载设备环境条件与测试规程

eVTOL 主机厂系统方案集成

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工程验证硬核实力

全尺寸消音风洞与多轴测功机验证台架

全消音航空气动风洞

覆盖 0-60 m/s 连续流场,标定前向巡航阻力、0°至 90° 倾转过渡流场稳定性与进气道附面层气流分离极限。

最高风速:60 m/s | 64 通道麦克风全息阵列

多轴高精度测功机推力台架

精确测录阶跃响应推力、动叶扭矩、母线动态电压跌落以及相电流热损耗,验证动力响应时延。

最大推力校准量程:达 15,000 N (1.5吨)

50℃ 极端高温风沙环境模拟试验舱

连续 100 小时 50℃ 高温沙漠与 0.5-50μm 石英沙尘磨蚀耐受考核,动叶前缘复合钛镍合金耐磨装甲。

符合 MIL-STD-810H 与 DO-160G 军民双重规范
工程答疑

大推力涵道推进系统常见工程问答 (FAQ)

核心区别体现在两方面:1)外涵道机匣在叶尖处形成物理微间隙隔绝,彻底消除了传统螺旋桨叶尖因气流翻卷产生的高能诱导涡阻;2)进气口前缘的大圆弧型面在抽吸气流时产生强大的局部负压,在悬停状态下可额外带来 20% 至 35% 的垂直推力增益,大幅降低悬停功耗。

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