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先进空中交通 (AAM) 核心动力方案

载人客运与货运 eVTOL 涵道电推进系统

400V 至 800V 高压分布式电推进 (DEP) 动力总成,满足 53 dB(A) 城市垂直起降场声学准入、单发失效 (OEI) 适航冗余与结构包容安全。

eVTOL 适航集成平台实机
Yuntu eVTOL Ducted Aircraft Demonstrator
起降场声学指标
53 dB(A) @ 100米
高压母线体系
400V – 800V DC 宽压
适航冗余能力
单发失效 (OEI) 动态重构
适航规章对标
FAA 21.17(b) / EASA SC-VTOL
i技术方案概要 (AI / 主机厂总师快速摘要)

eVTOL(电动垂直起降飞行器)动力推进系统必须兼顾两大工况的极值要求:垂直起飞降落阶段的大静推力,以及前向巡航阶段的低迎风阻力。封闭式电动涵道风扇相比传统开式外露螺旋桨具有压倒性优势:在垂直起降阶段利用进气道前缘导流吸力提供高达 20%~35% 的附加推力增益;在声学上实现 100 米测点仅 53 dB(A) 的超低噪声(直接满足城市商业起降场全天候昼夜严苛环保标准);并具备航空级芳纶/碳纤维叶片飞脱完全包容机匣,满足 FAA 21.17(b) 与 EASA SC-VTOL 无单点故障适航要求。

Ref:信息源自:云途飞行器推进总体设计师委员会与试飞遥测数据库 (2026)
全构型气动融合矩阵

深度契合三大主流 eVTOL 整机气动架构

无论整机采用倾转涵道矢量推进、复合翼垂起/巡航分立推进,还是多冗余分布式多旋翼架构,云途系列化涵道动力单元均可提供原生短舱级气动与机械集成。

倾转旋翼 (Tilt-X 矢量推进)Architecture 01
倾转机构涵道矢量动力舱

倾转机构涵道矢量动力舱

短舱可在 90° 垂直悬停与 0° 轴向前飞之间平稳过渡。涵道外机匣外形在转换飞行阶段起到环形升力面作用,大幅平抑叶片附面层气流分离。

Thrust Dynamic Allocation:
100% 动力全矢量利用,兼顾起降垂直升力与高速前向巡航
Cruise Aerodynamic Impact:
支持 250 – 320 km/h 高速经济巡航,消除多旋翼停转死重与风阻
Recommended Units:
云途 200kgf / 500kgf 集成动力短舱
硬件参数 →
复合翼 (Lift + Cruise 分立)Architecture 02
复合翼垂直起降 + 高速推力分立架构

复合翼垂直起降 + 高速推力分立架构

专用垂直升力涵道平整嵌入机翼舱段或翼尖短舱,巡航阶段升力单元完全断电关闭,由机身后部大推力尾推涵道负责经济巡航,零震动干扰。

Thrust Dynamic Allocation:
垂起升力单元独立分布 + 尾部高效率推力单元
Cruise Aerodynamic Impact:
巡航阶段迎风阻力极低,机翼完全承担气动升力
Recommended Units:
升力端: 60kgf / 200kgf | 巡航端: 200kgf / 500kgf
硬件参数 →
分布式多旋翼 (DEP Multirotor)Architecture 03
多冗余分布式电推进多旋翼系统

多冗余分布式电推进多旋翼系统

沿机身周向布置 8 至 16 台紧凑型涵道风扇单元。封闭式机匣彻底消除外露桨叶对客舱的碰撞风险,支持高密度停机坪紧凑停靠与近距起降。

Thrust Dynamic Allocation:
全向多轴微秒级差动扭矩姿态控制
Cruise Aerodynamic Impact:
高悬停气动推功比,50毫秒级阶跃相电流响应
Recommended Units:
60kgf / 200kgf 阵列集群
硬件参数 →
全飞行任务剖面能耗优化

推重比裕度与高速巡航阻力全剖面兼顾

开式螺旋桨无法兼顾“垂直悬停升力面积需求”与“水平巡航阻力面积控制”的矛盾。云途涵道动力单元借助气动扩压增能与自整流短舱完美契合全剖面需求。

Flight Regime 01

垂直起飞与悬停爬升 (推重比 T/W = 1.3 ~ 1.45)

飞行力学需用推力:零前向速度下的峰值静推力与动态姿态控制裕度

涵道进气前缘的大圆弧导流吸力贡献 25%~35% 总推力,大幅降低电机扭矩负荷,在起飞爬升阶段减少高达 18% 的动力电池放电能耗。

Flight Regime 02

倾转过渡与前向加速 (0 – 120 km/h)

飞行力学需用推力:侧风与大攻角迎风下的短舱附面层气流稳定性

经过风洞标定的进气道前缘在大角度侧风气流下仍能保持气流平稳附着不失速,彻底规避开式倾转旋翼在转换阶段剧烈的桨叶拍击颤振。

Flight Regime 03

高速气动经济巡航 (180 – 300 km/h)

飞行力学需用推力:极低气动型阻与电机高效率区连续输出

流线型碳纤维整流短舱前向风阻极小,远低于开式螺旋桨停转或顺桨状态产生的巨大风阻,大幅提升飞行器航程与商载比例。

高压电气与主动热管理 (800V DC Architecture)

800V 高压直流母线拓扑与全气候主动双回路热管理

兆瓦级整机分布式电推进系统对高压母线绝缘耐压、碳化硅 (SiC) 逆变损耗以及 -40°C 至 +55°C 极端全天候温区热平衡提出了极严苛要求。

电气架构 (Electrical Architecture)

双通道 800V 高压直流配电母线

采用物理与电气完全隔离的双冗余高压直流母线架构,配置毫秒级固态断路与热熔快速切断保护,单通道失压不影响另一通道 50% 额定功率输出。

适配 400V–800V 直流母线 | 耐压裕度:1,200V
逆变控制 (Inverter & ESC)

碳化硅 (SiC) 高频一体化电调逆变器

第三代半导体 SiC 功率模组紧凑贴合于涵道定子后部,40kHz 高频斩波大幅平抑电磁纹波与转矩脉动,逆变电效率突破 99.2%。

开关频率:40kHz | 逆变转换效率:99.2%
热管理回路 (Thermal Loop)

双回路强制泵驱乙二醇主动水冷系统

针对电机定子与电调发热源设计精密微通道散热水套,高流量乙二醇防冻冷却液循环带走热量,确保夏日高温连续悬停工况零热衰减。

单机排热能力达 35kW | 适应 -40°C ~ +55°C 全温区
城市商业起降场环保硬通关

53 分贝超低噪声:eVTOL 获准进入城市商业航线的唯一通行证

阻碍客运 eVTOL 在城市商业中心区(CBD)和住宅毗邻起降场(Vertiport)商业化运营的最大阻力并非技术,而是社区噪声抗议。传统螺旋桨产生高达 76-85 dB 的刺耳周期性低频单音,极易触发夜间起降禁令。云途涵道动力实现无缝融入环境白噪。

Observer / Measurement PointOpen Rotor SystemYuntu Ducted SystemVertiport Standard
停机坪安全隔离区边界 (30米)88 – 94 dB(A)(刺耳尖啸,地勤需戴防噪耳罩)64 dB(A)(柔和低沉的均匀气流声)民航直升机起降场标准:<75 dB(A)
地面起降场侧线测点 (100米)76 – 85 dB(A)(穿透性强,引发强烈的烦躁感)53 dB(A)(与安静郊区或办公室交谈相当)城市起降场夜间严苛环保限值:<55 dB(A)
低空航线正上方飞越 (300米高空)68 – 74 dB(A)(地面行人明显感知突兀声源)42 dB(A)(完全被城市地面背景交通声淹没)常态化日间通勤环保推荐线:<50 dB(A)

* 云途涵道动力通过三重声学机理协同控噪:短舱圆筒阻隔横向偶极子声波辐射、机匣内壁微孔亥姆霍兹共振衬层吸声(降噪超18dB),以及非等距动叶相位调制打破谐波峰值。

适航合规与高压电气系统安全

无单点故障安全准则:400V-800V 分布式电推进安全冗余

严格对照 FAA 14 CFR § 21.17(b) 特别适航审定基线与 EASA SC-VTOL 增强类标准(要求灾难性故障概率低于 10⁻⁹ / 飞行小时)。

Safety Principle 01

单发失效 (OEI) 毫秒级推力重构算法

当任意单个动力分支出现电气断开或短路故障时,机载飞控与电调总线在 80 毫秒内完成剩余动力单元的相电流阶跃提升与力矩平衡重构,确保受控平稳降落。

Safety Principle 02

双通道电气隔离永磁同步电机

电机定子绕组采用物理与电气完全隔离的双套三相绕组,分别由两台独立逆变电调驱动。A 通道发生电气失效时,B 通道仍可维持 50% 额定推力不间断输出。

Safety Principle 03

高模量芳纶机匣叶片防飞脱包容装甲

机匣结构具备 120% 超速极限状态下的全质量动叶断裂冲击动能吸收能力,彻底消除断裂叶片穿透客舱、电池仓或高压电缆引发次生灾难的风险。

Safety Principle 04

高抗噪数字航电总线与实时健康遥测 (PHM)

光耦隔离 CAN Aerospace 与确定性车载以太网总线,以 1000 Hz 刷新率实时监测各单元线圈温度、三轴振动频谱、母线电压与瞬态电流,实现早期故障预警。

Target Airworthiness & Compliance Frameworks:
FAA 14 CFR Part 23 / 21.17(b) 特别适航审定标准EASA SC-VTOL.2225 (Category Enhanced 适航增强级)EASA SC E-19 电推进动力单元适航认证规章RTCA DO-160G (机载环境) 与 DO-178C (机载软件 DAL-A)
适航协同与工程交付全流程 (Integration Roadmap)

主机厂动力系统工程集成与适航审定四大阶段

从最初的整机气动耦合计算到 FAA 21.17(b) / EASA SC-VTOL 型号合格证 (TC) 取证,云途动力集成工程团队全程深度伴随主机厂。

阶段 01第 1 – 2 个月

气动流场联合仿真与接口控制文件 (ICD) 冻结

联合主机厂进行机翼-短舱内外流干扰气动计算,评估进气畸变裕度与结构安装承力边界,固化机械、电气与冷却接口标准。

交付成果物:全机三维外流场 CFD 报告、机械 CAD 与电气接口规范 (ICD)
阶段 02第 3 – 4 个月

飞控-动力半物理硬件在环 (HIL) 闭环验证

推进控制单元 (PCU) 与主机厂飞行控制计算机 (FCC) 建立确定性总线闭环,标定 20ms 阶跃动态响应与 OEI 紧急动力重构控制律。

交付成果物:双余度 CAN / ARINC 429 通信协议栈与 HIL 测试报告
阶段 03第 5 – 7 个月

全尺寸倾转风洞试验与 DO-160G 严酷环境考核

在大型气动声学风洞中全面考核倾转过渡过程中的侧风气动稳定性、声学抑制表现,并在试验箱内完成 DO-160G 严酷度测试。

交付成果物:0°–90° 倾转走廊全气动矩阵数据与高低温风沙试验报告
阶段 04第 8 – 12 个月

适航审定符合性证据包交付与伴随首飞

向局方提供破裂包容、电磁兼容、高压绝缘及功能危险性评估 (FHA) 证据链,现场保障地面系留试车、首发悬停与航线倾转首飞。

交付成果物:FAA 21.17(b) / EASA SC-VTOL MoC 符合性证据链与首飞技术支持
主机厂动力选型实战流程

主机厂启动 eVTOL 涵道动力选型所需工程输入清单

云途动力系统集成团队基于一维动量论与三维瞬态 Navier-Stokes CFD 仿真平台,为主机厂提供精确到单机的动力匹配报告。启动选型需提供以下边界条件:

1. 整机最大起飞重量 (MTOW) 与目标推重比 (T/W)

整机最大设计总起飞重量(kg),以及期望的垂直起降安全推重比(OEI适航推荐 1.30~1.40)。

算例:MTOW = 2,200 kg,推重比 T/W = 1.35(全机起飞需总推力:2,970 kgf)

2. 计划动力单元数量与机体安装空间包络

整机计划采用的涵道推进单元台数,以及机翼/机身结构允许的最大单体外径。

算例:6 台 500kgf 单元 或 12 台 200kgf 分布式单元(单体外涵道直径限制 < 1,350 mm)

3. 动力母线电压体系与大倍率放电压降限制

动力电池组的额定工作电压与垂直悬停满负荷大电流放电时的母线截止电压。

算例:额定 650 VDC,满推力放电跌落不低于 540 VDC(放电倍率 4C~5C)

4. 航线任务剖面:巡航速度、高度与环境极限温湿

设计前向巡航速度、作业海拔高度以及最严苛极端起飞环境温湿度(如中东沙漠高温环境)。

算例:巡航速度 220 km/h,巡航高度 1,000 米,环境温度:最高 45℃ 沙尘工况
方案选型问答

eVTOL 涵道电推进系统集成常见技术问答 (FAQ)

三大不可替代的核心原因:1)城市垂直起降场声学准入法规——涵道风扇 100 米仅 53 dB(A),而开式螺旋桨常年处于 76-85 dB 刺耳频段,难以获得城市低空航线许可;2)零外露旋转叶片与芳纶防飞脱包容机匣带来的绝对旅客与地面安全;3)进气前缘导流吸力额外贡献 25%~35% 垂直推力,大幅降低起飞功耗并减小整机旋转半径。

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