低空经济eVTOL航空器技术路线、气动设计仿真与风洞试验前瞻

导读：2025 年 1 月，重庆大学国家卓越工程师学院无人机技术实验室团队与重庆朗萨航空产业集团有限公司联合研制的卓越 3 号（ZY－3）倾转涵道构型 eVTOL 原理样机，在明月湖成功完成首飞，实现了旋翼、固定翼自由切换。

该无人机技术实验室自去年10月开始，历经市场调研、设计、仿真等多个环节，仅3个月就实现了两架原理样机的技术迭代。该机型在起飞和降落时采用旋翼模式实现垂直起降，达到一定高度后，旋翼倾转为固定翼模式，用于高速巡航飞行，兼具旋翼机灵活性与固定翼飞机的速度和航程优势。此次首飞成功，标志着项目组在倾转涵道构型 eVTOL 的总体、气动、飞控与结构等关键技术上取得重大突破，为后续工程样机开发筑牢了根基 。

5月11日20时，仿真秀主办的2025低空经济设计仿真 主题月线上讲座将在直播间为航空、机械、土木、汽车、交通等领域设计研发工程师，从事航空器设计相关的研究人员，从事气动设计的工程师和低空经济从业者带来《eVTOL航空器技术路线、气动设计仿真与风洞试验》线上公开课，欢迎报名，详情间后文。

近年来，随着城市交通拥堵问题日益严重，人们对于高效、便捷出行方式的需求愈发迫切。电动垂直起降航空器（eVTOL）应运而生，成为解决城市空中交通难题的热门方案。它融合了直升机垂直起降的灵活性与固定翼飞机高速巡航的高效性，同时以电力驱动，更加环保。今天，我们就来深入了解一下 eVTOL 航空器的技术路线、气动设计仿真以及风洞试验。

一、eVTOL航空器技术路线

目前，载人 eVTOL 领域主要存在三种技术路线，分别是多旋翼、复合翼和倾转旋翼，它们各有特点，研发难度也依次递增。

1、多旋翼构型

多旋翼构型的 eVTOL 没有机翼，在整个飞行阶段完全依赖多个旋翼输出动力来提供升力和前进的动力。这种构型的优点是结构相对简单，控制较为直接，且具有良好的悬停性能。不过，它也存在明显的短板，飞行速度较低，航程有限，巡航时速不高。这使得它的商业应用场景主要局限于特定场景，如城市内的短距离运输、低空旅游观光等。例如，一些旅游景区会采用多旋翼 eVTOL 搭载游客进行低空观光飞行，让游客从空中欣赏独特的风景。但由于其续航和速度的限制，很难实现长距离、高效率的人员或物资运输。

就在刚刚过去的五一假期，“贵州文旅观光飞行展演” 于 5 月 1 日至 5 月 5 日在贵州省安顺市黄果树大瀑布前盛大举行，这是黄果树大瀑布首次开展 eVTOL 低空观光飞行活动。展演中的 EH216 - S 无人驾驶航空器吸引了众多目光，其最高时速可达 130 公里，单次飞行最长里程 30 公里，纯电驱动系统实现零排放、低噪音，为游客带来了全新的体验。游客王欢兴奋地表示：“还是第一次看到这种载人的无人驾驶航空器，视觉冲击力太强了，新奇又震撼。全景舷窗能无遮挡地看到黄果树大瀑布的壮美，更好领略贵州独特的自然风光。” 此次活动不仅为游客提供了新的旅游体验，也展示了 eVTOL 在旅游领域的应用潜力。

 EH216 - S 无人驾驶航空器

2、复合翼构型

复合翼构型的 eVTOL 从垂直上升到水平推进拥有两套动力系统。在垂直起降阶段，一部分旋翼负责提供升力；而在巡航阶段，则由另一部分旋翼提供拉力，此时垂直升力系统处于闲置状态。这种构型使用的电机数量较多，导致载重比较低，成本相对较高。复合翼构型在一定程度上兼顾了垂直起降和巡航的需求，但其设计和系统协调较为复杂。在一些需要在不同飞行阶段切换动力系统的应用场景中，如特定区域内的快速运输任务，复合翼构型可以发挥其优势。然而，由于其自身的局限性，在大规模、高效率的空中交通应用中，仍面临挑战。

卓越 3 号无人机

3、倾转旋翼构型

倾转旋翼构型融合了多旋翼和固定翼的功能，旋翼既可以在垂直起降时提供升力，又能在巡航阶段作为推力来源。它飞行速度快、载重比高，整机性价比高，并且适航条款相对清晰，具有较好的运营经济性，在未来商业场景中展现出显著的优势。全球排名前 10 的 eVTOL 研发企业中，有 7 家选择了倾转旋翼构型。像沃飞长空的 AE200 就采用了这种构型，通过严格的系统工程方法，攻克了诸多核心关键技术，完成了全尺寸、全重量、全包线倾转过渡等系列飞行试验所有科目，为该构型的实际应用奠定了坚实基础。

倾转旋翼构型在长距离、大运量的城市间空中交通以及紧急救援等领域具有巨大的应用潜力，有望成为未来 eVTOL 航空器的主流技术路线。

倾转旋翼无人机仿真三大关键技术

二、气动设计仿真助力 eVTOL 优化

气动设计对于 eVTOL 航空器的性能至关重要，它直接影响着飞行器的升力、阻力、稳定性和操纵性等关键指标。而随着计算机技术的飞速发展，气动设计仿真成为了 eVTOL 研发过程中不可或缺的工具。

在 eVTOL 的气动设计仿真中，工程师们首先会建立精确的三维模型，包括飞行器的外形、机翼、旋翼等各个部件。然后，利用计算流体力学（CFD）方法，模拟飞行器在不同飞行状态下（如垂直起降、巡航、悬停等）周围的气流流动情况。通过对气流压力、速度等参数的分析，评估飞行器的气动性能。

以悬停状态为例，仿真可以帮助工程师了解旋翼下方的气流分布，优化旋翼的形状和角度，以提高悬停时的升力效率，减少能量消耗。在巡航状态下，通过仿真分析飞行器的整体气动外形，调整机翼的后掠角、机身的细长比等参数，降低飞行阻力，提高飞行速度和续航里程。

2024珠海航展镧影R6000飞行器—倾转旋翼设计仿真难吗

气动设计仿真还可以进行多方案对比。研发团队可以根据不同的设计思路，建立多种气动布局方案的模型，通过仿真快速评估各个方案的优劣，从而筛选出最具潜力的设计方案，大大缩短了研发周期，降低了研发成本。例如，在设计一款新型 eVTOL 时，可能会提出几种不同的机翼与旋翼组合方式，通过仿真可以直观地看到每种方案在不同飞行条件下的性能表现，进而确定最佳设计。

三、风洞试验：验证与优化的关键环节

尽管气动设计仿真能够提供大量有价值的信息，但风洞试验仍然是 eVTOL 航空器研发过程中不可替代的关键环节。风洞试验是在地面上模拟飞行器飞行时的气流环境，通过对真实模型的测试，获取准确的气动数据。

在风洞试验中，首先要制作高精度的 eVTOL 模型，模型的尺寸、外形以及各个部件的细节都要与实际设计尽可能一致。然后，将模型安装在风洞的试验段内，通过调节风洞的风速、风向等参数，模拟飞行器在不同飞行状态下的气流条件。

风洞试验可以测量模型在不同气流条件下受到的升力、阻力、力矩等气动载荷，这些数据是对气动设计仿真结果的直接验证。如果试验数据与仿真结果存在较大偏差，研发团队就需要重新审视设计方案，分析原因，进行优化改进。例如，如果在风洞试验中发现模型在某一特定飞行状态下的阻力过大，可能需要对飞行器的外形进行微调，或者优化某些部件的设计，然后再次进行试验验证，直到达到预期的气动性能指标。

风洞试验还可以用于探索新的气动设计理念和技术。通过在风洞中进行各种创新性的试验，研发人员有可能发现一些在理论分析和仿真中未被揭示的气动现象和规律，为 eVTOL 的气动设计提供新的思路和方法。例如，尝试不同的机翼表面处理方式，或者采用新型的旋翼设计，观察其在风洞中的气动性能表现，为进一步提升 eVTOL 的性能开辟新途径。

四、eVTOL航空器线上公开课

在低空经济蓬勃发展的时代背景下，电动垂直起降（eVTOL）航空器作为新兴领域的核心装备，正重塑未来空中交通格局。2025年仿真秀主办低空经济设计仿真 主题月第一期讲座将邀请仿真秀专栏作者做《eVTOL航空器技术路线、气动设计仿真与风洞试验》线上公开课。

以下是直播具体安排：

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