飞机的“神经中枢”如何工作?解密E20 eVTOL飞控系统
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        飞行控制系统是载人eVTOL最核心的机载系统之一,决定了航空器能否按照预定轨迹安全、稳定地飞行。简单来说,飞控系统就像E20 eVTOL的“运动神经中枢”,负责感知航空器状态、处理驾驶员指令,并实时控制航空器完成起飞、悬停、巡航和降落等飞行动作。

        当驾驶员给出操纵指令后,E20 eVTOL的飞控系统会在毫秒级时间内完成控制计算,并调度各执行机构进行控制分配——包括精准地调节电机转速、控制气动舵面偏转角度,从而确保航空器始终按照驾驶员预期的状态稳定飞行。

        本期“一文读懂”,我们将聚焦于E20 eVTOL飞控系统这一核心“神经中枢”,解析其如何构建“更简单、更安全”的飞行控制能力。

       一、 简化操纵

        传统通航飞机大多采用机械操纵系统,驾驶员需要持续进行细微操纵来维持机身平衡,大量精力往往被用于姿态控制本身。长时间飞行过程中,高负荷操纵不仅容易产生疲劳,也会增大飞行安全风险。

        E20 eVTOL采用全权限电传飞控系统,在保持与现有航空器运行逻辑相近的基础上,具备SVO 1(Simplified Vehicle Operation Level 1)辅助能力,使飞行操纵更加简易与直观。在驾驶员始终保持最终控制权的前提下,飞控系统可自动完成姿态稳定、扰动修正、高度和位置保持等基础飞行控制任务,从而显著降低操纵负担,将驾驶员从低级别飞行操纵任务中解放出来,可以将更多注意力集中在态势感知、航线管理与飞行决策中,保持驾驶员情景意识,提升安全性与飞行体验。

        实现这一能力的背后,离不开三项核心技术支撑

① 大飞机同源电传飞控

       E20 eVTOL摒弃了传统航空器沉重的机械拉杆与钢索,引入了与民航大飞机同源的全权限电传飞控系统。驾驶员的操作指令以电子信号形式传输至飞控计算机,实现毫秒级响应和更高精度控制,为飞行稳定性和操纵品质提供保障

② 智能保护

        除了精确执行飞行指令,E20 eVTOL飞控系统还具备多重主动保护功能,持续保障航空器处于稳定、安全的飞行状态。

增稳保护:增稳系统如同 “主动减震器”和“稳定兜底器”,通过飞控系统实时感知飞行状态并自动修正舵面,有效抑制振荡、降低外界扰动及过度操纵带来的影响,持续提升飞行稳定性、操纵品质与乘坐舒适性。

包线保护: 飞控系统内置严格的飞行安全边界,系统会实时监测飞行包线,主动保护航空器,帮助航空器始终保持在安全飞行包线内。

③ 化繁为简的一致性操纵

        作为一款兼具垂直起降与固定翼巡航能力的倾转旋翼载人eVTOL,E20 eVTOL需要经历多旋翼形态、固定翼形态和二者之间的过渡形态。

        尽管飞行形态发生改变,驾驶员的操纵方式始终保持一致。整个飞行过程中,相同的操纵输入始终对应相同的飞行响应,无需因飞行形态切换而改变操纵习惯。动力分配、短舱倾转及各动力单元之间的协同控制均由飞控系统自动完成,确保飞行过程平稳顺畅。

        这种“化繁为简”的设计,不仅显著降低了驾驶员的操纵负担,也带来了更加一致的驾驶体验和更高的培训效率,为未来低空出行的规模化奠定了基础。

二、 极致安全

        对于载人航空器而言,安全从来不是附加功能,而是设计的前提。E20 eVTOL飞控系统的安全设计,不仅体现在冗余数量的增加,更体现在从架构层面降低系统性风险。即便在极低概率的故障场景下,系统依然能够保持飞行控制能力,为飞行安全提供多重保障。

 “3+1” 异构冗余飞控架构

        E20 eVTOL采用与大飞机相似的“异构冗余架构”:

        其中,“3”代表三套软硬件完全一致的飞控计算机。飞行过程中,它们会同时进行控制计算并实时交叉校验,一旦其中某一套出现异常,系统能够快速识别并隔离故障。

        其中,“+1”代表一套独立的异构备份系统。它采用与前三套系统不同的芯片架构、操作系统和软件逻辑,能够有效避免同源设计可能带来的共模故障风险。

        简单来说,即使多个同构系统因同一种原因同时出现异常,异构系统依然能够独立接管飞行控制,把飞机带入安全状态。同时,系统具备“两次故障后仍可继续工作”的能力。即使在一次飞行过程中连续出现两次独立故障,飞控系统仍能够保持正常控制功能,确保航空器持续安全飞行。

        E20 eVTOL飞控系统实现了稳定控制、极简操纵与安全冗余的深度融合。在复杂飞行状态下,系统可自动完成姿态控制、动力分配与多执行机构协同,在降低操纵负担的同时提升飞行稳定性与一致性。在具备和大飞机安全性等级相当的安全性等级前提下,让飞行更简单,让出行更安全。

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关于eVTOL

eVTOL(electric Vertical Take-off and Landing),即电动垂直起降飞行器。相比于传统直升机,载人eVTOL纯电驱动无污染、噪声低、更加安全可靠,是一种更符合未来城市空中交通出行的产品。eVTOL是低空经济的核心产品,是战略性新兴产业代表,也是全球竞逐的科技方向。倾转构型eVTOL是目前能源方式下,具备较高商业价值的低空飞行器。相较其他构型,倾转构型eVTOL具有载重比高、飞行速度快、运营效率高、经济价值高等特性,可为乘客节约更多出行时间,提高人们生活品质。

关于时的科技

时的科技(TCab Tech)是国际领先的低空经济科技企业,专注于电动垂直起降飞行器(eVTOL)的自主研发与产业化。公司旗下E20 eVTOL具备高速巡航、大载重、长续航、低成本等核心优势,未来将广泛应用于低空旅游、城市空中出行等多元场景。“时的”寓意“时间的士”,象征以科技重塑时间与空间的边界。公司致力于打造安全、便捷、可持续的空中出行解决方案,构建面向未来的全球智慧交通新生态。

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