模拟机，让不同的eVTOL构型齐头并进

模拟机可以解决两个方面的问题；

一个针对高度创新的eVTOL，支持开展前期的测试和认证；

另一个是针对后期的运营，极大的降低飞行员培训成本；

在eVTOL模拟机方面，全球的领头羊当属CAE；

在中国，从公开层面讲，目前天津安胜是参与最积极的一家模拟机公司。

从模拟机供应商的角度讲；

希望能够用一个平台赋能所有的构型；

让他们齐头并进；

从整机公司的角度讲；

齐头并进，这怎么可以；

因此，也就催生了今天的一个现象；

半合作，半自研；

以及未来更多的模拟仿真测试工程服务公司；

保证这些整机公司之间拥有一定的差异化竞争力。

对于运营阶段的市场份额占比；

基本和早期成功支持的项目有关。

为什么要重视D级模拟机

AAM市场估计到本世纪末将需要60000名飞行员，这将占所有商业飞行员约17%。飞行员培训需求的增加凸显了需要开发高保真飞行模拟机工具。由于电池容量的限制以及广泛采用的单飞行员配置整机设计决策，这导致，高保真飞行模拟机对于培训eVTOL飞行员至关重要。

D级是最高级别的模拟机资格，最具有成本效益。允许飞行员用模拟机小时数取代飞行员型号评定或定期培训所需的大部分飞行时数。这些模拟机也可以用作工程工具，提供一个测试台来开发和测试新技术，如先进的导航和控制系统。在模拟环境中开发这些技术还有一个额外的好处，可以测试飞行中难以或危险再现的特定和关键条件。

与此同时，eVTOL市场和无人机的进步推动了进入市场的大量新构型，这使得开发灵活的整机建模方法成为了一个必要工作。

eVTOL基准模型

CAE试图为eVTOL概念整机仿真开发一个高级模型，该模型需要代表未来预生产的eVTOL整机构型，特别需要关注重量、有效载荷、控制策略和操作能力几个方面。考虑到目前正在开发的eVTOL飞机设计存在重大变化，目标是创建一个新的基准构型，该基准构型需要涵盖矢量推力飞机的一些复杂性，同时也能够展示其多旋翼的能力。

eVTOL建模举例

CAE选择了具有4个固定升力旋翼（后）和4个倾转旋翼（前）的设计，能够实现：垂直起降（VTOL）、悬停飞行、传统翼面起降（CTOL）和翼面巡航飞行，以及从悬停到翼面飞行的过渡。旋翼的建模仅考虑具有短舱位置变化的预定桨距，以最大限度地提高其相对于飞行状态的效率。在翼载飞行状态中，后旋翼收起以最大限度地减少阻力的产生。

飞行控制策略

整机采用了两种主要飞行模式：悬停飞行，支持高达45 kts，翼载飞行，支持在失速速度（75 kts）和最大空速200 kts之间。两种飞行模式之间的转换是完全自动的，以确保成功的机动。

 悬停模式控制类似于四旋翼机，八个旋翼按象限配对，以提供升力和机动性。上图中显示了短舱TILT1、TILT2、TILT3和TILT4在此配置中指向上方（90度）。倾转旋翼（R1、R2、R3和R4）与固定位置旋翼（R5、R6、R7和R8）协同工作，确保在悬停状态下提供必要的垂直升力和可控性。在悬停模式下，飞机起飞/降落不需要专用跑道。

悬停飞行描述

为了在悬停模式下控制飞机，通过旋翼配对以产生差动升力，从而在指令轴上产生转速差。为了控制俯仰轴，前旋翼（R1、R2、R3、R4）与后旋翼（R5、R6、R7、R8）实现分组差动。为了使飞机横滚，左侧旋翼（R1、R2、R5、R6）与右侧旋翼（R3、R4、R7、R8）需要进行分组差动。偏航轴基于相同的分组原理，利用旋翼所需的扭矩来改变飞机的航向。旋翼通过其旋转方向成对，即CW转子（R1、R2、R7、R8）与CCW转子（R3、R4、R5、R6）成对。举例的eVTOL设计在所有短舱处于90度位置的情况下支持高达45kts的垂直起降操作。

翼载飞行模式控制方案与标准固定翼飞机的方案相同，旋翼R1、R2、R3和R4用作一种推进形式，而不是升力。短舱TILT1、TILT2、TILT3和TILT4的旋翼需要保持在水平0度位置。后旋翼收起以最大限度地减少其阻力产生。ELV1/ELV2控制飞机的俯仰，AIL1/AIL2/AIL3/AIL4控制飞机横滚，RUD控制飞机的偏航。在CTOL模式下，飞机需要一条跑道进行起飞和降落。

过渡飞行由电子飞行控制系统（EFCS）处理，飞机状态、旋翼速度、短舱和操控面均需要经过优化配置，保证按照预定义的过渡走廊飞行。旋翼速度Rl至R8和倾转位置以每10海里/小时（从0至90海里/小时）进行建模配平，从而生成运行过渡包线。该包线（灰色区域）的定义是为了确保旋翼速度和飞机控制的稳定性。