初创公司将磁悬浮技术应用于超静音eVTOL推进系统

美国初创公司 MagLev Aero 已摆脱隐身模式，计划为电动垂直起降飞机开发一种截然不同的推进系统。该公司表示，该系统利用列车中使用的磁悬浮原理，有望实现高效率、低噪音和更高的安全性。

在轨道交通中，磁悬浮（磁悬浮）推进使用电磁铁将火车举起，然后推动并引导火车沿着轨道无摩擦地行驶。MagLev Aero 将直线导轨的原理改编为圆形转子。

• 多叶片转子保证高效率和低噪音
• 集成驱动和悬架提供冗余
• 被动磁轴承提高安全性

总部位于波士顿的 MagLev 由航空航天工程师 Ian Randall 和他的父亲 Rod Randall 共同创立，Rod Randall 是前电信行业高管，现在是 Siris Capital 的执行合伙人和电动汽车制造商 Fisker 的董事会成员。

MagLev 的成立是为了开发一种具有噪音和安全水平的新型推进系统，可以释放电动垂直起降 (eVTOL) 飞机的大众市场潜力。MagLev 董事会主席罗德·兰德尔 (Rod Randall) 表示：“深入社区需要超安静和超安全。”

这家初创公司的 HyperDrive 系统是一个多叶片环形转子，由圆形磁悬浮系统悬挂、引导和轮缘驱动。与传统的直升机旋翼相比，多个薄后掠叶片的形状可提高效率并降低噪音。

“这是分布式电力推进，但推进以高度容错的方式沿圆周分布在圆环周围，可实现超高效率和超低噪音，”Rod Randall 说。

传统的轴驱动旋翼从少量叶片产生升力，这些叶片具有相对较高的厚度、叶尖速度和叶片载荷。转子叶片很长，但空速使内部部分失效，大部分升力产生在外部跨度上。可以通过添加叶片来增加升力，但这会增加所需的功率。

“HyperDrive 仅使用最有效的外叶片部分，可显着增加叶片数量并降低叶尖速度，”Rod Randall 说。

传统旋翼的高叶尖速度和桨叶载荷，以及载荷集中在外跨度上，是直升机噪声的核心机制——稳定和不稳定的桨叶载荷噪声和来自桨叶移动速度的厚度噪声空气。

MagLev 的首席执行官 Ian Randall 说：“这三种机制会产生各种形式的噪音，从而使直升机旋翼本质上很吵，”他指出，多旋翼可以将响亮的声源分解成更多的小声源，但负载仍然集中在提示。

“如果只使用外叶片跨度，我们通常会因为只使用负载最重的部分而受苦，”他说。“但通过我们的架构，我们能够显着增加叶片数量，从而显着降低叶片负载。我们可以对叶片进行整形，以进一步平滑负载，使其没有峰值。”

为了最大限度地减少噪音，叶片设计为在旋转时负载变化最小。“我们有这种大直径、超高坚固性、超慢速转子，叶片可以在其跨度上轻而均匀地加载，并且在旋转时具有非常小的不稳定负载，”Ian Randall 说。

叶片厚度减少了，“但因为我们有更多的叶片，我们可以在更低的转速和叶尖速度下获得相同的升力，从而显着降低噪音，”他指出。

Blade cyclic 和 collective pitch 也被控制，但 MagLev 没有透露如何。“本质上，我们有一个软件定义的十字盘，”Ian Randall 说。

多叶片轮辋由磁轴承支撑。转子中的永磁体使该悬架被动。即使完全停电，“我们所需要的只是转子速度，我们有权力和刚度利用旋转转子中的大量惯性来执行温和的自转，”他说。

可以调整磁力轴承的动力学以抑制振动并提高乘坐质量。这种电动悬架与 HyperDrive 中的电力推进相结合。“所有的电机都是绕线电机，所有的直线电机都是拆线电机。在我们的例子中，它是一个非常高纵横比的电动机，它也提供我们的轴承功能，”Ian Randall 说。

“我们确实可以利用的是将转子分割成高度冗余的分布式电力推进的能力。如果你失去了一两个逆变器，它不会减少为车辆提供升力和控制的叶片数量，”Rod Randall 说，并指出某些 eVTOL 设计中的转子故障需要关闭平衡转子。

MagLev 已获得著名技术投资者的早期支持。该初创公司正致力于飞行一个直径为 1-3 米（3-10 英尺）的原型 HyperDrive 系统。“我们的时间表是，我们将在未来几年内让飞机飞行，”伊恩兰德尔说。

“我们现在的重点是支持推进系统的多叶片转子和电机/轴承系统，”他说。“我们有小型钻机，我们在其中旋转转子并测量推力，验证各个组件并确保它们与我们的模型相匹配。然后我们将进行一些集成测试，这些测试将持续到今年年底。”

任何挑战轴驱动螺旋桨、转子和风扇的推进模式的人都可能受到适当的怀疑。更重要的是，当 MagLev 自己的概念图旨在说明可能性时，也突出了将 HyperDrive 集成到实际设计中的挑战。 

但 MagLev 是推进系统开发商，而不是飞机设计师。“我们相信这可以实现兼具性能和消费者吸引力的飞机工业设计，”Rod Randall 说。“这就是我们很高兴与其他 OEM 合作的原因。我们已经开始与一些人交谈——他们所追求的一些概念和使命是迷人而独特的。”