升力+巡航电动飞行器悬停航路点间的能量最优穿越

先进航空器需要节能的飞行计划才能在经济上可行。本文定义了升力+巡航电动垂直起降（eVTOL）飞行器航路点间的最小能量直接轨迹。能量消耗在考虑模式转换的情况下，针对加速和巡航飞行剖面进行优化。由于eVTOL操作始于悬停并终于悬停以实现垂直起降，因此使用悬停航路点。每种飞行模式的能量消耗建模为空速的函数，为证明多模式穿越的能量最优性提供了基础。风的大小和方向决定了直线穿越的可行性，因为升力+巡航飞行器在悬停时指向相对风向，但也具有最大航向速率约束。通过实验验证的QuadPlane小型eVTOL飞行器在所有飞行模式下的能量和功率使用随空速和加速度的特性被表征。给出了最优QuadPlane穿越。推导了直线QuadPlane穿越的加速度和风约束。结果显示，在具有4 m/s直接侧风的代表性案例研究中，悬停航路点间的最优QuadPlane 500 m穿越比纯垂直飞行穿越节省71%能量。包含进出悬停转换的eVTOL能量最优直接轨迹定义是本工作的创新。未来工作应建模三维飞行和风，并在需要时优化机动基元。