Инженеры давно знают: пропеллеры в кольце — так называемые канальные винты — для электрических летающих такси (eVTOL) выгоднее обычных. Они мощнее, тише и безопаснее. Но когда таких винтов несколько, а разбросаны они по всему корпусу, подобрать идеальную схему — задача сложная. Проблема в том, что не было единого способа сравнить разные варианты.

Канальный винт (ducted propeller) — пропеллер, помещенный в кольцеобразный обтекатель. Он не просто крутится, а толкает воздух через узкий канал, что увеличивает тягу и снижает шум.

Команда профессора У нашла решение. Они создали универсальные критерии, основанные на законах сохранения энергии и импульса. Теперь можно точно оценить, какая схема лучше: один канал с одним или двумя винтами, два канала с разным количеством лопастей — и сравнить их честно. Оказалось, разные конфигурации при одинаковой мощности могут давать схожую тягу.

Результаты опубликованы в издании Chinese Journal of Aeronautics.

Но самое интересное — размеры и вес. Расчеты показали: системы с несколькими винтами в одном канале компактнее. Например, если поставить два винта вместо одного, объем сократится на 32%, а масса — на 35%, при той же тяге. Для летающих такси это критично: меньше вес — больше груза или дольше полет.

Еще один важный момент — согласованность вращения. Если винты в одном канале крутятся хаотично, на малых скоростях возникают вредные завихрения. Тяга падает, система теряет стабильность, даже если винты сами по себе мощные. А вот если вращение синхронизировано, воздух течет плавно, энергия не теряется, и общая тяга растет. Это знание поможет оптимизировать управление.

Выводы исследования полезны для всей отрасли. Универсальные критерии позволят сравнивать разные конструкции, а данные о вращении винтов подскажут, как повысить эффективность и стабильность. Дальше команда планирует изучить другие схемы расположения винтов, улучшить алгоритмы вращения и создать новые методы оптимизации. Их цель — сделать городские воздушные перевозки не только реальностью, но и эталоном эффективности и безопасности.

Главная ценность работы — в практическом применении.

• Снижение веса и габаритов на 30–35% без потери тяги — это прорыв для eVTOL. Меньший вес = больше пассажиров или дальность полета.
• Универсальные критерии сравнения помогут инженерам быстрее тестировать прототипы, не тратя время на перерасчеты.
• Контроль вращения винтов предотвратит аварии из-за потери стабильности, что критично для сертификации.

Это не просто теория — это готовые инструменты для индустрии.

Отметим, что исследование опирается на численное моделирование, но реальные условия сложнее: турбулентность, обледенение, неравномерная нагрузка. Без испытаний в аэродинамической трубе или летных тестов данные могут оказаться слишком оптимистичными.

Ранее мы писали, что такое eVTOL и каковы перспективы у технологии.