——水陆空三栖型垂直起落式小型亚音速飞机

　　1.前言

　　在各种飞行器中，最奇特的是直升机。它在空中能自如地向前飞，后退飞，侧着飞，甚至翻筋斗，它可以不需要机场，只要有块小空地，便能起飞降落，并可垂直升降，平稳地悬停在空中！虽有以上优点，但仍有速度低、航程短、可靠性差、噪音大、操纵复杂、事故率高的缺点。这些缺点，特别是速度低，安全性差，是直升机与生俱来的，难以根本改进。因此人们梦想着能设计出新的更好的飞行器以超越直升机。近三年来，我一直留心于此，苦苦思索，先后设计出却又排除了五十多种方案。最终，我设计出下面一个方案——水陆空三栖型垂直起落式小型亚音速飞机，因具有水陆空三栖性，并采用白色的涂装，故命名为“小白龙”号。此机看似简单，实为简洁，并拥有许多优异的性能。例如三栖型垂直起落式设计方案的实用性，亚音速飞机的快速性，能在各种场地起降所具有的广泛适用性，在城市内起降时噪音较小所具有的环保性，机翼及机身对螺旋桨良好的保护作用，发动机发生故障时飞机所具有的安全性，大批量生产所具有的经济性。下文为详细的设计说明。

　　2.设计理念

　　简洁 实用 适用 环保 安全 经济

　　3.具体设计

　　3.1 动力系统

　　在垂尾的顶部，安装1台涡桨发动机，驱动前方的减速器，带动减速器前面的可变距三叶共轴螺旋桨。三者设计成一个整体短舱，可以在垂尾所在的平面内绕垂尾顶部的铰转动(有点类似于V-22的发动机短舱的转动)，以使螺旋桨拉力可由竖直向上逐渐转动至水平向前。由于此螺旋桨直径比直升机旋翼的直径小得多，因而转速快，离心力大，刚性好；又由于其单位面积的推力大，螺旋桨后气流速度大，在低速飞行时迎面气流速度相对要小，故而不同于直升机，而是类似于美国研制的XFY及XFV系列共轴螺旋桨式垂直起落试验机的螺旋桨，它的桨毂处可以不必设立挥舞铰，摆振铰，只需设立变距铰便可。在垂直起降以及低速飞行阶段发动机处于大功率状态，螺旋桨处于大桨距状态；在巡航飞行阶段，发动机处于部分功率状态，螺旋桨处于小桨距状态。

　　欧洲多国联合研制的A400M运输机，其发动机为涡桨发动机，由于采用类似马刀形的后掠桨叶，并采用多桨叶的薄型叶片设计，其巡航速度已经达到780km/h。随着复合材料技术的发展，相信在不久的将来会研制出具有超临界翼型剖面的后掠式薄型叶片。这样，以涡桨发动机为动力的飞机可望达到800km/h以上的巡航速度，成为亚音速飞机。

　　类似图-95轰炸机配备的涡桨发动机的特殊工作原理(可见《航空档案》杂志2007年第四期47页的介绍)，在飞机速度低于800km/h时，发动机处于部分功率状态，主要依靠涡轮驱动螺旋桨旋转来提供拉力，排气推力很少；在飞机速度超过800km/h后，由于螺旋桨效率将逐渐降低，故一方面调整桨距，使螺旋桨接近顺桨状态，以避免螺旋桨桨尖产生激波，减小螺旋桨所受的阻力——螺旋桨的拉力也减小，另一方面，由于燃气对涡轮做功减少，喷管排气速度将会因此增加，喷气推力增大，补偿了螺旋桨拉力的下降(当然，此时可能要增加供油量)，使飞机达到约900km/h的最大飞行速度。

　　另外，从发动机的减速器舱输出一根动力轴。此轴通过离合器(在发动机内部，本图未画出)，沿发动机舱内部下方，传递到发动机舱内的动力输入轴(图5、图6中可由水平改变到竖直位置的那根轴)，经圆锥齿轮将动力输入到发动机与垂尾顶端连接处的中介齿轮(图5、图6中最大的那个，其两侧各有一个圆锥齿轮的扁圆柱形齿轮——本图未画齿廓，只画出锥面示意齿轮齿廓)，然后由中介齿轮传递到垂尾内部的锥齿轮，经轴传递到圆柱斜齿轮，由另一个与之交错排列的圆柱斜齿轮(见图5、图6的左半部分)将动力传递至垂尾下部，经过球形连轴器(图1、图2中传动轴中右边的那个小圆球)传递至机身下方，用四对锥齿轮连接(见图1、图2)，从前起落架舱门上方绕过，将动力传递至球形连轴器(图1图2传动轴中左边的那个小圆球，图3中的圆球)，将动力传递至机头内的可变距涵道螺旋桨。在铰中间安装中介齿轮的方法即“中介齿轮的轴线”与“发动机与垂尾连接处的铰的轴线”位于同一个轴线上，铰在两侧，齿轮在中间(本文未画出)。齿轮后面加装三角形的整流罩。整流罩与发动机舱下部固接在一起，随发动机舱一起转动(见图1、图2中紧靠发动机下部的白色小三角形)——当然，垂尾顶端整流罩后部应该是内部中空的，以便当发动机舱转动时，三角形的整流罩能够切入垂尾顶端的整流罩内，使发动机舱能够顺利转动。这样，输入轴与输出轴因位于中介齿轮的两侧，在发动机舱转动范围达到约八十度时，能够互不干涉，能始终保持传动轴处于传递动力的状态。

　　由此可见，相比于其它的垂直起降飞机，此机的动力/升力系统的设计是很简洁的。

　　3.2　机身布局

　　从前向后，依次为雷达舱，降落伞舱，涵道螺旋桨舱，两排座舱，行李舱(上部)，主起落架舱(下部)。在伞舱下面安装有可变后掠角的鸭翼的中央翼盒。涵道螺旋桨舱上部为向两侧打开的两个舱盖；下部的前半部为向前下方开启的半圆形舱盖，后半部为向两侧开启的两个舱盖。在前排座舱中间的下部有前起落架舱，只有一个舱门，向左下方打开。在行李舱位置处的机身上部安装有后掠的机翼。主起落架舱在机身腹部，舱门为两个，向两侧打开。主起落架舱的后上方，即机身尾部，为面积较大的垂直尾翼。

　　3.3 座舱布局

　　类似于轿车的座位的布局。前后共两排，前排为两个独立的座椅，两座椅间的下方为前起落架舱。后排为连成一体的两个座椅，共四名乘客。(正如现在有车族都会驾车一样，相信随着航空技术的发展，自动驾驶设备的改进，电脑的进步，将来的小型飞机将会像汽车一样容易操纵，普通成年人即可驾驶)仪表板安放在前排两个座椅前的中间，以使前排二人均可看到，二人均可单独操纵飞机。

　　可见，此飞机的实用性很好。

　　3.4 机翼设计

　　采用普通的亚音速飞机常用的梯形机翼，使用亚音速飞机所采用的层流翼型或超临界翼型。上单翼布局，后掠角约30度，有前缘襟翼，后缘襟副翼，机翼可向上折叠。由于机翼折叠后翼尖将靠在垂尾侧面，设置翼梢小翼，将不便于机翼折叠后停靠在垂尾侧面，而且翼梢小翼的综合效益实际上远没有宣传的那么好，故不设置翼梢小翼。在机翼的端部附近，吊挂有细长形的，类似F-80战斗机使用的翼尖油箱。当飞机在水面上漂浮时，油箱还可作为浮筒使用，以保持飞机在横向的稳定性。

　　3.5 鸭翼设计

　　采用具有前后缘襟翼的变后掠式鸭翼，鸭翼可迅速改变后掠角。

　　3.6 垂尾设计

　　主起落架舱的后上方，即机身尾部，为面积较大的垂直尾翼(因为其距离气动中心较近，所以面积较大)。在水平与垂直位置之间转换时的过渡状态，因速度较低，螺旋桨滑流不会对垂尾顶端整流罩产生严重的气动干扰。为降低螺旋桨滑流对方向舵的气动干扰，只在垂尾的中下部设置方向舵。垂尾的上部加长加厚，形成与发动机下部表面圆滑过渡的形状，以容纳垂尾顶端内部的轴与齿轮，同时增加发动机与垂尾连接处的强度与刚度，使发动机与垂尾既能够可靠地连接又能够灵活地转动。

　　3.7 起落架设计

　　采用前三点式起落架，为机腹收放，类似F-16或歼-10的起落架。前起落架支柱高些，主起落架较短，以使机尾高度降低，并可在飞机着陆时使乘客处于近似躺着的状态，减少乘客所受的冲击。由于打开时的起落架结构复杂，本设计在此处又没有什么创新设计，故本设计图只画出了起落架舱，舱门及机轮的大小和位置，而支柱及收放机构的具体结构则从略(可参考F-16或歼-10飞机的起落架结构)。

　　4.各种飞行状态及其相应的设计

　　4.1 地面停放

　　飞机正常着陆后，发动机舱转动到水平位置，并断开离合器，使传动轴及涵道螺旋桨停转。依靠共轴螺旋桨的驱动，飞机可在地面自行移动。到停放位置后，关闭发动机，将共轴螺旋桨的桨叶调整到每排的三个桨叶中有一个处于竖直向下的位置(在设计制造时就要保证此位置可以实现)并锁定，使螺旋桨不能转动，以降低飞机尾部高度，同时防止桨叶被撞坏，或桨叶打到折叠的机翼。类似F-18等舰载战斗机，地面停放后，飞机可折叠机翼，以减小占地面积。

　　4.2 地面起降

　　在垂直起飞与降落的阶段，机身迎角约十度，发动机舱与机身夹角约八十度，即发动机舱处于竖直向上位置。发动机油门开到最大，带动处于大桨距状态的共轴螺旋桨及涵道螺旋桨高速转动。由于此时共轴螺旋桨转动平面距离地面约四米，远远大于一个人的举起手后的高度，因而桨叶不会对周围的人构成危险。涵道螺旋桨处于涵道之中，周围又有舱门及机身，也不会对周围的人构成危险。与V-22机翼处于螺旋桨的滑流中不同，由于共轴螺旋桨在垂尾顶端，远离机翼，且又无平尾，在起降阶段，一方面，共轴螺旋桨的滑流不会与机翼或平尾相互作用而产生复杂的气动干扰；另一方面，由于机翼不阻挡共轴螺旋桨的滑流，共轴螺旋桨的拉力不会降低；再者，共轴螺旋桨及涵道螺旋桨的滑流会被地面反弹，对机翼与机身产生向上的力，使飞机向上的合力增大。涵道螺旋桨单位面积载荷约为600kg，共轴螺旋桨单位面积载荷约为400kg，由于涵道螺旋桨的排气流不易收缩，而共轴螺旋桨因无涵道，排气流将会收缩，因而虽然它们的螺旋桨载荷不同，但它们的排气尾流对地面的冲刷却差不多。这么大的载荷，不会对草地构成严重的冲刷，使飞机可以在草地起降(可参见《垂直起落飞机设计》书中的介绍)。共轴螺旋桨拉力占五分之四，涵道螺旋桨拉力占五分之一(二者拉力不同，也许会使俯仰控制系统软、硬件的设计比较复杂)，具体拉力分配可通过调节二者各自的不同桨距来实现。由于本机重心在机翼根部后缘附近，在机身后部，比一般飞机的重心位置偏后，距共轴螺旋桨近，距涵道螺旋桨则远得多，因而，当飞机以机身上仰十度垂直起降时，两个螺旋桨的拉力对重心的力矩能够抵消，拉力的合力与重力能够平衡。

　　4.3 水面停放

　　当飞机在水面上漂浮时，油箱可作为浮筒使用，以保持飞机横向的稳定；由于机身后部较重，后部将会吃水较深，而飞机的头部将抬起。因此，涵道螺旋桨及其进气口将不会被淹没，而是处于水面之上。

　　4.4 水面起降

　　由上文所述可知，在水面上停放时，涵道螺旋桨及其进气口将处于水面之上，能够正常工作。由于涵道螺旋桨的两个上舱盖向两侧上方打开，前部有伸出的机头，后部为机身；三个下舱盖向两侧及前方打开，不易吸入其自身的排气，故而不易吸入排气流中携带的水珠。这样，涵道螺旋桨在旋转时，便不会被其排气流裹携的水珠严重干扰而不能正常工作。尾部的共轴螺旋桨在垂尾之上，一方面，排气流循环空间大，发动机重新吸入的自身排出的废气将很少，另一方面，发动机也不会大量吸入其排气流裹携的水珠，以致于不能正常工作。发动机的进气口远离水面，吸入的水珠不会比飞机在下雨时起降吸入的水珠多。当然，吸入少量的水珠，还是有好处的，特别是在天气炎热的时候。因为，吸入少量的水珠，水会在发动机内蒸发成气态，会降低压气机内气体的温度，减少压缩后气体的温度，减少压缩功；会降低涡轮进口的温度，增加涡轮叶片的工作寿命；会稍微增加发动机的排气推力( “鹞”式垂直起降战斗机便带有发动机喷水系统，以增加发动机的推力)；会降低发动机的排气温度。因而此飞机也可在湖泊与江河的水面上安全垂直起降(与水上飞机不同，此飞机是在水面垂直起降，而非水上飞机的滑行起降。水上滑行时机身与水之间会产生吸力，故而需要台阶型的机身以减少吸力。此机在水面垂直起降，不会产生吸力，故不需要台阶型的机身。)，大大增加了飞机的使用范围，使该机成为真正的水陆空三栖型垂直起落式飞机。

　　4.5 空中飞行

　　在低速过渡阶段，类似V-22发动机短舱的转动，垂尾顶端的发动机短舱由竖直向上的位置逐渐向水平向前的位置转动。在此阶段，一方面，螺旋桨对处于其前方的后掠机翼上方的气流产生吸力，使机翼上方的气流在机翼处于大迎角时不易因气流分离而失速，有利于降低飞机的最小平飞速度，从而使过渡阶段更安全；另一方面，由于螺旋桨排气的滑流不会与机翼和平尾相互作用，故不会产生复杂的气动干扰而引起整机俯仰力矩的波动。在过渡状态，与发动机短舱一体的共轴螺旋桨，其拉力向前的分量提供飞机前进的水平拉力。此水平拉力使飞机速度逐渐增加，同时，飞机的机翼与鸭翼将产生越来越多的升力；共轴螺旋桨产生的拉力在竖直方向的分量提供向上的拉力，但随着速度的增加，发动机短舱逐渐转动至水平位置，拉力在竖直方向的分量也逐渐减少，其逐渐减少的向上的拉力由逐渐增加的机翼升力补偿，以使飞机向上的合力不会减少。涵道螺旋桨仍继续工作，提供向上的拉力。但随着速度的增加，但其桨距逐渐减少，其逐渐减少的拉力由逐渐增加的鸭翼的升力来补偿。共轴螺旋桨拉力的竖直分量，涵道螺旋桨的拉力，鸭翼的升力，机翼的升力——此四个力共同作用，提供向上的合力以平衡飞机的重力。由于发动机短舱的倾角可改变，共轴螺旋桨的桨距可调节，故共轴螺旋桨的拉力在竖直方向的分量可调节；涵道螺旋桨的桨距可变，故涵道螺旋桨的拉力可调节；鸭翼的后掠角可变，鸭翼的迎角随机身迎角而变，鸭翼的襟翼可收放，故鸭翼升力的大小及位置可变；机翼的襟翼可收放，其迎角又随机身迎角而变，故机翼的升力及位置可变。四个产生竖直方向的力的部件，其位置各不相同，故可在向上的，平衡重力的合力总数值基本不变的前提下，通过自动控制系统，调节这四个力的大小及位置，使它们对重心的俯仰力矩为零。

　　在巡航阶段，共轴螺旋桨处于小桨距状态，且转向水平向前的位置，并锁定。离合器断开，传动轴停止转动，涵道螺旋桨停止运转，其舱门也已关闭。由于此时共轴螺旋桨在翼根后部的机身上方转动，一方面，螺旋桨对处于其前方的后掠机翼上方的气流产生吸力，使翼上气流密度减小，有利于增大机翼升力，另一方面，后掠机翼与机身可对螺旋桨的噪音起到部分屏蔽的作用，使其传向下方的噪音大大降低，减少了对地面的噪音污染。由于共轴螺旋桨在垂尾上方，因而其拉力对重心处形成低头力矩(虽此机的发动机因功率大而重量大，使尾部较重)，为解决此问题，将机翼布置得比一般的鸭翼布局后置发动机的飞机(可参考《世界飞机手册(2000年版)》479页的jetcruizer500公务机的三面图)的机翼位置稍前些，其升力将对重心形成抬头力矩，以抵消低头力矩。变后掠鸭翼可迅速改变后掠角，以消除巡航时螺旋桨拉力变动产生的力矩。如需加速飞行，则加大油门，如上文所述，同时增大螺旋桨的桨距，降低转速；增加喷管排气速度，增大喷气推力，使飞机的总推进力增加。

　　5.性能设计

　　5.1 适用性设计

　　共轴式螺旋桨不会对机身产生扭矩，飞机运动方向改变时不会产生进动，操纵方便；同时，其排气气流对称，因此便于驾驶飞机及设计自动控制软件。由于使用螺旋桨提供升力，与依靠喷气发动机提供升力的F-35垂直起落战斗机不同，不需要在机翼下专门设计两个控制滚转的喷嘴，减少了设计与控制的复杂性。发动机排气比螺旋桨排气的空气流量小得多，不会产生发动机将自己的排气重新大量吸入的危险情况。发动机排气温度低，排气速度也小，因此此飞机可在草地或水面起降。在起降时，此飞机的发动机进气口位置高，当在地面起降时，不易吸入地面上被气流吹起的固体颗粒，发动机不会因此而发生磨损甚至空中停车；当在水面起降时，不会大量吸入被气流吹起的水珠，减少了发动机发生危险的可能性。

　　5.2 环保性设计

　　在起降阶段，相对于喷气发动机，螺旋桨的桨盘荷载小得多，排气速度小，故有可能降低噪音。巡航飞行时，后掠机翼与机身可对螺旋桨的噪音起到部分屏蔽的作用，使其传向下方的噪音大大降低，减少了对地面的噪音污染。由于此螺旋桨叶片较多，每个叶片的负载小，使得螺旋桨的噪音小，再加上此螺旋桨驱动功率不是很大，也有利于降低噪音。这样，噪音小所具有的环保性，加上下文所述的安全性，此飞机便可以在城市内的空旷地带起降。

　　5.3 安全性设计

　　由于在地面上垂直起降时，共轴螺旋桨转动平面距离地面约四米，远远大于一个人的举起手后的高度，因而桨叶不会对周围的人构成危险。涵道螺旋桨处于涵道之中，周围又有舱门及机身，也不会对周围的人构成危险。普通的直升机及倾转旋翼机的螺旋桨很大，易被周围的建筑物或架空输电线等物体碰坏而失去升力，发生机坠人亡的灾难性事故。此机前面为涵道螺旋桨，不会打到周围物体。后面虽为裸露的共轴螺旋桨，但螺旋桨的前面为机身及宽大的机翼，侧面为后掠的机翼及油箱。在前面及两侧，当发生碰撞时，将碰到机身及后掠机翼，仅仅使机翼或机身变形；而不会碰到共轴螺旋桨，故而不会发生机坠人亡的灾难性事故。此设计使机身及机翼具有“舍车保帅”的功能。当需要向后飞行时，可以通过在空中低速盘旋(从而盘旋半径很小)半周，然后朝 “前方”飞行来实现。由于不是直接后退飞行，共轴螺旋桨后方虽不像前方及两侧那样有机身及机翼的保护，桨叶也不会被周围的建筑物或架空输电线等物体碰坏，使飞机失去升力，发生机坠人亡的灾难性事故。另外，由于采用纵列式螺旋桨的布局，全机允许的重心变化范围比横列式螺旋桨的大，方便对机身的配平与飞机的操纵。

　　在飞行过程中，若发动机失去动力，两台螺旋桨将失去拉力，由于重心在机翼之后，飞机将以尾部朝下的大攻角姿态下落。此时降落伞舱在机身上方，由于远离以风车状态旋转的共轴螺旋桨及处于反向气流吹动状态的涵道螺旋桨，降落伞将很容易安全地弹出并打开，使飞机缓慢地下降。在下降时，螺旋桨均自动调节成顺桨状态并刹车，使桨叶停转，防止着地时螺旋桨撞坏后乱飞伤人。在落地时，垂尾顶端将先触地。相对于垂尾顶端，由于重心在机身侧而非在发动机侧，故随后在垂尾所在的平面内，全机将会发生转动，使机尾触地，然后主起落架着地，最后前起落架着地。由于着地时是依靠机身尾部逐级触地而减速的，且着地时起落架也起到一定的缓冲作用，故减速时的加速度小；又由于最终着地时，乘客以通常的头在上方的乘坐姿态着地，因而着地时不会对乘客造成严重伤害，飞机耐坠性好。

　　可见，与直升机相比，此机的安全性很好。

　　6.使用范围

　　此机设计正常航程2000千米，最大航程3000千米，相当于区域航空的范围。

　　在中国东部，美国东部，西欧，东欧，前苏联西部，印度等这些经济发达的地方，区域内部人员流动很频繁，显然需要一种方便，快速且及时的交通工具，用此种飞机作为交通工具，既可在城市里垂直起降，又可以高速飞行，能够大大节省时间，是一个很好的选择。

　　另一方面，在那些地区间人员流量少的地区，例如中国西北部，中亚，阿拉伯国家地区，美国西部，加勒比海地区等。若使用陆路交通，成本大，运量小，速度慢，不适合未来社会发展的需要。而此飞机可在草地或水面垂直起降，乘员少，像轿车一样机动灵活，速度又快得多，十分适合在这类地区使用。

　　7.生产制造

　　由于简洁，实用，环保，安全，将会有大量的购买者。此机与轿车的尺寸与重量相似，可以采用轿车的现代流水线生产技术大量生产，大大降低整机的造价，从而经济性好。

　　8.主要性能指标

　　巡航速度：800km/h

　　最大速度：900km/h

　　巡航高度：10 km

　　爬升时间：约5分钟

　　正常航程：2000 km

　　最大航程：3000 km

　　最大起飞重量：2500kg

　　座位数量：4个

　　发动机额定功率：1500 kw

　　载油量：200L

　　巡航油耗：50 L/h

　　降落伞质量：80kg(参考中国神舟系列飞船降落伞的质量)

　　紧急伞降速度：小于10m/s

　　尺寸数据

　　飞行时：

　　机长：7 m

　　机高：4m

　　翼展：8m

　　折叠后：

　　机长：7 m

　　机高：4m

　　翼展：4m

　　螺旋桨数据：共轴螺旋桨直径：2.8m

　　单位面积拉力：400kg

　　涵道螺旋桨直径：1.2 m

　　单位面积拉力：600kg

　　最大总拉力(垂直起飞时)：3000 kg

　　9.彩图说明：

　　考虑到此款飞机有垂直起降与水平飞行两个最重要的状态，二者的结构有所不同，故打印了四张图纸。两张为飞机处于垂直起落状态的图纸，一为立体图，一为三视图。另两张为巡航飞行状态的图纸，一为立体图，一为三视图。

　　考虑到美观的要求，机翼折叠处的缝隙以及机翼上的襟翼(襟副翼)缝隙未画出，鸭翼上的襟翼缝隙未画出，垂尾的方向舵前缘缝隙亦未画出。在插图的图8及图9中，有这些缝隙分布图。

　　10.未来交通展望

　　首先，请看各种交通工具的最新发展：

　　汽车：

　　2006年，设计平均运送速度28公里/小时的杭州快速公交一号线正式开通。东起杭州下沙高教东区，西至黄龙公交中心站，全长28公里。

　　2005年，锂离子电池提供动力的电动公交车，投放北京公交121线路，这标志着我国首支电动公交车队正式投入运营。此车最高车速可达每小时80公里，完全充电后可连续行驶300公里。

　　2005年，日本三菱公司推出了属于世界首创的交流电动轮轿车。空车重量只有1.15吨，每次充电可行驶150公里，最高时速150公里每小时。

　　列车：

　　2002年，上海商业化运营的常导吸引式磁悬浮列车系统建成并投入使用。运营速度430km/h，并在2003年创造了501km/h的世界纪录！

　　2003年，日本超导排斥式磁浮试验列车达到了581 km/h的速度。

　　2007年，法国V150轮轨式试验列车达到了574.8 km/h的速度。

　　飞行器：

　　2005年，美国的MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机被批准进入全速生产阶段，从而结束了该机为期十八年的试验，进入部队服役。它可以垂直起飞降落，并可达到550 km/h的巡航速度。

　　2004年3月27日，美国宇航局研制的带有超燃冲压发动机的，使用液氢作燃料的X-43A高超音速飞行验证机达到6.8马赫的速度。同年11月16日，速度再次刷新，达到9.8马赫(约每秒飞行3千米)，飞行高度约3万米。

　　……

　　看着上面这些令人眼花缭乱的速度记录，你会想些什么?

　　随着经济的发展，人们对交通工具的速度也提出了越来越高的要求。而随着技术的进步，交通工具的速度也越来越快。带着对未来交通的美好憧憬，我浮想联翩，头脑中逐渐冒出了一幅未来的交通图。以中国为列，分述如下：

　　在农村无论是平原还是山区，由于中国的城市化，人口将会很少，农村将基本上是大农场，农村也将只剩下农场的工作人员。由于周围基本是田野，山林，河流，且又往往距离城市较远，故对于农村的交通，倾转旋翼机是最合适的，它不需要公路，而是在空中飞行，可越过地面的树林，电线，山峰等障碍，燃料消耗少，航程远，速度快，可随时在草地垂直起降。而且，随着技术的成熟，其价格将会大大降低，安全性将会变好，大农场将会能用得起这种交通工具的。

　　对于县城一级的小城市，市内及市郊私人交通工具为电动自行车、电动汽车、出租电动汽车。公共交通则为行驶在公交专用车道上的快速电动公交车。推广快速电动公交车是因为它速度快且发动机噪音低。当然，为方便充电，需每隔几百米就设立一个这些车辆所用电池的电池换用店。当电动车辆电池中的电快耗尽时，驾驶员便行驶到这些店门口，由店中的专业工作人员使用专用工具，迅速地为车辆换上店中已经充满电的电池，把耗尽电的电池回收充电，并收取一定的费用。由于小城市市区方圆只有几公里，而这些交通工具的平均运营时速在二十公里以上，故只须十几分钟的时间，这些车辆便可穿城而过。由于以上均是电动车辆，不存在环境污染的问题。

　　大中城市内及其郊区，如地级和省级市。私人交通可用电动自行车、电动汽车。公共交通一般为快速电动公交车。同样，需每隔几百米就设立一个这些车辆所用电池的电池换用店。另外，可在人流量大的路线上建造最高时速达二百公里的常导磁浮轻轨或常导磁浮式地铁。正如赵忠贤院士所述，在市区推广常导磁浮列车，是因为它与电动机牵引的轮轨列车不同，在二百公里时速以下时噪音极低，非常适合在市区使用。而超导排斥式磁浮列车在低速时需要车轮，显然不适用，而且不用它还可以避免强磁场对周围环境的磁污染。由于地铁站的出口间距较远，为方便出地铁站后的短途交通，可像北京那样，在各个地铁站的出口旁，均设置一个公用自行车场。人们只要办卡并交纳一定的押金，在任意一个公用自行车场的刷卡机上刷卡扣取使用费后，便可骑走此地的自行车，并可在任何一个公用自行车场归还车辆。由于市内磁浮车辆平均运营速度预计可达五十公里以上，半小时内便可横穿市区，缩短了人们在市区内部移动的时间。

　　大中小城市之间，即省内距离的省级市、地级市及县城之间的交通，可采用最高运营时速达五百公里以上的超高速轮轨列车或磁浮列车。由于经过大中小城市时均要减速以便停靠车站，故列车在经过市区时已经减速，再加上可在线路两旁建造隔音墙，故对市区的噪音污染不大。在野外，由于随着中国的城市化，农村人口将会很少，野外将基本是田野，山林，再加上随着技术的进步，铁路噪音也会减弱，故野外的噪音污染影响也将不大。在规划时，为发挥最大作用，需要全国统一考虑，把这个等级的线路规划为全国各地中等城市间相连成网状的结构，使地级市及省级市处于线路的交叉点。另外，在连接地级市的线路沿途经过的小城市，即县城也设立车站。这样，无论是在省内，还是在省份相邻的省界两侧的中小城市之间旅行，均方便快捷。在海峡处，可建造海底隧道，通行超高速轮轨列车或常导磁浮列车，使海峡不再遥远。

　　在大城市之间，除采用上文所述的列车外，还可建造只在省会一级的大城市停靠的列车。它在陆地上建造的密封真空隧道，乘客在列车的密封舱内部乘坐，采用在真空隧道内行驶的超导磁浮列车。在车站，当列车停稳后，通过使用装在车站的，类似宇宙飞船连接到空间站上时先对接后打开门的对接设备，形成由外界(车站)连接到列车密封舱内的通道，使乘客进出列车。在真空隧道中行驶，时速可达两千千米以上，由于省级城市间距在三百公里以上，故列车不必在很短的距离内就停靠，可比上一段所述的列车舒适得多。列车平均运营时速可达两千公里，大大减少了大城市之间的旅行时间，方便了省会城市之间的交通，使中国的大城市仿佛就是一个城市。另外，在隔海的相距好几百公里至一两千公里的处于不同陆地上的大中城市间，可用两马赫超音速客机使彼此连接起来。

　　在中国东部，美国东部，西欧，东欧，前苏联西部，印度等这些经济发达的地方，区域内部人员流动很频繁，显然需要一种方便，快速且及时的私人交通工具(而非公共交通工具)，用本文设计的飞机作为交通工具，既可在城市里垂直起降，又可以高速飞行，能够大大节省时间，是一个很好的选择。另一方面，在那些地区间人员流量少的地区，例如中国西北部，中亚，阿拉伯国家地区，美国西部，加勒比海地区等。若使用陆路交通，成本大，运量小，速度慢，不适合未来社会发展，需要小型的快速交通工具。用本文设计的此款飞机可在草地或水面垂直起降，乘员少，像轿车一样机动灵活，速度又快得多，十分适合在这类地区使用。

　　翻开世界地图，可以看到，人口密度大的地区，主要是东亚的东半部，东南亚西半部，南亚，两河流域及其周围，欧洲，美国东部，中美洲，南美洲沿海地区，非洲的中部，可谓是呈地区分布。这些区域以及其他人口较多的区域的内部交通，以上几种交通方式已经足够用了。但还需要把这些区域之间连接起来。对于这种洲际间的交通，可采用十马赫高超音速洲际大飞机。虽然高超音速飞行阻力很大，但由于此时推进效率大大提高，再加上此时使用高热值的液氢作燃料，航程可达两万公里以上，是完全能够实现洲际飞行的。陆地上，每隔约一千公里设立一个大型机场，且位于超高速的磁浮路或轮轨线路旁边，并设立一个转乘飞机专用的车站。这样，可在两小时的时间里在全球的任何大城市间完成旅行。

　　为了实现快速旅行并减少检票时间，公共交通均使用公交、地铁、超高速列车一卡通，以实现自动化，取消排队等候。另外， 国土小的国家间可成立互信联盟，以减少检查护照及签证时间。

　　对于旅行速度，步行约为每小时4千米，快速公交车、汽车(市区行驶)可达每小时20千米以上，磁浮地铁或轻轨可达每小时80千米，超高速列车可达每小时400千米，真空隧道超导磁浮列车、两马赫超音速客机可达每小时2000千米，十马赫高超音速洲际大飞机可达每小时10000千米。这些速度数值恰巧呈公比约为五的等比数列，还是挺有趣的。

　　真希望这一天早日到来！

　　11.致谢

　　三年来，在闲暇时光中，我漫步于南京航空航天大学图书馆，新华书店，南京书城，南京图书馆，金陵图书馆书的海洋里，阅读了大量航空方面的书籍期刊，在此对上述单位工作的人员表示感谢。由于本文不是专业论文，在此不再一一列举所参考的大量书籍、期刊的名称，敬请谅解。

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