设计名称：空中的士设计

　　作 者： 肖 鑫

　　指导老师：朱嗣惠、童惠泉、彭承明、刘岳雄

　　空中的士设计方案

　　在1903年莱特兄弟发明的飞机升空后，会飞的汽车便成为当时一些思想开放的人追逐的梦想。

　　美国专利商标局里至今还保存着近80种飞行汽车的发明资料。美国正在实施航运三个梯次的尝试，前两个梯次分别为大型客机和中型客机，第三个层次为适合以家庭为单位(3人左右)的小型飞机，虽然发展状况还有待考察，但家庭航空时代已出现雏形。

　　我国在飞行汽车和小型飞机方面还有许多方面,需要借鉴；自主创新的设计很少,因此提出了这个微型喷气式客机“空中

　　1基本数据

　　机长：5/6米

　　翼展：5/6米

　　机高：2/2.5米

　　最高飞行时速：650公里/小时

　　实用升限：6000米

　　最大起飞重量：3000千克

　　最大垂直起飞重量：2300千克

　　最大载量：1000千克

　　最高时速：650公里/小时

　　巡航速度：450公里/小时

　　最大上升速度：1600米/分钟

　　最远飞行距离：约2000公里

　　空重：1300千克

　　座位：2/4座

　　机舱长、宽：2x1.75米

　　油耗量：0.15/0.20升/公里

　　所需停车场面积：长、宽各8米

　　救生设备：防护气囊、弹射座舱、救生伞

　　1.1空中的士设计的三视图 　

　　整机正视效果图

　　整机后视效果图

　　整机俯视效果图

　　摘要：

　　这是一种垂直/短距起落微型喷气式客机的概念设计。

　　作为未来家庭和商务空中飞行器的合理想象，它载客2～4人，采用喷气反作用控制系统。它的发动机是可按驾驶员的意愿转动，能水平状态向上转动60度，向下转动90度，向左，右转动10度。进气道在机身两侧及上方，有利于发动机运行时的空气流通。小机翼可折变收入机身,全机采用碳纤维夹层结构设计。整机为可拆卸模块设计，既可减轻重量又方便维修和更换装配。

　　主要机载设备有：超高频/甚高频通信电台、全天候着陆接收机、雷达高度表、通信/导航/识别数据转换器、惯性导航系统、前/后视雷达警戒接收机、数字式大气数据计算机、双层玻璃平视显示仪和显示计算机、数字式阴极射线管显示指示器、地图显示器。

　　使乘客舒适性设置有：多段按摩椅、微电脑恒温空调、微电脑。

　　安全性能方面配备有：防抱死系统、救生伞、自动束紧安全带、防护气囊、紧急氧气罩。

　　该设计方案具有良好的气动外形，结构合理，重量轻，有很好的创新性和广阔的发展前景。

　　2思路说明：

　　这是一种垂直/短距起落空中出租车的概念设计方案。我将其称之为“灵霄号”，希望它能赋有灵性(全自动化)，能在九霄中象雄鹰一样翱翔。是对未来家庭和商务空中飞行器的合理想象，“灵霄号”载客2～4人(不同视向见图1～7)，采用喷气反作用控制系统,驱动空气马达由经压气机压缩后的空气驱动。

　　整机为可拆卸模块设计，既可减轻重量又方便维修和更换装配；机翼、行李箱、燃油箱设在座舱地板下面。整机可拆卸模块结构分为(见图)：设备舱,驾驶舱,行李、燃油、机翼舱,发动机舱,4个舱段。

　　CAD整机结构图

　　3设备舱、驾驶舱

　　“灵霄号”采用数字化飞行控制系统，利用先进电子及GPS卫星定位技术，可使飞机不再使用任何机械测量仪器。

　　交通通过智能系统的整合集成运用，在提高速度的同时保证了新交通工具的安全性。

　　3.1主要机载设备

　　a超高频/甚高频通信电台

　　b全天候着陆接收机

　　c雷达高度表

　　f数字式大气数据计算机

　　g双层玻璃平视显示仪和显示计算机

　　h数字式阴极射线管显示指示器

　　j地图显示器

　　3.3安全性能：

　　安全性能方面配备有：

　　防抱死系统

　　救生伞

　　自动束紧安全带

　　防护气囊

　　紧急氧气罩

　　机翼

　　“灵霄号”起飞及飞行时，机腹部小机翼为伸出状态，提供升力；飞行速度高时，小机翼逐渐平并随之向后折入机腹(见图12)，有效减少巡航激波阻力。驾驶员可通过液压装置控制机翼在0度至90度之间变化，以获得不同的气动性能。

　　 5发动机舱 　

　　5.1发动机

　　本方案成功的关键是能研制出一种高性能的小型喷气发动机见图13～14)。

　　要求：

　　(1)可靠性高；

　　(2)效费比高，动力系统的综合效费比不应低于现役发动机；

　　(3)推力大，推力要达到一千克，加力推力至少应为九百千克；

　　(4)尺寸小，最大直径不应超过0.5米，长不超过1米；

　　(5)结构简单；

　　(6)发动机整体类球状，可上下转动。

　　本方案成功的关键是能研制出一种高性能的小型喷气发动机。

　　要求：

　　(1)可靠性高；

　　(2)效费比高，动力系统的综合效费比不应低于现役发动机；

　　(3)推力大，推力要达到一千克，加力推力至少应为九百千克；

　　(4)尺寸小，最大直径不应超过0.5米，长不超过1米；

　　(5)结构简单；

　　(6)发动机整体类球状，可上下转动

　　 5.3 V尾 　

　　“灵霄号”——飞行气动布局采用可变式/V尾转换式，机身呈水滴状高流线型设计。

　　全动 V 尾，横截面呈菱形

　　 V形全动尾翼　

　　5.3进气道

　　进气道在机身两侧及上方(见图)，减少了声爆向地面的传播。垂直起落时，发动机短舱转到垂直状态，向下喷射气流，喷气升力的合力通过重心。此时的操控和调姿由发动机系统的推力差和推力矢量相互协调完成。由于这时进气口是向上的，所以最大限度地减少了废气的再吸入，而且也没有任何的推力损失，还可以充分地利用地效。空中出租车主要有相互协调的矢量/反推喷气进行操控，俯仰，横滚和偏航均由推力差/推力矢量来控制。

　　结论及发展前景

　　该设计方案具有很好的创新性和广阔的发展前景。预算价格是每架约35万美元。随着需求量的增多，生产数量增大，价格还会大大降低。以后单价约18万美元，距一辆高级小轿车相差不远。尽管“空出租车”的大量使用会受到空中区域管制等诸多法规的限制，但它出色的本领和美好的发展前景却非常诱人。

　　设想一下：当空中汽车普及时，高速公路就会变得冷清了，机场也会大受影响。人们可以享受每小时650公里的空中汽车，那谁还愿意去坐车速每小时几十公里的出租车呢？人们可以从家门口直接坐上空中出租车，再也不用花几个小时赶到机场去候机。由于空中出租车的速度是如此之快，一个城市只要集中建设一、两个停车场就够用了。如果空中汽车能够普及，人们出行只要给空中出租车调度中心打个电话，调度员马上将空出租车派发到任何你所需位置，你就可以乘坐空中出租车迅速到达目的地。

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