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谈军用飞行汽车设计

2014-05-25 16:35 来源:汽车设计论文 人参与在线咨询

1飞行汽车研究历史及现状

1.1飞行汽车(飞行军车)研究历史

在第二次世界大战期间,美军发明了由吉普车与直升机螺旋桨所构成的能飞的军车,但由于各种客观原因,未能正式投入使用。1958年,为了研发飞行吉普,美国陆军参与了秘密研制涵道式垂直起降飞行计划,在最早出现的涡轮风扇结构的个人飞行器设计方案中,飞机的基本形状类似一个圆盘。虽然该计划于1961年因资金问题被美军终止,但其在技术上的革新思路启发了后来的飞行汽车设计者。设计师穆勒就曾根据“飞碟”技术成功研制了M200X型飞行汽车。近年来,美国国防部高级研究计划局(DARPA)也正在实施飞行军车计划。截至目前,该计划已经收到了多家公司的设计稿,预计将在2015年进行原型车验证。

1.2我国飞行汽车研究现状

我国有关飞行汽车的研究起步较晚,但是也取得了一定成绩。截至2013年6月,关于飞行汽车的发明专利已达到46项。同时,轻质材料的发展和计算机技术的进步使制造飞行汽车从技术上具备了可行性。2012年,我国自主研发的飞行汽车在珠海航空航天展览会上亮相,在增强研发飞行汽车信心的同时,也为相关研究提供了范例。现代化军事作战多为海、陆、空三军协同作业。相较于传统意义上的交通工具而言,两栖交通工具更适合在复杂地况和发生突发事件时使用。在军事领域的“跨界”交通工具中,我国已自主创新开发出了水陆两栖车,但截至目前,尚未自主研发出飞行军车,因此,从我国军用领域着手,对飞行军车进行分析研究,对我国自主研发飞行军车具有一定的促进作用。

2飞行军车研究目的及意义

2.1民用飞行汽车局限性

自1917年第一辆飞行汽车(CurtissAutoplane)问世至今,陆续出现了各式各样的飞行汽车。在城市交通拥堵时,飞行汽车可以提升到空中,在高楼大厦之间飞行;在外出游玩遇到河流障碍时,飞行汽车可通过飞行跨越河流,并使乘客在低空中欣赏地面美景。目前,针对飞行汽车提出的理论和实际批量生产的产品,大部分都是为了通过飞行的途径来解决当前社会日益严重的交通拥堵问题。目前,制约性小的应急救援和军事作战对飞行汽车的应用需求持续高涨,但飞行汽车的民用普及程度的提高面临着一系列问题。首先,飞行汽车的价格高于轻型个人飞机;其次,其机翼折叠展开后体积较大,行车模式转换成飞行模式时需要有一定距离的跑道来进行助跑;第三,其大规模使用还需要设立成熟的低空空域管制及交通法规。这些局限性因素限制了飞行汽车在现有民用交通环境中的大规模使用。

2.2飞行军车的作用及优势

作战空间的不断扩展对军队作战力量提出了新的要求。在瞬息万变的战场上,综合国力的强弱对是否能获取战争的主动权起到决定性的作用,而武器装备性能水平是衡量国家实力的指标之一。从冷兵器时代发展到目前,战争形态越来越多样化,战争环境也更加复杂,不同的战争模式产生了不同的作战需求,但无论是出于作战需求而产生的不同军种,还是为了满足越来越复杂的战场环境需求而设计出的新型武器,都证实了一点:想要在未来战争中取得胜利,把握战争的每个细节是至关重要的。因此,战争所需的交通运输工具也需要与时俱进。飞行军车能够满足以下作战需求:(1)能够运输轻型武器装备和士兵。由于飞行军车具备飞行功能,整体车身体积较小,适用于4~5人以小队形式出现的特种部队。例如,能够在城市巷战中快速到达作战地点,隐蔽性很高。(2)比直升飞机更加灵活机动,“陆用”特点十分明显。例如,飞行军车可穿梭在茂密的森林中,观察地面情况十分方便,而考虑到安全因素,直升飞机不能在森林中进行低空飞行。再例如,我国雅安地震发生后,山体滑坡、山路难行导致陆路救援受阻,而飞机对起飞与降落环境的要求较高,也不便于在救援中应用,相较之下,飞行军车十分稳定、便利,能够进行低空飞行,在路面状况复杂的情况下可由路面行驶转换成飞行方式,避开危险,迅速抵达救援地并及时抢救受伤人员,有效防止事故扩大。(3)在通往作战区域的道路被敌方严重损毁或需要通过地雷区域的情况下,飞行军车可以在短时间内由军车迅速变形为飞机,从而通过中短距离飞行到达目的地,避免陆战队员驾驶汽车通过危险作战雷区。

3飞行军车分类及外形设计方案研究

3.1直观外部造型分类研究

根据直观外部造型对目前的飞行军车进行分类,可基本上分为:(1)以“飞机”外观为主要参考对象的飞行军车造型设计,其整体外观与滑翔于飞机跑道的小型飞机相似,外观比普通汽车更具流线形,体积更大。(2)以“汽车”外观为主要参考对象的飞行军车造型设计,大部分是将飞机机翼和汽车的原本造型相加,重力感强。(3)以其它元素为主要参考对象的飞行军车造型设计,例如,可以低空飞行的飞碟造型等。挪威研究人员托马斯•罗德表示,目前,大部分飞行军车都是参照飞机造型而设计的,其首要性能隶属于飞机,次要性能才隶属于汽车。而飞行军车主要用于陆路行驶,只在特殊情况才需开启飞行功能。以“汽车”外观为主所设计的飞行军车,不仅与主要功能需求相匹配,而且体积相对较小,能更加灵活自由地穿行于各目的地之间。

3.2外部造型设想

以我国具有代表性的军车车型“勇士”作为飞行军车的主体,“勇士”具有简洁、威武的造型特点,外形个性鲜明,车身外观紧凑流畅,具有我国越野车独特的原创风格。如果要使汽车飞行,需要安装能够提供升力并可折叠起来以便进行地面行驶的机翼。

3.3使用分析

汽车发动机与飞机的推进器可进行一键智能转换。两侧机翼可折叠伸缩,使用飞行模式时,驾驶员只需按下模式转换按钮,机翼便自动展开,汽车驱动发动机转换为飞机推进器,滑行较短时间便可升空;着陆时,驾驶员同样按下模式转换按钮,机翼就会自动从根部和中间向机身垂直折叠收起,发动机也自动转换,由飞机变成四轮汽车。

4结束语

在信息化时代背景下,民用产品和军用产品都发生了巨大的变化。科技的发展推动了交通工具多样化的发展,在汽车发展的百年进程中,飞行汽车是时代需求的必然产物,无论是在过去还是未来都会留下浓重的一笔。基于现在和未来军用的实际情况,对军用飞行汽车进行设计研究,对打赢未来战争具有重要的意义。

作者:杨雪 张强 单位:沈阳航空航天大学

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