第一届专业组一等奖：环球巴士(组图)
点击此处查看全部军事图片
一等奖
NO.43
姓名：葛讯
作品名称：环球巴士
选送单位：江苏省航空航天学会
“环球巴士”设计概述
——葛讯
在飞机发明的一百年中，人类在飞得更快、更高、更远的方向上实现了一次次质的飞跃。凭借人类的智慧，在不断进步的材料科学、电子信息、自动控制等技术的带动下，在可预见的未来，飞行器在功能不断多样化的同时，飞行速度、飞行安全及能源利用等各方面性能都将出现新的飞跃。在全球一体化进程的发展趋势下，超声速干线客机在未来民用航空中必将占有重要的一席。
“环球巴士”是对未来超高声速客机的合理想象，它载客约300人，能以5-6倍超高声速高空巡航，最大加速度可达3g，由于坐舱内采用加速度“人造力场平衡系统”(原理见图一及说明)。乘客身体不会感到加速的压迫。巡航飞行高度在海拔25000-30000米之间，位于平流层，有利于平飞稳定性。飞行航程可达8000千米。该飞机群在全球范围建成完整线路。类似与城市中的公交线路，它的快捷舒适使之成为真正意义上的环球巴士。
运用未来先进自动控制技术，无须太过考虑低速飞行操纵性而牺牲超高声速气动外形，利用先进电子及卫星定位技术，可使飞机不再使用任何机械测量仪器。飞机飞行气动布局采用鸭式/无尾转换式，无垂尾。整个机身呈尖头尖尾扁平高流线度设计，翼型为大后掠三角翼与边条整合型，机翼横向截面为平滑微M形，有利于气流流经机翼向周围散出。进气道在机翼上方，减少了声爆向地面的传播。起飞及低速飞行时机腹前部小翼为伸出状态，既可作为平尾辅助起飞提高低速机动性，也可同主机翼一同提供升力，飞行速度向声速过渡时，小翼逐渐平并随之向后折入机腹，有效减少巡航激波阻力，降落时小翼前翻可作为减速板(见图二)。由于采用新材料，机体结构虽复杂但体积与重量仍然较合理，故有效载荷不受较大影响。
该飞机的发动机为高性能喷气发动机和火箭发动机(图三)并用，其中喷气发动机可改变工作模式，低速飞行时工作模式为压气模式的涡轮喷气发动机。超声速飞行时压气叶片逐渐停止工作，发动机内部控制阀调节进气方式，使发动机工作模式转换为冲压喷气，可有效提高发动机效率。火箭发动机用于起飞及向超声速巡航加速时启用，其余推力均由喷气发动机所提供。该机所带燃料为液氢与液氧。喷气发动机使用液氢与空气燃烧，火箭发动机自带液氢与液氧作为燃料，整个飞行过程不会对臭氧层的成分造成破坏。
该机对表面发热也有特别处理，如图四所示，机表有三层较薄层面，分别为：半绝热材料表层、热电转换层、绝热层，其中机体表面飞行发热可通过热电转换为电能供飞机使用，可弥补加速度“人造力场平衡”系统所消耗的较多电能，同时也降低了机体表面温度。而机身主要刚性受力材料之外仍有一绝热层，确保机体金属受力层温度下飞行受力性能，避免了“热障”问题。
“环球巴士”是结合飞行高速性、安全舒适性、能源利用高效性及经济性于一身的超高声速干线飞机。虽然它只是对未来民用航空飞行器的一种构想，但随着人类文明的不断进步，随着航空与航天科技的不断发展，不久的将来，我们也许只要花上去九寨沟游玩的一半费用便可以乘坐比“环球巴士”更好的“巴士”去月球度假……
附：加速度“人造力场平衡”构思
人体在处于加速状态时，如果在人体所在的空间沿加速度方向施加一适当强度的均匀力场(满足条件：该力场对人体产生的加速度与飞机的加速度一致)，那么人体则可避免座椅的向前推力，身体每个微分单元即因受到该力场的作用而产生同步加速 这样身体每个微分单元之间不会产生额外挤压，因此在飞机加速时，人体不会产生过载的不适。即使是再大的加速度.只要有相对应力场施加.则人体处于加速时仍感觉处于静止状态。
如果可以通过电器设备产生人造引力场来获取对人体的加速，那问题则迎刃而解。同时，也可通过电场对带电体产生引力的原理来获取加速。因为人体是导体，在乘客进入飞机时通过电子设备可轻易给人体带上一定电量 使不同乘客均满足“带电量/体重”为一定值(同时要实现人体在该电场中带电的均匀分布)，飞机在变加速时在机舱内部产生的电场应与加速度大小时刻成一定比例，该比例即由“带电量/体重”的值决定。飞机飞行加速度的大小可由加速度传感器来监测发号指令，同时对加速度传感器灵敏度有一定要求(它决定了电场对人体加速的准确度)。或通过计算机根据发动机推力及飞行速度等数据适时计算加速度值并发出指令。该技术更适台用于高加速性的战斗机中为飞行员消除加速过载。
[1][2][3][下一页]
相关专题：中国创新杯第二届未来飞行器设计大赛
