基本信息
- 項目名稱：
- “Aerocar”陸空兩用飛行汽車
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 針對現(xiàn)代城市交通壓力急劇增大的現(xiàn)狀，為了改善可預知的未來城市交通狀況，本項目提出一種新型陸空兩用飛行汽車——“Aerocar”?！癆erocar”除具備傳統(tǒng)的地面行駛功能之外還擁有空中飛行的能力。在地面行駛時，掛地面檔位，采用與傳統(tǒng)汽車相同的驅(qū)動方式實現(xiàn)前進和轉(zhuǎn)向。當遇到障礙物需要飛行時，四組飛行裝置繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)打開，改用飛行檔位，通過控制“矩形”布置的四套旋翼，實現(xiàn)平穩(wěn)的垂直起飛、平飛和降落。
- 詳細介紹：
- “Aerocar”飛行系統(tǒng)由四組飛行裝置組成，每組飛行裝置以桿狀支撐臂為主體，一端安裝旋翼系統(tǒng)，另一端與車身鉸接，旋翼系統(tǒng)包括發(fā)動機和旋翼，此時收在車身兩側(cè)，使外形尺寸減小到與傳統(tǒng)汽車相差無幾，從而將其對現(xiàn)行的道路交通規(guī)則的影響降到最低。當遇到障礙物需要飛行時，四組飛行裝置繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)打開，旋轉(zhuǎn)至適合飛行的位置。 “Aerocar”利用旋翼系統(tǒng)直接提供升力，屬于直升飛行器的一種，因此可以在原地垂直起降，對起降場地要求低。同時，由于“Aerocar”依靠調(diào)節(jié)各個發(fā)動機功率來控制飛行姿態(tài)，因此相比于直升機，在機械結(jié)構(gòu)方面也要相對簡單輕巧。 “Aerocar”采用先進的傳感器模塊為飛行增穩(wěn)控制系統(tǒng)提供參數(shù)，傳感器模塊包括測量機身三軸角速率的陀螺組、測量機身三軸線加速度的加速度計組、測量高度的氣壓計等。將陀螺儀、加速度計和氣壓計結(jié)合，可以獲取更為精確的傾轉(zhuǎn)角、速度以及加速度信息。然后將這些信息反饋給中心控制模塊，處理器沒采用互補濾波器進行濾波，經(jīng)過處理、姿態(tài)解算，發(fā)送控制量到發(fā)動機或者舵機上，通過輔助控制發(fā)動機的功率來實現(xiàn)更加平穩(wěn)地飛行。 “Aerocar”采用自主設(shè)計研制的高效的旋翼系統(tǒng)，為了達到高效低耗的效果，我們在設(shè)計過程中，對發(fā)動機和旋翼實施一體化設(shè)計。例如，為了減小振動，增大升力，發(fā)動機設(shè)計趨向于低轉(zhuǎn)速、高效率；旋翼設(shè)計趨向于大槳距、長葉型。然而由于外形尺寸的限制，要求旋翼直徑越小越好。減小旋翼直徑，要產(chǎn)生相同的升力，則轉(zhuǎn)速必然升高同時效率降低，噪聲增大。這是一對相互矛盾的設(shè)計變量，必須對其進行優(yōu)化，得到最優(yōu)解。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，“Aerocar”第一代模型驗證機的旋翼系統(tǒng)性能獲得明顯改善。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 20世紀40年代，當汽車、航空技術(shù)有了相當大的發(fā)展之后，福特汽車公司創(chuàng)辦人享利?福特大膽地發(fā)出“可以飛行的汽車遲早會出現(xiàn)”的科學預言。從20世紀50年代開始，人們便開始了研究飛行汽車的實際行動。 近些年以來，隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，大中城市私家車大量增多，交通壓力日益增大，交通堵塞頻繁發(fā)生，引發(fā)了一系列的能源問題、環(huán)境問題等。如何有效解決現(xiàn)代城市存在的交通問題成為一大難題。結(jié)合享利?福特提出的飛行汽車的概念，有人提出依靠這種飛行汽車來緩解交通壓力的想法。從而使飛行汽車成為世界各國相關(guān)行業(yè)競相研究的熱點。 經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，至今世界上已經(jīng)出現(xiàn)了幾種比較著名的飛行汽車，但無不存在不足之處。針對國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)對飛行汽車的研究，我們?nèi)∑渚A，綜合考慮提出了我們?nèi)赂拍畹摹癆erocar”陸空兩用飛行汽車。 奇瑞QQ 美RH1100直升機“Aerocar” 空重(kg) 800 750 1250 有效載重(kg) 300 800 400 發(fā)動機功率(kw) 38 313 350 行駛速度(km/h) 130 216 200 長寬高(m*m*m) 3.5/1.5/1.5 12.5/10/2.7 4/2/1.5, 4/6/1.5
科學性、先進性
- （1）轉(zhuǎn)換快速：地面行駛與空中飛行采用獨立的控制系統(tǒng)，互不干涉，可以輕易實現(xiàn)穩(wěn)定迅速的轉(zhuǎn)換。 （2）飛行平穩(wěn)：采用包括陀螺儀、加速度計、氣壓計的傳感器模塊，獲得準確的飛行信息，經(jīng)過改進后的算法計算，精確輸出控制量。 （3）體積小巧：飛行裝置可快速自動收起或展開，收起時地面行駛體積小，降低對現(xiàn)行道路交通規(guī)則的影響。 （4）起降方便：垂直起飛和降落，無需跑道，場地要求低。 （5）乘坐舒適：保留了傳統(tǒng)汽車的結(jié)構(gòu)布局，繼承了傳統(tǒng)汽車的較高的空間利用率；采用優(yōu)化后的旋翼系統(tǒng)，使噪音保持在較低的水平。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 作品前身“飛行汽車初始驗證模型”在2008年9月在杭州舉行的2008年全國航空航天模型錦標賽（科研類）創(chuàng)新類比賽上獲得科技創(chuàng)新一等獎。 2008年10月被中央電視臺新聞30分，環(huán)球咨詢榜等多家媒體報刊報道。 作品獲得本校第十二屆“挑戰(zhàn)杯”校內(nèi)選拔賽特等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、現(xiàn)場演示、圖片、視頻
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 縱觀飛行器和汽車的發(fā)展歷史和未來的發(fā)展趨勢，飛行汽車必定是其中一個潛力巨大的研究方向。 “Aerocar”是汽車和飛機的完美結(jié)合體，融合了傳統(tǒng)汽車和直升機的多個優(yōu)點：既可地面行駛，又可垂直起降、空中飛行；地面行駛時體積小，車輪驅(qū)動，效率高、噪音小，空中飛行時，平穩(wěn)安靜。在遇到交通堵塞時，只要一個按鈕就可以打開飛行裝置，控制它轉(zhuǎn)入飛行狀態(tài)，離開堵塞區(qū)，到達車流較小的道路，降落并繼續(xù)行駛。節(jié)省時間，節(jié)省能源，除了可有效改善城市交通狀況之外，在追求時效性的公共事業(yè)中也有很大的應(yīng)用前景。 目前，國內(nèi)外尚未出現(xiàn)真正投入市場的飛行汽車。因此一旦將“Aerocar”投入市場，即可首先在社會治安、傷病救援、消防救護等公共事業(yè)中有所應(yīng)用，此外“Aerocar”對追求個性、講求效率的私人用戶也有十分大的吸引力。預計“Aerocar”開發(fā)成為實物并投入市場后，未來的訂單將是一筆不小的數(shù)目。
同類課題研究水平概述
- 20世紀50年代以來，眾多愛好者對飛行汽車進行了探索。經(jīng)過了半個多世紀的發(fā)展，提出了很多種各式各樣的概念設(shè)計，其中有幾款甚至試飛過，但可惜的是，但是由于種種原因, 沒有一種飛行汽車最后投人批量生產(chǎn)。 莫勒教授研制的MX-400飛行汽車，其前端左右兩側(cè)有兩臺涵道發(fā)動機，后端兩側(cè)也有兩臺，尾部雙垂尾和高高的平尾，它能夠垂直起降，又可水平飛行。為了追求以高速度水平前飛，MX-400四臺發(fā)動機設(shè)計可傾轉(zhuǎn)，從而導致其機械結(jié)構(gòu)過于復雜，同時還存在噪聲大的問題。 美國一家名為“Terrafugia”的公司生產(chǎn)的飛行汽車“Transition”，其實它就是一架機翼可折疊的固定翼飛機。在地面行駛時機翼折疊收攏在兩側(cè)，需要飛行時展開。這類固定翼飛機存在的致命缺點就是起飛降落需要幾百米長的跑道，完全不適合在城市中起飛降落。 國內(nèi)對飛行汽車的研究工作尚處于初步階段，雖然有愛好者提出了與飛行汽車有關(guān)的發(fā)明專利，但由于他們多為行業(yè)外人士，因此其設(shè)計大多停留在概念階段，沒有實質(zhì)性的研究。近幾年來，某校航模隊充分利用其在等比例仿真模型設(shè)計方面的專業(yè)優(yōu)勢，在這一領(lǐng)域進行了比較深入的研究，設(shè)計并制作了多個飛行汽車驗證模型。在飛行汽車的氣動布局、控制系統(tǒng)等方面開展了一系列研究工作，為今后開展實物方面的研究，積累了深厚的研究基礎(chǔ)。
