基本信息
- 项目名称：
- “Aerocar”陆空两用飞行汽车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 针对现代城市交通压力急剧增大的现状，为了改善可预知的未来城市交通状况，本项目提出一种新型陆空两用飞行汽车——“Aerocar”。“Aerocar”除具备传统的地面行驶功能之外还拥有空中飞行的能力。在地面行驶时，挂地面档位，采用与传统汽车相同的驱动方式实现前进和转向。当遇到障碍物需要飞行时，四组飞行装置绕铰接轴旋转打开，改用飞行档位，通过控制“矩形”布置的四套旋翼，实现平稳的垂直起飞、平飞和降落。
- 详细介绍：
- “Aerocar”飞行系统由四组飞行装置组成，每组飞行装置以杆状支撑臂为主体，一端安装旋翼系统，另一端与车身铰接，旋翼系统包括发动机和旋翼，此时收在车身两侧，使外形尺寸减小到与传统汽车相差无几，从而将其对现行的道路交通规则的影响降到最低。当遇到障碍物需要飞行时，四组飞行装置绕铰接轴旋转打开，旋转至适合飞行的位置。 “Aerocar”利用旋翼系统直接提供升力，属于直升飞行器的一种，因此可以在原地垂直起降，对起降场地要求低。同时，由于“Aerocar”依靠调节各个发动机功率来控制飞行姿态，因此相比于直升机，在机械结构方面也要相对简单轻巧。 “Aerocar”采用先进的传感器模块为飞行增稳控制系统提供参数，传感器模块包括测量机身三轴角速率的陀螺组、测量机身三轴线加速度的加速度计组、测量高度的气压计等。将陀螺仪、加速度计和气压计结合，可以获取更为精确的倾转角、速度以及加速度信息。然后将这些信息反馈给中心控制模块，处理器没采用互补滤波器进行滤波，经过处理、姿态解算，发送控制量到发动机或者舵机上，通过辅助控制发动机的功率来实现更加平稳地飞行。 “Aerocar”采用自主设计研制的高效的旋翼系统，为了达到高效低耗的效果，我们在设计过程中，对发动机和旋翼实施一体化设计。例如，为了减小振动，增大升力，发动机设计趋向于低转速、高效率；旋翼设计趋向于大桨距、长叶型。然而由于外形尺寸的限制，要求旋翼直径越小越好。减小旋翼直径，要产生相同的升力，则转速必然升高同时效率降低，噪声增大。这是一对相互矛盾的设计变量，必须对其进行优化，得到最优解。经过优化设计，“Aerocar”第一代模型验证机的旋翼系统性能获得明显改善。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 20世纪40年代，当汽车、航空技术有了相当大的发展之后，福特汽车公司创办人享利•福特大胆地发出“可以飞行的汽车迟早会出现”的科学预言。从20世纪50年代开始，人们便开始了研究飞行汽车的实际行动。 近些年以来，随着现代社会经济的快速发展，大中城市私家车大量增多，交通压力日益增大，交通堵塞频繁发生，引发了一系列的能源问题、环境问题等。如何有效解决现代城市存在的交通问题成为一大难题。结合享利•福特提出的飞行汽车的概念，有人提出依靠这种飞行汽车来缓解交通压力的想法。从而使飞行汽车成为世界各国相关行业竞相研究的热点。 经过了几十年的发展，至今世界上已经出现了几种比较著名的飞行汽车，但无不存在不足之处。针对国内外相关行业对飞行汽车的研究，我们取其精华，综合考虑提出了我们全新概念的“Aerocar”陆空两用飞行汽车。 奇瑞QQ 美RH1100直升机“Aerocar” 空重(kg) 800 750 1250 有效载重(kg) 300 800 400 发动机功率(kw) 38 313 350 行驶速度(km/h) 130 216 200 长宽高(m*m*m) 3.5/1.5/1.5 12.5/10/2.7 4/2/1.5, 4/6/1.5
科学性、先进性
- （1）转换快速：地面行驶与空中飞行采用独立的控制系统，互不干涉，可以轻易实现稳定迅速的转换。 （2）飞行平稳：采用包括陀螺仪、加速度计、气压计的传感器模块，获得准确的飞行信息，经过改进后的算法计算，精确输出控制量。 （3）体积小巧：飞行装置可快速自动收起或展开，收起时地面行驶体积小，降低对现行道路交通规则的影响。 （4）起降方便：垂直起飞和降落，无需跑道，场地要求低。 （5）乘坐舒适：保留了传统汽车的结构布局，继承了传统汽车的较高的空间利用率；采用优化后的旋翼系统，使噪音保持在较低的水平。
获奖情况及鉴定结果
- 作品前身“飞行汽车初始验证模型”在2008年9月在杭州举行的2008年全国航空航天模型锦标赛（科研类）创新类比赛上获得科技创新一等奖。 2008年10月被中央电视台新闻30分，环球咨询榜等多家媒体报刊报道。 作品获得本校第十二届“挑战杯”校内选拔赛特等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 模型、图纸、现场演示、图片、视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 纵观飞行器和汽车的发展历史和未来的发展趋势，飞行汽车必定是其中一个潜力巨大的研究方向。 “Aerocar”是汽车和飞机的完美结合体，融合了传统汽车和直升机的多个优点：既可地面行驶，又可垂直起降、空中飞行；地面行驶时体积小，车轮驱动，效率高、噪音小，空中飞行时，平稳安静。在遇到交通堵塞时，只要一个按钮就可以打开飞行装置，控制它转入飞行状态，离开堵塞区，到达车流较小的道路，降落并继续行驶。节省时间，节省能源，除了可有效改善城市交通状况之外，在追求时效性的公共事业中也有很大的应用前景。 目前，国内外尚未出现真正投入市场的飞行汽车。因此一旦将“Aerocar”投入市场，即可首先在社会治安、伤病救援、消防救护等公共事业中有所应用，此外“Aerocar”对追求个性、讲求效率的私人用户也有十分大的吸引力。预计“Aerocar”开发成为实物并投入市场后，未来的订单将是一笔不小的数目。
同类课题研究水平概述
- 20世纪50年代以来，众多爱好者对飞行汽车进行了探索。经过了半个多世纪的发展，提出了很多种各式各样的概念设计，其中有几款甚至试飞过，但可惜的是，但是由于种种原因, 没有一种飞行汽车最后投人批量生产。 莫勒教授研制的MX-400飞行汽车，其前端左右两侧有两台涵道发动机，后端两侧也有两台，尾部双垂尾和高高的平尾，它能够垂直起降，又可水平飞行。为了追求以高速度水平前飞，MX-400四台发动机设计可倾转，从而导致其机械结构过于复杂，同时还存在噪声大的问题。 美国一家名为“Terrafugia”的公司生产的飞行汽车“Transition”，其实它就是一架机翼可折叠的固定翼飞机。在地面行驶时机翼折叠收拢在两侧，需要飞行时展开。这类固定翼飞机存在的致命缺点就是起飞降落需要几百米长的跑道，完全不适合在城市中起飞降落。 国内对飞行汽车的研究工作尚处于初步阶段，虽然有爱好者提出了与飞行汽车有关的发明专利，但由于他们多为行业外人士，因此其设计大多停留在概念阶段，没有实质性的研究。近几年来，某校航模队充分利用其在等比例仿真模型设计方面的专业优势，在这一领域进行了比较深入的研究，设计并制作了多个飞行汽车验证模型。在飞行汽车的气动布局、控制系统等方面开展了一系列研究工作，为今后开展实物方面的研究，积累了深厚的研究基础。
