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1、汽车飞机的研发现状与存在的问题沈海军南京航空航天大学航空宇航学院，南京 210016摘 要：阐述了汽车飞机概念的由来，研发汽车飞机的意义，分析了目前汽车飞机的发展现状以及汽车飞机研发中存在的问题。关键词：汽车飞机，发展现状，研发1 .汽车飞机概念的由来从1903年飞机诞生至今百余年的时间里，飞机设计及制造技术日臻完善，飞机也因其快捷、安全、舒适等优点，逐步成为了人们不可或缺的交通运输工具之一。但是对于很多商务、政界人士等时间异常宝贵的群体来说，即使乘坐民航飞机也还显得麻烦和浪费时间，于是就萌动了这么一种想法：能不能设计一种飞行器，它既能作为汽车在普通的公路上行驶，又能作为飞机通过地面滑跑，起飞
2、，直接飞到达相距一定距离目的地。这就是汽车飞机概念的由来。所谓汽车飞机从字面上理解就是：在地面上可以像汽车一样跑，在天空中能像飞机一样飞行的交通工具。它的英文定义有两种，为flying car和roadable aircraft。可分别解释为飞行汽车和可在路面上行驶的飞行器。2 .汽车飞机研发的意义随着社会的发展，汽车在人们日常生活中逐渐变成越来越重要的交通工具，工业化的流水线生产进一步降低了汽车的生产成本，使得在地面汽车的数量自发明以来急剧上升，然而它却导致了很严重的交通堵塞问题，城市污染问题等。在地面交通如此不堪重负的情况下，人们把目光转向了天空，但是单靠航班出行浪费很多时间和不必要的麻烦
3、，民用客机的航线并不为专人而设，不可能想什么时候走就什么时候走，也不可能想让它飞到哪里它就飞到哪里，人们能做的就是：“出发地-坐汽车到机场-等飞机-飞机飞行到目的机场-转车-目的地”。汽车飞机便借助它独有的特性，被越来越多的人看重，人们可以利用它实现点对点的交通运输：即“开车到机场-飞行到目的机场-开车到目的地”。和单独的汽车或飞机相比，汽车飞机具有如下优点：1）它可以避免拥挤的交通，不用支付各类“过路费”，在飞行过程中速度更快，可以节约宝贵的时间。2）不用按照航班要求时间出行，出发地和目的地的交通工具可以自己解决，可以减少麻烦。3. 汽车飞机的研发现状从早期航空探索的年代起，人们就设想把飞机
4、跟汽车结合起来，一直探索一种能飞的汽车，而研制出了各式各样的汽车飞机。但遗憾的是，目前世界上真正能飞起来的汽车飞机，并不多见，更谈不上达到什么优良的飞行性能，这就是目前国内外汽车飞机的研究现状。表1列举了笔者查到的国内外为数不多几种汽车飞机，以及它们的研发情况。从表1可以看出，1）目前大多数汽车飞机都仅处于概念设计或模型阶段；2）个别公司已研发出了汽车飞机的样机，但离实际应用还有相当远的距离。表1. 国内外的几种汽车飞机，以及它们的研发状况编号研发现状模型或实物图1美国专利（专利号：2,573,2711951），但没有造出实物。2名称：AUTOCRAFT 011，由俄罗斯Yuri Krassi
5、n设计。结果只停留在模型阶段。 3名称：AviAuto，由美国Harvey米勒设计，1981 年获得专利，耗费了大量人力财力，但无果。4名称：Nichols；设计者：史蒂夫。概念设计。5名称：Terrafugia，美国麻省理工学院设计，停留在概念设计阶段.6名称：M400天行，目前只生产了一辆该款飞行汽车。开发商为穆勒国际公司，现已拟定出售计划。 7南京航空航天大学飞机设计研究所设计的无人遥控汽车飞机，首飞成功。 4 汽车飞机研发中存在的问题汽车飞机为什么发展如此缓慢？美国国家航空和航天局的研究人员马克摩尔一语道破：“当你试图融合它们时，你得到的是世界上最糟糕的东西：一个非常笨重、迟缓、昂贵的
6、难以使用的车。”事实上，汽车与飞机是两种根本不同的运输工具，两者要结合在一起必然会使结构复杂、成本过高，而且在设计制作时必须面对和解决很多问题，这使得汽车飞机往往与人们的美好愿望相违背。以下是汽车飞机研发中存在的主要问题。首先，汽车飞机要满足能在公路上顺利行驶的功能，要求在公路上行驶时横向的宽度不可过大，否则在公路上行驶过程中会与其他汽车发生碰撞，这就涉及汽车飞机机翼的收放设计问题，如何能将机翼收到大约车身等宽的空间之内（当然机翼收起后也不能有太大的高度）。因此，如何合理解决机翼的收放是汽车飞机研发中的首要问题。其次，动力提供模式的设计问题。作为汽车行驶在公路上时，出于安全性考虑，一般采用车轮
7、驱动；作为飞机飞行时，采用螺旋桨驱动，这两套不同的驱动模式如果采用不同的动力装置，会增加重量；但如果同用一个动力装置的话，就需要设计两种模式切换的控制系统，会使设计制作变得复杂。第三，重量和减阻问题。作为飞机，以汽车为主体，机构就显得太重，反之，作为汽车，以机身为主体就显得太轻，这是一对矛盾，设计制作过程要求设计师很好地平衡这对矛盾，才可能设计出较为成功的产品来。另外，机身外形迎风面积较大，导致全机的阻力大于普通飞机，要保证飞机的飞行性能就必须尽可能减小阻力。第四，汽车飞机起飞、降落时，常常要展开或收起机翼，即做必要的“汽车到飞机”或“飞机到汽车”状态的转换。这种转换均需要在道路完成，这就要求
8、起降的路面要宽广、其它车辆稀少、且路况良好。实际上这种情况往往是不现实的。尊敬的编辑： 您好，我是南京航空航天大学航空宇航学院的一位副教授，叫沈海军。近来我们写了一篇名为“汽车飞机的研发意义、现状与存在的问题”的论文。文中介绍了汽车飞机概念的来由;汽车飞机研发的意义;汽车飞机的研发现状;以及汽车飞机研发中存在的问题。这是我们的原始工作，特向贵刊投稿（见附件word文档）。 此致 敬礼 沈海军 南京航空航天大学航空宇航学院 邮编： 210016 电话： EmaIl：1. Haijun Shen，Wanlin Guo. 3D constraint effects on 3D crack propa
9、gation. International Journal of Fatigue.2005 27:617-623.2. Haijun Shen. Modified James-Anderson method with 3D effects of fatigue crack propagation considered. International Journal of Fatigue.2005 27: 624-628 3.Haijun Shen, Wanlin Guo. Corrosive Fatigue of Structures with Dimple Holes Under Spectr
10、um Loading. Fatigue & fracture of Engineering Materials &Structure.2002.23: 489-498.4.沈海军, 郭万林. 考虑疲劳裂纹扩展三维效应的James-Anderson修正方法 实验力学2002 17（4）:470-475.5.Wanlin Guo, Haijun Shen. Stress intensity factors for elliptic surface cracks in round bars with different stress concentration coefficient. Intern
11、ational Journal of Fatigue 2003,10（2）:22-43. 6.沈海军,郭万林. 飞机谱载下锪窝孔结构腐蚀疲劳研究. 力学学报 2003 35（1）21-25.7.沈海军 郭万林 基于结构疲劳寿命可视化技术的虚拟疲劳设计,中国机械工程 2003 14(11): 930-932.8.沈海军，郭万林. 锪窝孔边三维角裂纹应力强度因子的三维有限元分析，航空学报 2002，23（2）:106-110.9.沈海军，吕国志. 一种椭圆屈服函数在弹塑性有限元中的应用.西北工业大学学报2000，18（3）:462-465.10.沈海军，吕国志. 腐蚀疲劳裂纹形成过程中环境腐蚀的定
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