第三届创新杯飞行器设计大赛获奖作品(部分)
神舟Ⅱ”深空探测器 宇宙浩瀚无垠，无数神秘蕴藏其中。自古至今人类都在探索其奥秘。从地球进入太空，从太空中了解我们自己的居住的家园，利用太空资源为我们人类服务，探索宇宙中其他星球的手段就是“神舟”第Ⅱ代深空探测器。结构特点：
“神舟Ⅱ”深空探测器是一种碟型超高速太空飞行器，它实现了轻小型，低功耗，是未来人类进行深空探测、太空移民的首选工具。它在外形设计上类似碟子，使其稳定性、强度达到最佳。探测器的内部为机舱，用于承载工作所需的设备以及折叠后的螺旋桨。底部设有仓门，打开后可以将设备探出或向下投放某些东西，支架隐于内部，着路时可伸出。内部也十分舒适，有极其奢华的座舱、餐厅，甚至还会有娱乐场所，飞行器内的噪音将被控制在最小范围内，可提供适于人类星际移徙和长期居住的场所。此外，它在空间结构上高度对称，使其安全性更佳，外侧有三个射电望远镜适于太空观测，顶部有半径为1000米的太阳能电池板为探测器提供能量来源，最底部有8台对称的改进型直线感应电动机作为探测器的动力装置。
性能特点：
1.垂直起降
探测器垂直起降采用改进型直线感应电动机提供动力，进行垂直起降，使其充分利用地球和外星球的环境，避免采用航天飞机所使用的巨型燃料箱，降落时占地面积小，机动灵活。
2. 太阳能电池板
太阳能电池板采用半径为1000m,密度为0.1g/㎡的太阳帆，太阳帆是一种在硬质塑料上的超薄金属帆。当光照射在其上时，利用光压产生很小的加速度，其作用与风力推动帆船相似，故称为“光帆”。光帆没有质量消耗，全靠太阳光压产生推力。
3.动力来源
“神舟Ⅱ”深空探测器将采用改进型直线感应电动机作为动力装置，解决了直线感应电动机不能达到超高速度而存在的轨道短，边端效应，电刷金属在超高速运行过程中熔化等问题。其整体外壳由钛锰合金板成型，内层复合铝合金蜂窝网格填充物复合板，仓内全封闭蜂窝结构，使用液压螺旋惯能立式磁浮交流发电机提供电力能源，可完成在地球大气压环境和宇宙太空真空环境的三维空间定位飞行并可达到光电磁波速度运行。
功用介绍：
1.深空探测
月球探测只是深空探测活动的第一步，对行星和行星际探测是人类对未知宇宙空间以及自身演化过程探索的必然延伸。“神舟Ⅱ”深空探测器解决了深空探测所需要的高技术，包括适应长期深空巡航飞行的自主导航与控制技术和成熟的推进技术。它具有很高的运输的机动性，取样和返回技术，并配备了高级科学仪器和新一代的电源系统，具有改进型通信系统和很强的可操作性。
2.飞行器可往返地球与外星球做空天飞行
由于飞行器的装有多功能组合发动机，具有很强的推力，使飞行器具备往返地球与外星球做空天飞行的能力，而且能离地面任何高度作长时间空中停留，实现载人，作为天地往返的运输器，为人类进行太空探索提供理想工具。
3.通信系统
“神舟Ⅱ”深空探测器实现了大时延的测控通信，测控通信系统采用较大口径的高增益天线(直径大于1m)用于远距离的数据传输，还可作为临时通信进行信号传递，将中继设备装载于此探测器中，充当通信中继。
4.其他功能
“神舟Ⅱ”深空探测器携带太空实验室进行众多的科学与技术实验，在载人的同时能够承载相当多的货物，能够在太空释放航天器，能够从太空回收航天器，能够在太空对出现故障的航天器进行维修，能够进行大型太空结构的组装。
[ 本帖最后由 天思 于 2008-12-23 14:24 编辑 ] 风之旅者”飞行器 “风之旅者”飞行器能像风一样飘往世界各地，可以降落在高山深谷，飘泊在湖泊海洋，到梦想的地方去旅游、居住，它有大有小，大者可容纳千余人，小的可供家庭使用。
飞行器有氦气囊，氦气比空气轻实现飞行器在空中漂浮，且氦气的化学性质稳定，很难发生事故。
中间是双层住宅，其功能与地面普通家庭住房或宾馆并无两样，人们在住宅内可尽情享受生活。根据飞行器大小还可设置健身房、酒吧等享受型消费场所。
住宅区上面是生态制氧植物园，通过植物实现二氧化碳转变为氧气，实现蔬菜自给，美化居住环境。水箱储备生活灌溉用水，循环使用。
飞行器上表面及住房玻璃全部是太阳能板，吸收太阳能转化为电能并储存，飞行器所需大部分甚至全部能源来自太阳能。飞行器内有高能蓄电池，供飞行动力和生活用电。
两台螺旋桨发动机作为飞行动力，可以绕发动机支架360度旋转，实现飞行器前进、转向、升降等操纵。 “破茧”柔性翼两栖飞行器是一款仿生折叠翼的小型扑翼机，适用于低空的中低速飞行，可用于的休闲观光，环境监测，航拍、航模等不同的领域。
扑翼飞行器是人类最古老的梦想之一，就是能够肩插双翅像鸟一样在天空自由飞翔。与传统的固定翼和旋翼飞行器相比，扑翼飞行器的主要特点是，将升力、悬停、推进、控制功能全面集成于扑翼系统中，可以用很少的能量进行远距离飞行，同时具有高效率、高机动性、低噪音、无须专用起飞着陆场地等。
同时，科学家对众多的扑翼飞行的生物研究中发现，蝙蝠在飞行过程中翼的扇动与翼的柔韧性及弹性配合得天衣无缝，堪称是世界上最离奇、最完美的运动。蝙蝠在飞行过程中身体旋转180度所需距离只有其翼展长度的一半。同时，与其它动物相比，蝙蝠翼展面积之大还有效保证了它在飞行过程中只需消耗极少的能量就能够产生理想的上升力。尽管其它鸟类和昆虫在飞行过程中都会有翅膀的翻转和折叠现象，但与之相比蝙蝠在飞行过程中翼的活动控制更为自如。
“破茧”柔性翼两栖飞行器正是基于蝙蝠飞行原理的小型两栖扑翼机。
设计创新点：
1.仿生造型：仿生翼龙和蝙蝠的翅膀构造，且折叠机翼瞬间打开时如同飞蛾破茧而出，一飞冲天，这也是名字的由来。流线型的造型有较好的空气动力学性能，具有速度感。
2.轻质材料：弹性的钛合金骨架蒙以太阳能聚合物透明薄膜构成的机翼，如同昆虫的翅膀一般轻盈柔韧。随着科学界对复合结构、轻盈智能型材料、能量生产和储存等领域的研究，机翼材料可以由超薄太阳能电池组成的“皮肤”代替。
3.节能环保：扑翼飞行，消耗能量少，机动性高；使用氢氧燃料电池，绿色能源，减少对环境的污染。
4.折叠机翼：充分地折叠机翼，减少了陆地行驶时的阻力，节约了更加便捷，更好地实现两栖。
5.垂直/短距起降：无须专用起降场地，在起飞着陆场地有限的情况下可扑翼垂直起降。 X-猎手”无人机 ——“X-猎手”无人机的设计思路
一、 设计前言
＂长空一号＂作为我国独立研制的第一种多用途喷气式无人机，开创了一个先例，奠定我国无人机发展的坚实基础。而作为“长空一号“技术骨干的我国无人机专家赵煦曾经说过：“在2050年左右，无人作战飞机将非常广泛地应用于各国部队，并有取代有人驾驶飞机的趋势。”
鉴于无人机在我国军事发展中的重要性，以及自己平时对我国无人机的关注，这次飞行器大赛，我拿出的作品是一种新型的多功能无人机“X-猎手”，并且提供了两种不同的设想。希望通过这次比赛能展望未来无人机的发展方向，探讨我国无人机的先进技术，为祖国填砖加瓦。
“X-猎手1”效果图
“X-猎手2”效果图
二、设计说明
1.设计定位:
“X-猎手”系列的两款多功能无人机是为了增强我国的空军实力孕育而生的，它不仅具有侦察机的功能，可以用于完成战场侦察和监视、定位校射、毁伤评估、电子战等；也可民用，如边境巡逻、核辐射探测、航空摄影、航空探矿、灾情监视、交通巡逻、治安监控等。
北京时间2008年5月12日14时28分04秒，我国四川汶川发生了8.0级的地震，造成了无数的伤亡。2008年5月31日下午，51岁的羌族飞行员邱光华在驾机执行任务返回途中，在映秀镇附近不幸失事。试想，如果派的是无人机来执行这个任务的话，可能悲剧就不会发生，控制者可以在监控室里观察灾区的每一个气象变化，从而有效采取相应对策来顺利完成救援和运送任务，同时也可以大大提高地震监测，灾情监视等任务的工作效率，降低人员的伤亡率。
由此可见，现在的无人机应当是多功能的，而不仅仅体现在军事作战方面。
2.设计灵感：
正当我为无人机的设计冥思苦想的时候，我从网上无意中看到一篇关于拉丁26个字母由来的文章，对于文章中所描述的字母演变深深吸引。对于字母“X”,它是这样叙述的：字母“X”是“S” 演变来的, 初期形式与“S”不分，后来西部希腊人将其改为斜十字形 ，才最后确定下来。
而正是拉丁字母的这种演变赋予了我设计“X-猎手”的灵感，我决定将字母“X”的造型融入到无人机的设计中。仔细观察“X”的造型，我们发现它显得很稳固，往四周各加一条边就成了四个同顶点的三角形，科学表明三角形有稳定性 ，由此可见将机身和机翼完全融合为一个“三角形”，这种结构牢固可靠，即使高速状态下也一样能保持稳定。
3.细节设计：
a.发动机及轮子
简要说明：
1.采用采用氢燃料涡轮螺旋桨发电发动机，使用电能驱动螺旋桨，低耗低噪。涡轮螺旋桨发动机(Turboprop Engines)，涡桨发动机的驱动原理大致上与使用活塞发动机作为动力来源的传统螺旋桨飞机雷同，是以螺旋桨旋转时所产生的力量来作为飞机前进的推进力。
2.发动机可围绕机翼进行360度的旋转，从而使“X-猎手”无人机的机动性大大增强。
b. 雷达装置
简要说明：
1.雷达通过底座的一系列支架固定与机身上，支架的镂空设计可以一定程度上减轻飞机的重量。
2. 雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。在这里，它不仅作为军事上必不可少的电子装备，还具有气象预报、资源探测、环境监测、洪水监测、地质调查等作用。
c. “X-猎手2”中的探照灯及摄像机
简要说明：
利用相应的设备能进行探照功能，并且还能将所观察到的信息通过安装在机上的发报装置，反馈回地面。
d. “X-猎手1”中的螺旋桨
简要说明：
强有力的螺旋桨可以极大的提升飞机的机动性，使得“X-猎手1”的运输能力大大增强。
e. 导弹
简要说明：
有三种方案锁定敌机：(依情况而定)
1.红外制导.........美国响尾蛇,俄罗斯R73,以色列怪蛇,中国PL-9C
2.雷达主动制导..........美国AIM120,俄罗斯R77,中国SD-10
3.雷达半主动制导........美国麻雀,俄罗斯R27
f.表面涂装
1.机身整体采用迷彩涂装，能利用颜色色块使飞机形体融汇于背景色中。
2.等离子体包裹机身后部不仅可以对雷达完全隐身，还可以借助等离子气体减少机身和空气的摩擦提高飞行速度。
4.飞机大致数据
三视图
“X-猎手1”
“X-猎手2”
动力装置：
发动机：4台新型涡轮螺旋桨发动机；
最大加力推力：2 x 100 千牛；
最大军用推力：2 x 80 千牛；
发动机推重比：11：1 (初步)；
“X-猎手1”
尺寸：
机长：9米；
翼展：16 米；
机高：6m；
“X-猎手2”
尺寸：
机长：9 米；
翼展：16 米；
机高：4m；
武器：
可装载我国现行和未来研制的各种空空、空地、空舰、反辐射导弹，以及各种常规炸弹、精确制导炸弹甚至核弹。
补充：
1.造型上采用飞翼式设计，机翼机身融合技术；
2.采用氢燃料发电发动机，使用电能驱动螺旋桨，低耗低噪；
3.在机翼上可装太阳能电池板，在高空巡航时充分利用太阳能，转化为自身耗电装置的能源来源，甚至为螺旋桨提供能量，延长巡航时间，实践飞行器耗能设计的可持续发展思想；
4.还可设计抗风险数据回收的装置，即：当飞机遇险失事、行将坠毁时，可以通过自动控制装置将机载的数据黑匣子弹射出去，通过降落伞安全着陆，失事的黑匣子自行向卫星发出隐蔽信号，将自己定位，等待回收。
5.不同环境下飞行
注： 由于篇幅所只举了“X-猎手1”飞行场景。
三.未来前景
“X-猎手”大致性能如上，具有相当超前的设计。虽然有些技术还有待实现但是我想相信终有一天 “X-猎手”无人机会在天空飞翔。
我国无人机事业还处在研究之中，本设计方案的无人机不仅有一定的军用前景，在民用或科研领域则有更大的发挥空间。长航时的设计使飞行较经济，发动机由氢燃料发电机和电机组合构成，可拆分维护更换，经济性好。我国地域较大，有许多的地方等待人们的研究和勘探，需要有先进的有效率的勘探侦察工具。此外，“X-猎手”在自然灾害的预测以及救灾方面也能发挥举足轻重的作用，通过其反馈的信息，控制者可以在监控室里观察灾区的每一个气象变化，从而有效采取相应对策来顺利完成救援和运送任务，同时也可以大大提高地震监测，灾情监视等任务的工作效率，降低人员的伤亡率。 “雨燕”无人机 无人机在现在的战争中发挥着越来越重要的作用，它可以轻易高效的对敌情进行侦查，和进行打击，而不会造成己方人员的伤亡，是一种十分有力的武器。
我设计的“雨燕”无人机是对雨燕进行仿生设计，既可以进行高空的盘旋进行侦查，也可以对目标进行精确打击。
“雨燕”整体采用鸭式布局配合推力矢量控制系统。机翼分为两部分，靠近机身的部分是前掠翼，远离机身的部分是变后掠翼。靠近机身的前掠翼可以发挥前掠翼的结构优势，可以保障机身与机翼之间更好的连接，并合理的分配机翼和前起落翼所承受的压力。前掠翼的结构设计，还可使飞机的内容积增大，为设置内部武器舱创造了条件，同时也大大提高了飞机的隐身性能。
完全展开时
结合远离机身部分的可变后掠翼可以满足不同发高度，速度飞行和起降对机翼的要求。
在起降和巡航的时候，可变后掠翼机翼在平直的位置，结合前掠翼，减少对跑道长度的要求；当对目标进行攻击的时候，机翼后斜，发挥前掠翼的优势，提高飞机低速飞行的时候的可控性，对目标进行精确打击，并可以迅速的进入和撤离战场 “赤宵”——亚轨道歼击轰炸机
“赤宵”为刘邦之剑，乃中国十大宝剑之一，它寒光逼人、刃如霜雪。本战机取其名预示着它的锋芒战斗力。本人为一武器迷，经常关注当今国内外的飞行器发展动态，今依托此次飞行器设计大赛表达个人对未来飞行器的想法。
一、设计背景及定位
从激光武器攻击近地卫星等技术的日渐成熟，我们可以预见未来的空战可能发生在近地轨道甚至为太空。远程的战略轰炸在亚轨道或空天区域将会更快速，减少地面雷达探测，提高战机被地空导弹袭击的难度。中国目前国产的具有一定航程兼备歼击能力的轰炸机只有“飞豹” ，但它毕竟是上世纪70年代的产品，虽改进型成出不断，但其气动布局、隐身性能和发动机等各项指数已不及现代先进战机，所以中国要建设三位一体的核威慑力量，具有一定突防和精确的远程轰炸能力的战机必不可少，本歼击轰炸机的设计定位为亚轨道超音速远程隐身歼击轰炸机，兼具一定的全天域歼击格斗能力。作为未来30～60年空军的主力机型。
二、技术特点
1、可变前掠无级调节鸭翼
可变无级调节鸭翼的特点是鸭翼可根据气动及飞行状态需要由计算机控制无级调节(两个自由度)，实现近距远距耦合。
A、该飞机鸭翼收回时，鸭面与机头边条、机翼为一整体，形成小展弦比大后掠角三角机翼，在远程高速平飞推进时，对机动性能要求不高，可采用此布局状态，它解决了鸭面伸出时的隐身性能不足，同时整体为小展弦比三角翼面，阻力小速度更快，翼身融合(BWB)和发动机等一体化设计使其隐身性能更加卓越。
B、在飞机起降时，鸭翼伸展，形成近距耦合，利用鸭翼的脱体涡对主翼形成有利干扰，增加整机升力，减少低速时的静不稳定性。
C、起飞后，鸭翼前掠，远距鸭面搭配三角机翼，在跨音速和超音速飞行时有较高的升阻比特征，减小配平阻力以及较大的升力线斜率。前掠的鸭翼可以增加机翼的临界马赫数，减少跨声速时激波阻力剧增，超音速飞行性能更佳。(见图1)
D、在小迎角或亚音速情况下，鸭翼对战机的阻力相对增大，所以在此状态下可适当收回鸭翼。
(图1：前掠远距鸭翼)
计算机自动控制调节鸭翼设想：
计算机分析飞行性能参数，发送指令调节鸭翼面布局，计算机再次分析飞行性能的改变，最后调节鸭翼到最适当位置。这是在起飞后有做机动时的自动控制，而在起飞或稳定高速平飞时，计算机可选择采用通用鸭翼位置布局。(见图2)
同时，也可人为操作鸭翼的布局位置。
可行性分析：
要实现前掠鸭翼的无级调节，最关键在于超高强度复合材料和高性能计算机的发展，再者就是机械强度、加工工艺的提高。在超音速飞行时，鸭翼面过载很大，在很大过载下实现前掠调节对材料的要求很高，内部的机械装置也需要特殊的加工处理，要求有稳定的电传装置以调节鸭翼。需要有台高性能计算机，能快速读取飞行性能参数变化，发送指令调节鸭翼。
2、隐身性能
A、翼身融合及发动机喷口
本战机采用翼身融合体BWB，发动机等突出圆柱体设计于机体上方，避免了雷达波的直接照射。发动机的喷口设计为矩形喷口，以增大喷口周长和表面积，提高燃气冷却速度，同时加装了尾气冷却装置以降低红外特征。
B、视觉隐身技术
过去轰炸机在深入敌后轰炸地面目标时，常降低高度以锁定目标提高命中率，但它只能在夜间出行，所以，采用这项视觉隐身技术，地面目测难以观察到飞机，降低了低空投弹时被高炮击中的几率。
视觉隐身技术原理设想：机底涂装新型材料本人称之为“表面等离子聚集可显示图象材料”，它的表面附着等离子体，具有如液晶显示屏的显示图象功能。机顶装有球形摄像头，把位于飞机上方的采集图象时时“投影”于底部涂装材料上，地面目测机体与周边天空环境融为一体，达到视觉隐身目的。(见图3)
(图3)
地面人员仰视位置即使不是机体正下方，利用球形摄像头也能实现其效果，目视所见的机腹位置所显示图象为该曲面法线与球形摄像头连线延长线对应处的景象。(见图4)
(图4)
可行性分析：
国内外对视觉隐身技术近几年有很大的突破，国外某些艺术家在其衣服涂上与人体背后相同的图形颜色等，人体与背景就融为一体，这就是“静止的视觉隐身”。(见右图)
为达到“动隐身”，关键的技术是能发明出特殊的材料。 2004年，日本东京大学教授推出了一款宽大外衣，人们只需穿上这件外衣，就可以让人“难以辨认”。这件隐身衣是由回射性物质构成，具体的做法是在整个衣服上涂上了一层回射性物质，衣服上还装配了照相机。 原理是将衣服后面的场景由摄影机拍摄下来，然后将图像转换到衣服前面的放映机上，再将影像投射到由特殊材料制成的衣料上。(见左图)
在飞机表面实现这项技术，必须能够使坚硬的金属表面也融入“回射性物质”。等离子用于隐身目前取得重大突破，所以如果能借鉴等离子的原理，在机腹表面时时散发出特殊的等离子体，由等离子构成不同的图象形式，正如液晶屏幕原理，那将可以时时“显示”上方摄像头所拍摄的影响，达到“动隐身”。
C、无垂尾设计
本战机采用了矢量发动机，它的侧向机动可以由矢量发动机配合副翼的测向滚动来实现，所以采用了无垂尾的设计，最大程度地降低了雷达反射面， 同时有利于超音速巡航。
D、S型进气道
战机的进气道安置“百叶窗帘”式水平隔栅，内部进气道为S型设计，避免雷达波的直接照射反射。(见图5)
E、隐身涂装
采用等离子等吸波新涂料降低机体的RCS值。
3、发动机
由于该飞机在亚轨道飞行，空气稀薄，氧含量较低，所以发动机采用两台带矢量喷口的超燃冲压发动机配合液氧助燃装置。其推重比达到20，最大连续推力200千牛，最大加力推力达到280千牛，使战机亚轨道最大巡航速度达到6马赫，最大平飞速度为8马赫。
亚轨道上层空间氧气含量少，所以在两发动机中部携带液氧装置，当助燃不足时，装置往左右两边发动机补充高纯度氧，其燃烧效率更高。(见图示5)
(图5)
4、武器系统
A、激光技术应用于空天区域比导弹更有优势，所以本战机在亚轨道上挂装激光发射器用于攻击近地轨道卫星可以减少由地基发射激光在大气中的能量消耗，而且提高了其命中率，激光器由电力做能源，而电力则由发动机带动发电机提供。激光武器另外的作用是致盲敌方飞行员和烧毁武器或机载设备的光学元件。激光的射程可达150千米，超过了多数远程空空导弹的发射距离，且激光的速度比导弹要快的多，可以先于对手发起攻击。
B、“赤宵”的弹舱位于机腹两侧内部，可载国产空空格斗、空舰导弹和精确制导炸弹等。
5、操作系统及导航系统：光子计算机配合GPS/INS组合导航系统
6、雷达：AESA——有源主动相控阵雷达
7、座舱设置：前后2名，前位操控航行，后位操控攻击。
三、技术参数
1、尺寸参数
全长：22.23m
翼展：13.07m
全高：4.55m
(见下图)
2、性能参数
动力装置：2台超燃冲压发动机，加力推力：2x280千牛
空重：20,000 千克；
最大起飞重量：45,000 千克；
正常起飞重量：32,000 千克；
最大着陆重量：28,000 千克；
机内油箱载油：12,000千克
最大载弹量：13,000 千克；
起飞滑跑距离：510米
着陆滑跑距离 ：950米(不用减速伞)
高空最大平飞速度：8 马赫；
实用升限：80，000 米；
最大迎角：180度；
作战半径：3000 千米；
转场航程：7000 千米；
限制过载 ：9+/-3g 自由骑士个人飞行器 随着飞行器普及，个人飞行器必然是未来发展方向。轻巧，灵活的低空，低速飞行器将是个人飞行器的发展方向。本设计就是抓住了这一设计点，力图设计一款轻巧，灵活，自由的低空，低速飞行器。它将是人们代替步行的上班工具，也是将来引领潮流的个性时尚品。
骑姿飞行是这款飞行器的一大亮点，由于本飞行器轻巧，低空，低速的特点。因此满足了人们以骑姿进行飞行的目的。使用者在驾驶次飞行器时犹如在驾驶一辆空中摩托。
骑姿飞行的安全性问题，为了防止使用者从飞行器上跌落下来。一、使用者在驾驶飞行器前将穿戴上专门设计的手套和鞋子。这双手套、鞋子将分别和飞行器上的手把、脚踏的自锁装置锁紧，这样人与飞行器之间就有了四个可控制的固定连接点。二、如果使用者想取消固定连接点，比如说想让左手与手把分离，让左手自由活动，只要将左手向外侧旋转45度即可。三、为了安全，使用者不能同时取消两个以上固定连接点，并且不能同时取消身体同侧的连接点。四、此手套和鞋子相当于飞行器的钥匙开关，如果他们没有与飞行器连接，飞行将无法发动，这样防止了使用者没穿戴手套和鞋子就上机飞行。
关于飞行器的多引擎问题和可折叠机翼问题在展图中已有说明(本飞行器机翼几乎不提供升力)。
这也是一款仿生设计，飞行器的飞行时似一只展翅飞行的鸿鹄，折叠存放时又似一只傲立枝头的鹰。 海岸潜行者——“海燕”两栖变翼飞机
一、设计背景与设计创意
1.1设计背景
“海燕”两栖变翼飞机的设计概念是根据现在地效飞机和两栖飞机发展状况设定的。地效飞行升阻比高，具有很好的承载能力和经济性。
地效飞行器的用途十分广泛，完全可以胜任如特种作战、两栖登陆、海空反潜、实地侦察等等军事任务。地效飞行器的经济性、安全性、适航性、隐蔽性等特性将使其在未来的飞行器发展中占据重要位置。
然而地效飞机往往都针对地效飞行时的空气动力设计气动布局，不能或仅仅能够短暂进入低空，脱离地面效应进行巡航，这在一定程度上约束了地效飞行器的适用范围，但较之两栖飞机，它则没有这种烦恼。两栖飞机可以从水面滑翔起飞，进入地空飞行。不过两栖飞机并不能借助地效进行巡航，它只是设置浮力装置，利用水面进行起降而已。
1.2设计创意
“海燕”两栖变翼飞机是一种可以在水面或陆地起降，既可以进行地效飞行也具有低空巡航能力的可变后掠翼两栖飞机。这一概念试图综合地效飞机和两栖飞机各自的优点，弥补两者的不足，达到功能的最大化。
“海燕”两栖变翼飞机的外形设计，借鉴了自然中的一些生物的形态。自然形态经过优胜劣汰法则的筛选，不仅和谐美观、动感十足，而且比例科学、功能完善。
二、效果展示与设计参数
2.1三维视图
图2.2 飞行假想图之二
2.2“海燕”性能参数
翼展：10m(后掠90°）30m(后掠15°）
机长：15m机高：6m
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最大起飞重量：15t最大负载：6t
最大燃料：3t乘员：15-20人
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巡航速度：200-350km/h(地效)300-450km/h(低空飞行)
失速：100km/h(地效)150km/h(低空)
极速：500km/h
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地效飞行高度：3m-8m海平面爬升率：300m/分
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实用升限：5000m转场半径：约3000km
三、“海燕”的设计细节与说明
3.1机体设计
“海燕” 主体采用仿生造型，机身前部宽大，采用前三点式收放起落架，可以在平静水面或陆地降落。机身、主翼、浮筒等结构融合为一个整体升力面，可以提高运载效率。尾部纵向加长，是为了提高机身水平面纵向上的稳定性，同时为尾翼的机动提供足够的力距。
整体结构采用大量高强度复合材料，使飞机在具有很好的弹性强度的同时减轻重量，提高运载能力。为应对飞机地效、低空突防时可能遭遇的恶劣条件，机身下部分与浮筒采用具有形状记忆功能的材料制造，使飞机受到轻微撞击表面变形后，能自行恢复。
3.2机翼设计
“海燕”的主翼为水平下单翼，主翼浮筒外侧设置有变后掠翼，其后掠角变化范围是15°-90°，后掠90°可进行地效巡航或停泊，在地效飞行过程中变翼逐渐展开，提高展弦比，增加升力，最终使飞机能够爬升到5000米的高度巡航。当飞机停泊水面时可变后掠翼浮于水面之上。可变后掠副翼采用弹性轻质材料制造。在地效、低空高速飞行遭遇气流湍流时，副翼具有一定弹性变形能力，缓和瞬时过载，增加机体稳定性。
尾翼为高平尾，脱离主翼安定面气流扰动，以保证地效飞行时尾翼的气动性能。上端平尾翼宽度较小，为全动式设计。尾翼整体形态纤细活泼，参照了变掠翼的造型特点，同时也具有仿生形态的意味，视觉上比较美观。
3.3动力配备
3.3.1发动机
采用两台高效能小型涡桨发动机,安装在机身中上部，可以在地效飞行时起到保护发动机的作用。机身尾部可加装两节助推火箭，以用于提高突防速度、水平面快速爬升、陆地短距起飞等。
3.3.2进、排气道设计
进气道——带有可调进气锥结构，可以改变进气道截面大小，调节进气量和压缩比。
排气道——具有废气冷却功能，具有双层冷空气导流涵道，把涡桨发动机热废气与冷空气混合，减小发动机的红外特征。
四、“海燕”前景与展望
在未来的交通运输中，高性能两栖飞行器的重要性不可忽视，“海燕”两栖变翼飞机的设计概念应运而生。可以预见到，在不远的未来，对于如同海岸巡逻、海事救援、领海突发事件处理、特种登陆作战、低空突防与实施伞降等任务，“海燕”两栖变翼飞机将是一个不错的解决方案。 “隐形杀手”战略轰炸机 有人曾经预言：“属于轰炸机的日子已经一去不返，未来的地地导弹、战斗轰炸机等新一代武器将完全取代其价值和位置。”但我要说这种思想是荒谬的、可笑的，战略轰炸机作为三位一体核战略的一个重要组成部分，其重要的战略意义和超强的载弹量是其他武器所无法取代的。尤其是弹道导弹防御系统和超远程激光武器的出现，将为弹道导弹的时代划上句号，此时可以使用远程巡航导弹进行防区外攻击的战略轰炸机将重放光芒。为了替换服役多年的轰六战机，笔者和合作者设计了新一代的隐身战略轰炸机——“隐形杀手”。
作为新一代战略轰炸机，“Night Ghost”的主要任务是远程战略轰炸和进行核威慑，为达到这一目的，“Night Ghost”集众家之所长吸收了所有成熟的、先进的技术，同时运用了一系列的新概念、新想法。所以“Night Ghost”拥有无可匹敌的攻击能力和全身而退的自我保护能力。
性能全面透视：
㈠隐身性：“Night Ghost”的隐身性能首先来自它的外形，“Night Ghost”的整体外形光滑毫无“折皱”，不易反射雷达波；为了隐身的需要，“Night Ghost”的进气口上置，可让入射进来的雷达波经多次反射后自然衰减，发动机的喷嘴则深置于机翼之内，也成蜂巢状，使雷达波能进不能出；“Night Ghost”的武器仓和武器挂架全部埋入到了平滑的机身之下，从而避免了雷达波的反射。针对未来太空侦察卫星的红外探测仪“Night Ghost”在红外隐身能力方面进行很大的改进，巨大的进气口吸入的空气中相当大的一部分不经过发动机高温燃烧而是直接与燃气混合以降低喷气的红外辐射。
㈡超低空机动：“Night Ghost”极其重视超低空机动能力。它的气动布局具有隐身性，但不是以牺牲机动性能为代价的，所以“Night Ghost”的机动能力也是十分优秀的。
1.“Night Ghost”轰炸机的前翼设计十分独特，它可以以翼根处为转轴旋转75°，当前翼完全展开时形成前掠翼，这为飞机提供了较大的升力，而更重要的是其巨大的控制面极大的提升了飞机低空飞行时的机动性能。
2.“Night Ghost”的气动布局极适合超低空机动飞行，它继承了以前战机的优点，并将进气道下置、弹舱内置、喷气口上置以此来优化整机的气动布局。翼身的完美融合再加上独特的鸭翼布局极大的提高了其低空机动能力。
3.“Night Ghost”的主翼分为两段，内段为固定式，拥有巨大的机翼面积，使飞机有较小的翼载，提高了“Night Ghost”的机动性和灵活性。外段机翼的后掠角和机翼面积都可以调整，该部分机翼的蒙皮具有优良的机械性能和变形能力，其内部包裹着的活动“骨架”则在计算机控制下随时活动以改变后掠角和机翼面积。这种活动机翼的应用极大的提高了飞机超低空飞行时的控制能力。
㈢高速性：“Night Ghost”作为高速隐身轰炸机，其高速性能是其他轰炸机不能比的。“Night Ghost”以新型涡轮——冲压一体的发动机作为动力，此发动机为未来最先进的发动机，拥有很高的推重比，极适应高速飞行。它为“Night Ghost”提供了充足的动力使飞机能以高超音速巡航。另外当“Night Ghost”的前翼向前完全折叠时，前翼与前部的小鸭翼整合成超大后掠角的后掠翼，这极大的减少了飞机高速飞行时的阻力。
㈣远程、大载弹量：“Night Ghost”的进气道上置使巨大的机腹拥有充足的空间来安装两个巨大型弹仓。每个弹仓内都有一个旋转的发射装置，它可以安置5枚射程3000KM的巡航导弹或大量普通炸弹和精确制导弹药。虽然“Night Ghost”在体型上并不算是超大型轰炸机，但其强劲的发动机和优良的气动布局使它有20吨以上的载弹能力；另一方面“Night Ghost”的巨大机翼内可以容纳大量的燃料，发动机在涡轮与冲压两种模式共同工作的情况下拥有极高的燃料利用率，再加上超低阻力的外形设计，使飞机在不加油时有近万里的航程，如果配合加油机“Night Ghost”的作战半径将更加巨大。
㈤强大的武器系统：“Night Ghost”的武器系统十分先进。它主要以远程巡航导弹为武器，在进入敌人防区之前进行超远程精确攻击；也可以使用精确制导炸弹进行轰炸。“Night Ghost”也很重视常规轰炸能力，因为未来大国之间直接爆发战争的可能性很小，地区冲突、反恐怖作战发生的可能性却很大，此时常规轰炸是必不可少的。
未来战争是高科技的战争，武器技术会在战争中快速更新，所以只凭单一技术领先而忽略战术灵活性的武器必将在战争中被迅速淘汰，因此“Night Ghost”极重视战术的灵活性和多样性。
⑴高空高速突防：
在高灵敏度的有源相控阵雷达等新一代雷达相继投入使用的现代战争中，轰炸机的单独作战已经变得日趋困难，当前的模式是己方部队先用攻击机、电子干扰机、反辐射导弹等对敌防空系统进行全面压制后轰炸机才进入敌方领空执行轰炸任。但“Night Ghost”凭借其优良的隐身性能在高空以高速突破敌人的防空系统，在目标进入进入攻击范围以后迅速攻击。这种战术只能适应如今的战场，并不会适应未来战争的需要，但是它在未来战争中仍占有着一席之地。
⑵超低空超高速突防：
在未来战场特别是两个强国的对决中，双方都拥有强大的科技实力，可以快速破解敌人的武器技术，隐身与反隐身将如同矛与盾的争斗，即使最新的隐身技术也将在战争之中被迅速破解。因此决不可以迷信这一技术。在未来陆、海、空、天组成的四维战场中，被发现的高空高速飞行的战机势必难逃远程防空导弹、超高速战机、射程数千公里的激光武器甚至太空武器的联合打击。当高空高速之门被封死之时，超低空超高速突防便成为解决这一切的方法。“Night Ghost”极重视超低空作战，在设计之时便把超低空机动性能作为最重要的设计指标。“Night Ghost”拥有先进的地形匹配系统及导航系统，同时机载计算机内存储着精度极高的三维地形模型，可以根据机载雷达所测得的数据确定自己的位置，并根据地形模型在超低空自动驾驶或辅助控制。所以其能利用地形的掩护在敌人雷达的盲点中以十几米到几十米的超低空高速突破敌方的防空系统，对敌进行出其不意的攻击。
基本参数：
尺寸：
作战半径：4000km——5000km
最大载弹量：25吨
最远航程：10000 km
弹仓：可容纳长度小于9 m，弹径(不计弹翼)小于0.7 m的导弹10枚。
外挂架：可挂载大量弹药。
正常武器配置：3000km射程巡航导弹×10(可携带核弹头)或1500公斤级精确制导炸弹×10。
动力装置：涡轮——冲压一体发动机×2。
最高速度：约5马赫。 分体式高速经济型飞行器 分体式高速经济型飞行器
目前飞机存在两个问题：第一是高速性能与低速性能受气动外形影响不能兼顾。第二是能源消耗很大。模块化飞机可以解决这些问题。
它分为三部分：第一部分是承载主要大负荷的主飞行器，第二部分是帮助起飞降落的飞翼机，第三部分是磁悬浮轨道以及轨道车。
主飞行器主要用于高速巡航，故它的布局采用典型的切尖三角翼布局。由于展弦比低，这种外形有效地降低了风阻并延迟了激波的产生，从而可以实现超音速飞行。飞机采用变循环发动机，以保障超音速巡航性能。尾部采用环形翼，发动机进气道的激波打在环翼下表面，形成局部乘波构型，在高速下可以产生较大升力，同时有利于提高机体横向稳定性的提高。在主飞行器的主翼与起降服务机结合的时候，环翼还能起到作水平尾翼的作用
飞翼机大规模使用复合材料制造，采用飞翼结构有助于提高低速飞行的可操作性。飞翼机采用涡扇发动机，以便提供优良的低速性能。飞翼机上表面有固定机构，可以与主飞行器牢固连接。它们连接起来的时候总体外形和普通客机外形基本类似。
飞翼机没有驾驶室，是全自动电脑控制飞行姿态。地面塔台和空中的飞机都可以发指令遥控它的飞行。
磁悬浮轨道上有轨道车，轨道车与飞翼机对接，供飞机起飞和降落用。轨道在飞机起飞的时候提供动力，在降落的时候提供电阻制动，同时将动能转换为电能存储起来备用。
工作方式：
在地面状态下，飞机、飞翼和轨道车三者组合起来，此时飞机的外形就像普通客机一样。
起飞时，轨道车在磁悬浮轨道上启动，带动飞机加速。普通飞机在起飞的时候发动机处于非经济运行工况，耗油率很高。而加速轨道由地面提供能源供飞机加速起飞，所以可以减少飞机携带的燃油载重量，相应的提高人员或者货物的有效载重量。轨道车与轨道之间采用磁悬浮的方式，这样轨道车不仅能在起飞提供较高的速度，也可以在降落时通过非接触磁层减少着陆的冲击力。
在轨道车的速度加速到起飞速度的时候，飞机和飞翼机作为一个整体与轨道车分离。由飞翼机做主动力带动飞机加速到高速巡航速度。然后飞翼机与主飞行器分离，减少主飞行器的重量和风阻。
加速达到一定航速后，主飞行器启动自身的冲压发动机，飞机做高速巡航，同时起降服务机返回轨道待命。
要降落时，起降服务机从轨道起飞，到空中与主飞行器对接锁定，然后下滑至轨道，与轨道器对接锁定。对接完毕后飞行器在轨道上滑行，轨道将飞机的动能转换成电能存储起来，供下次起飞时使用。这样也节约了能源。整个对接的过程都由机载计算机统一自动化控制。
图5：起飞过程
这种飞行器的好处就是在巡航的时候大幅度减少了不必要的负荷，同时提供了高速巡航的性能，对于飞行的各方面要求均得到了满足。