我設(shè)想

“環(huán)球快線”——核動(dòng)力雙體子母式乘波客機(jī)

劉冠冕

回首這一百多年來(lái)的飛機(jī)發(fā)展歷程，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)主流大中型民航客機(jī)的設(shè)計(jì)始終相對(duì)保守。從早期的波音707到最新的空客A380和波音787，幾乎都有著相似的外表——流線型的機(jī)身、優(yōu)雅修長(zhǎng)的機(jī)翼。反觀，在技術(shù)層面上身手不凡的圖－144和“協(xié)和”客機(jī)，卻都在失事后相繼淡出藍(lán)天的角逐。也許這就是民航領(lǐng)域所追求的“安全、經(jīng)濟(jì)、舒適、環(huán)?！钡纫蛩夭┺牡淖罱K結(jié)果。

展望航空新世紀(jì)，隨著科技進(jìn)步和社會(huì)需求，必將能召喚出全新的民航機(jī)。我設(shè)計(jì)的是一種于2050年前后投入運(yùn)營(yíng)的核動(dòng)力的雙體子母式乘波客機(jī)，定名為“環(huán)球快線”?！碍h(huán)球”體現(xiàn)了該機(jī)全球抵達(dá)的能力，具有無(wú)限航程；“快”體現(xiàn)了該機(jī)的高速巡航飛行的能力；“線”又與“環(huán)”相呼應(yīng)，體現(xiàn)了該機(jī)全新的服務(wù)模式，即以“環(huán)形”航線或“總線式”航線取代現(xiàn)在的“點(diǎn)到點(diǎn)”式的航線運(yùn)營(yíng)。

總體設(shè)計(jì)概述

1、我認(rèn)為，可以發(fā)展超大型民航機(jī)，以解決目前民航機(jī)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)繁忙和空中管制負(fù)擔(dān)繁重的局面。該機(jī)計(jì)劃載客量在2000～2500人之間，這將非常有利于降低運(yùn)營(yíng)的成本。

2、機(jī)身采用雙體式結(jié)構(gòu)，以利于整體布局。內(nèi)部旅客艙采用超寬體設(shè)計(jì)，以提供旅客一個(gè)舒適的乘坐環(huán)境。

3、當(dāng)飛機(jī)有了永不衰竭的核動(dòng)力支持后，就無(wú)需頻繁降落補(bǔ)充燃料。該機(jī)采用子母式結(jié)構(gòu)，母機(jī)(下稱主機(jī))不間斷翱翔于藍(lán)天，子機(jī)(下稱子艇)用于上下駁運(yùn)旅客。一架主機(jī)對(duì)應(yīng)有多架子艇，就如同大型客機(jī)與高速航空母艦的有機(jī)結(jié)合。

4、該機(jī)設(shè)想采用全新的小型核發(fā)動(dòng)機(jī)，利用可控核聚變技術(shù)，在飛機(jī)20年壽命內(nèi)將具有無(wú)限航程。由于核聚變的基本原料在大海中的儲(chǔ)量巨大，當(dāng)達(dá)到實(shí)用階段時(shí)就能很大程度地緩解現(xiàn)代社會(huì)的能源緊缺問(wèn)題。

5、子艇在駁運(yùn)旅客時(shí)采用電力飛行，有折疊式的升力螺旋槳和推進(jìn)螺旋槳，擁有垂直起降能力。

6、以2，5馬赫的速度巡航，縮短了飛行時(shí)間。產(chǎn)生的氣動(dòng)熱也相對(duì)容易解決。

7、為避開(kāi)對(duì)現(xiàn)有的機(jī)場(chǎng)設(shè)施的不良影響，整機(jī)起降時(shí)可在海面進(jìn)行，子艇仍可在現(xiàn)在的機(jī)場(chǎng)起降。

8、上表面的機(jī)翼蒙皮覆蓋了永久性的高效太陽(yáng)能電池板來(lái)作為飛機(jī)的輔助能源。如果光電轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到20％，則大概能提供1000千瓦的電能。飛機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，在各處都安裝有故障自動(dòng)診斷與恢復(fù)系統(tǒng)。

9，由于采用子母式結(jié)構(gòu)，故可以像現(xiàn)在的公交車一樣提供環(huán)形(如環(huán)太平洋航線)或總線式(如亞歐大陸航線)的飛行服務(wù)線路。

10、為在氣動(dòng)上充分利用子艇，將機(jī)身下表面設(shè)計(jì)成圓弧狀，這樣就能很好地捕獲激波，成為非常高效的乘波飛機(jī)。

主機(jī)概述

主機(jī)是整架飛機(jī)的主體，采用雙體式的飛翼布局。飛翼氣動(dòng)布局有利于減小飛行阻力，同時(shí)擁有較大的內(nèi)部空間。機(jī)翼有一定的上反角，相對(duì)厚度3％～5％。

雙體即由兩個(gè)完全相同的機(jī)身構(gòu)成，各系統(tǒng)相互獨(dú)立。機(jī)身從前至后依次是駕駛艙、旅客艙和發(fā)動(dòng)機(jī)核反應(yīng)堆核心艙。旅客艙總共有12個(gè)艙室(雙層結(jié)構(gòu)，一個(gè)單體機(jī)身有6個(gè))，每個(gè)尺寸為(20米×9米×2.5米)。每?jī)蓚€(gè)艙室間有一段5米長(zhǎng)的自主服務(wù)中心。采用三級(jí)座艙布置如下：

普通艙：排距0.9米，過(guò)道和座椅寬為0.6米。共22排×12人／排=260人。

高級(jí)艙：排距1米，過(guò)道和座椅寬為0.75米。共16排×8人／排=160人。

特等艙：采用獨(dú)立的艙間設(shè)計(jì)，主要面向公司高層、國(guó)家政務(wù)人員和高收入家庭。有4個(gè)7人會(huì)議廳和18個(gè)4人小間，總共可容100人。

載客量計(jì)算：6個(gè)普通艙+4個(gè)高級(jí)艙+2個(gè)特等艙=2400人。

在翼根連接段，共有4個(gè)單層功能艙，尺寸為(15米×5米)?？梢愿鶕?jù)需要配置為機(jī)上工作人員的休息艙或旅客娛樂(lè)休閑艙。

該機(jī)采用的核發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，一套系統(tǒng)由一個(gè)反應(yīng)堆和三個(gè)核心機(jī)組成。原理是利用核聚變產(chǎn)生的大量熱能去加熱經(jīng)過(guò)高度壓縮的常溫空氣，使其膨脹后高速地從尾噴管排出，從而產(chǎn)生推力。小型核心反應(yīng)堆(尺寸為5米×4米)，位于機(jī)身后部。發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)(壓氣機(jī)+加熱膨脹室+渦輪)在反應(yīng)堆旁邊。該機(jī)裝有兩套核發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(即2個(gè)反應(yīng)堆和6個(gè)核心機(jī))，正常工作時(shí)總推力為180噸。

子艇概述

子艇在不同的工作狀態(tài)有不同功用。艇身是個(gè)較細(xì)長(zhǎng)的旋成體。頭尾段為錐體，頭部主要是駕駛艙，尾部為動(dòng)力設(shè)備艙，有x型的大后掠尾翼。中段為柱狀，直徑5米。內(nèi)部為雙層載員艙，30米長(zhǎng)，排距0.75米，共40排。上層4座／排，下層6座／排?？偣?00座。采用電力作為主能源，非工作狀態(tài)時(shí)可由地面設(shè)備或主機(jī)對(duì)其充電。起落架為前三點(diǎn)式。

子艇的三種工作狀態(tài)。

自主狀態(tài)：用于到站時(shí)上下駁運(yùn)旅客。此時(shí)子艇處于自主工作狀態(tài)，機(jī)翼和螺旋槳完全展開(kāi)。艇身的底部為可旋轉(zhuǎn)式，當(dāng)與機(jī)身垂直時(shí)，可作為機(jī)翼。在翼端有直徑為16米的升力螺旋槳，在后部也有一個(gè)直徑為4米的推力螺旋槳，可以收入艇身。

勵(lì)波狀態(tài)：子艇作為飛機(jī)在超聲速巡航時(shí)的激波發(fā)生體。此時(shí)子艇的機(jī)翼和螺旋槳折疊，整個(gè)外形為較細(xì)長(zhǎng)的旋成體。

浮筒狀態(tài)：子艇在整機(jī)起降滑跑時(shí)還是主浮筒，產(chǎn)生浮力。經(jīng)計(jì)算，其最大浮力大于800噸，可以滿足飛機(jī)起降。