飞行汽车:上天容易,想要“落地”有点难

2020-10-19 11:05 来源:科技日报 马爱平 3008 点击
像鸟一样自由飞翔,是人类自古以来的梦想。早在300多年前,清代小说家李汝珍撰写的《镜花缘》中就有了最早关于飞车的描写。200多年前,法国小说家儒勒·凡尔纳所著的科幻小说《世界主宰者》中也出现了飞车的影子。

而文字之外,人们让汽车飞起来的探索也从未停止。在10月5日落幕的北京汽车展上,小鹏汇天就发布了首款超低空飞行汽车“小鹏汇天旅航者T1”。

SD-03飞行汽车 视觉中国供图

从个人小范围实践到资本关注热点

“过去100多年的飞行汽车实践探索,主要发生在美国,人们通过汽车与飞机的结合,设计出同时具备地面行驶和空中飞行功能的飞行汽车。”我国首位莱特兄弟奖章获得者、清华大学车辆与运载学院教授、汽车安全与节能国家重点实验室常务副主任张扬军告诉科技日报记者。

作为面向城市空中交通和未来出行的新型交通工具,飞行汽车正日益受到航空和汽车领域的重视。如今,它已经由最初个人梦想家的小范围实践,发展为资本市场关注的热点。

波音、空客、贝尔、巴西航空、中航工业等传统航空企业巨头,均已布局电动飞行汽车的研发。“吉利、丰田、现代、奥迪、奔驰、特斯拉、通用等传统汽车企业,也纷纷加入了飞行汽车研发的行列。”张扬军说。

罗兰贝格(Roland Berger)公司在2018年11月发布的《城市空中交通——一种新型交通方式的兴起》研究报告中预测,到2025年,将有3000架飞行汽车投入使用,随后其数量将呈指数增长;预测到2050年,全球范围内将有近10万架飞行汽车用作空中出租车、机场班车和城际航班。摩根士丹利(Morgan Stanley)公司也发布蓝皮书称,2040年全球城市空中交通的产业规模将达到1.5万亿美元。

现在的飞行汽车长啥样

近年来,随着城市空中交通概念的兴起,现代飞行汽车概念由传统概念的陆空两栖车辆拓展为电动垂直起降飞行器。

以“小鹏汇天旅航者T1”为例,该飞行汽车的外观以银色为主,形似蜘蛛,颇有点“钢铁侠”的味道。整个飞行器由下方的一个座位和上方的8轴螺旋桨组成,电池主要位于顶部,支持5—25米超低空飞行,单车位停放,可垂直起降。据透露,其价格或与一辆豪华车相仿。

除了“小鹏汇天旅航者T1”外,“中国亿航公司研发的飞行汽车Ehang216和美国乔比飞机公司研发的飞行汽车Joby S4,也是采取多旋翼电动垂直起降,它们是新兴科技公司研发的具有代表性的飞行汽车。Ehang216有8组旋翼,最大起飞重量可达600千克,额定载荷达220千克即可搭乘2人,巡航速度可达100公里/时以上,并可持续飞行20分钟以上。Joby S4最大起飞重量达1815千克,最大有效载荷约为450千克即可搭乘4人,巡航速度320公里/时,航程240公里。”张扬军说。

真正飞入生活还面临多重瓶颈和阻碍

随着飞行汽车在车展上亮相,让很多人不禁高呼:“告别拥堵,我要飞得更高!”但是实际上,与堵在高速路上的噩梦说再见的动人时刻,未必很快到来。

张扬军指出,飞行汽车的发展目前还处于从研究探索走向商业化应用的早期阶段。言外之意,以飞行汽车为载体的城市空中交通,将颠覆人们传统的出行方式。但要实现这一美好愿景,还面临着许多瓶颈和障碍。

张扬军说,第一是规则问题。其中涉及城市空域管理,包括“航线”的制定、行驶的规则、事故责任的划分、空中执法手段等。目前为止全球没有任何针对飞行汽车认证和空中交通管理的清晰、统一的标准及规章体系。

第二是市场问题。例如,飞行汽车采用电动化分布式推进,实际运行噪声远比直升机小,但城市空中交通的运行频次较现有直升机城市运行要密集很多,对城市人类生活到底会产生多大影响,公众能否接受都尚未可知。此外,城市空中交通的基础设施、运营模式、经济成本,以及用户体验等也都未见雏形。

第三是技术问题。“飞行汽车性能主要涉及车体结构、飞控驾驶和动力推进三大技术领域。由于动力推进技术有其自身特有的专业技术门槛和难度,所以有关飞行汽车性能的技术研究,无论是让汽车飞起来的早期探索,还是现在面向城市空中交通的研发实践,都主要集中在车体结构和飞控驾驶这两大技术领域,而对于动力推进,更多的是对已有的技术和产品进行选型、系统集成和应用,专门针对飞行汽车动力推进的研究相对较少。动力推进的瓶颈会导致飞行汽车的有效载荷低、航程短,是当前飞行汽车性能研发面临的最主要问题和挑战。”张扬军说。

不仅是交通工具还能用于消防救援

虽然飞行汽车作为交通工具真正走入人们生活还长路漫漫,但是我们也许会更早见到它在消防和应急救援等领域大显身手。

张扬军说,目前高层建筑的消防救援和森林防火是消防系统的主要痛点。这两个问题无法得到根本解决的关键在于没有有效装备,而飞行汽车的出现给上述问题的解决提供了新思路。飞行汽车可以非常快地(大概1分钟)飞抵百米高度,且其载荷能力强,可实现大流量喷水,非常适合高层建筑消防救援与森林防火应用。

“目前中国有超过10万辆救护车,但主要部署在城镇地区,而中国超过40%的人口生活在农村,考虑到农村人口大多生活在山区、海岛、高原等地,不易获得急救服务,因此飞行汽车对于这些人来说就成为了一种非常有效的救援方式。”张扬军说,而且在城市地面交通拥堵的情况下,飞行汽车快速移动的特性,也使得它成为了城市人口快速救援的有益补充。

此外,飞行汽车的发展还会带来一系列连锁反应。“比如飞行汽车的电动化牵引,将增强电动汽车和电动航空的自主创新和产品升级;而飞行汽车关键技术瓶颈的突破,不仅可为发展城市空中交通奠定技术和平台基础,还将有效促进动力电池、燃料电池、新型轻量化材料和智能驾驶等产业链的技术突破与创新,增强新一轮科技革命和产业变革引领能力,对我国实现交通强国目标特别是发展电动航空战略新兴产业具有重要的战略意义。”张扬军说。

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