?我們先把時間撥回到春節前。如果關注飛行汽車這個話題或領域的朋友應該都知道,在美國當地時間的1月15日,吉利科技集團的大力飛行汽車Transition(TF-1)獲得了美國聯邦航空局(FAA)頒發的適航證。
要知道,FAA的適航證要求極為嚴格,大力TF-1是全球第一款拿到這個證件的飛行汽車。
為了實現起飛,大力TF-1大幅輕量化,基本以航空級別的復合材料為主。
動力系統采用了混動技術,設計最大起飛重量為850公斤,巡航高度達到3000米,極速為167km/h,最大航程為670公里,可以搭載兩人飛行。
無獨有偶,在這之前的前三天,即美國當地時間1月12日,2021年北美消費電子展(CES)上,凱迪拉克也向世人首次展示了VTOL垂直起降飛行器,盡管“這輛車”的外形和傳統汽車沒有任何相似和聯系。
這也是通用第一次涉足空中機械領域,在飛行器內部僅設有單人座位,VTOL垂直起降飛行器具有90kWh的電池組,速度可以達到90KM/H。
事實上,不論是波音、空客這些傳統航空企業巨頭,還是吉利、通用這些傳統主機廠,都紛紛加入了飛行汽車研發的大軍。
這意味著,飛行汽車可能是下一個風口?
飛行汽車的起源并不晚?
飛機和汽車都起源于100多年前,是工業時代兩個最具代表性的產品,生產這兩者的能力也被視為一個國家工業實力的象征。
汽車零配件大到AT變速箱,小到芯片,以及渦噴發動機葉片的材料、工藝等等,可以說一些國家舉全國之力都是一些很難逾越的屏障。
例如我國也是近幾年才實現了商用飛機的研發和生產,之前都是基本依賴進口產品。
這兩個產品的設計和生產涉及行業之廣,技術難度之大,都需要各個行業去積累、開發才能緊跟世界發展的腳步。
但將兩者合二為一的飛行汽車,難道是這幾年才興起的概念?
其實不然。
早在1917年,美國航空先驅格倫·柯蒂斯就制造了一款新型的交通工具,取名叫Autoplane。
當時格倫·柯蒂斯的設想,更多是借助這個新型交通工具驗證飛行汽車的概念,進行的一次大膽嘗試。
Autoplane的主體為一輛有著發動機的前置引擎四輪汽車,在車中部靠近尾部有一對翼展長度達到12.2米、并且采用三層設計的鋁制機翼。
機翼后方的四葉片螺旋槳使用汽車的發動機來驅動,作為飛行時的推進器,推進器的后方則是一個穩定器和方向舵,來確保飛行狀態下的平衡和方向的掌控。
不過受限于當時的材料、技術水平等因素,這輛Autoplane最終并沒能實現真正的飛行,只有短距離的飛行式跳躍,但這完全不影響Autoplane作為全世界第一款飛行汽車的鼻祖地位。
在Autoplane誕生之后的一段時間里,美國工業設計師亨利·德萊弗斯、航空工程師莫爾頓·泰勒也都各自在飛行汽車上做出了新的嘗試。但基本的思想和設計都停留在當時那個時代,沒有實質性的突破。
隨著平民汽車,例如福特T型車的發展,廉價汽車迅速占有了主力交通的地位,更便宜的售價、更便捷的操作和更方便的體驗,讓飛行汽車一時間銷聲匿跡,更多的只是停留在探索領域。
對飛行汽車念念不忘?
人類有個很有意思的特性,總有人喜歡對一些不現實或者無意義的事情傾注自己的熱情,盡管飛行汽車并不符合當時的需求,仍然有人不斷的前赴后繼。
近代真正影響現代飛行汽車設計的,要數加拿大工程師保羅·米勒了,在1991年,他推出了一款名為M400飛行汽車。
這輛四座飛行汽車很像科幻電影中的飛行器,“車身”前后共有四個可調整角度的推進器,原理有點類似美國“魚鷹”運輸機,可以根據推進器的角度選擇懸浮或者向前推進。
M400飛行汽車長度為21.5米,寬度為8.5,高度為7.5米,重量為2.4噸,引擎總功率達到865馬力。
這樣的動力使得M400能夠在7600米的高度“飛出”560公里的時速。其最大上升速度可達到225公里/小時。
盡管功率較高,但是這臺飛行汽車的油耗表現尚可,一升油可以前進8.5公里,加滿油可以飛行約1200公里。
有意思的是,它還是一輛環保性汽車,它使用的燃料是酒精。燃燒后只產生水和二氧化碳,據稱,這輛車的零售價約為350萬美元。
另外,駕駛飛行汽車上路除需要遵守普通的交通規則外,同時要得到航空部門的批準。
盡管這個方案看起來更像是一個變形的飛行器,但垂直起降的成功,為飛行汽車后續發展提供了一個重要且可行的方向。
除此之外,真正意義上的第一臺成熟的、可以稱之為飛行汽車產品的,就是前文中我們提到的特拉弗吉亞公司,也就是現如今被吉利收購的這家公司研發的Transition。
這臺車最重要的設計,就是在路面行駛的狀態下,機翼可以進行兩段折疊,大大縮短了“車身”的寬度,采用混合動力系統驅動車身后部的螺旋槳,以實現飛行。
Terrafugia曾在去年年中的時候首次公布了TF-2A純電動垂直起降汽車原型機,預告TF-2A全尺寸原型機即將問世,且完成了地面調試和可靠性測試。
TF-2A選擇了便于通過適航審定的復合翼構型,最大商載200kg、最大航程100km、巡航速度180km/h、實用升限30km。
現階段,前序產品已經拿到了FAA適航證,TF-2A也已經開始接受預定,計劃于2023年正式上市。
飛行汽車解決交通痛點?
其實在此前,飛行汽車存在的意義并不大。
一方面,汽車保有量并不像現在這么多,同時城市化集中也遠不如現在這么密集,城市交通不擁擠,汽車依然是大家的首選。
而遠距離通勤有飛機、高鐵等等,就算真的需要填補汽車和飛機之間的中短距離快速通勤的空白,也有直升機可以滿足要求。
那么為什么飛行汽車現在受到越來越多的關注?甚至很多人認為飛行汽車將是城市交通的最終形態呢?
僅僅只是因為科幻電影看多了,還是對“飛行汽車”有執念呢。
實際上,看似荒誕不可理解的“飛行”方案,背后卻赤裸裸展露著現如今交通狀況和人們通勤的“痛點”。
眾所周知,現在對于大城市上班的人們來說,趕在上下班高峰期開車,你就可以享受“免費”停車服務,幾公里的路程走上一兩個小時都是家常便飯。
除了車輛的數量較多,有限的公路通勤能力、立交匝道的設計缺陷、紅綠燈系統的阻流,都會大大降低道路的通勤效率。
盡管高架橋系統就是在有限的地面條件下,提升空間的利用率。一層不行就兩層,兩層不行就三層,可到了上下班高峰還是全面淪陷。
既然地面、地下都還是解決不了,那就只好“上天”了。
也許你要說了,直升機不是已經能解決這些問題了嗎?
但是直升機的體積、重量都較大,起飛和降落都必須有專業的場地,所以在所謂的最后一公里,直升飛機并不能解決。
但汽車可以,你可以停在你的車庫,可以露天,也可以在直升飛機起降的地方起降。
只要寬度夠,理論上,飛行汽車可以帶你出現在城市的任何一個角落,也能帶你從城市的任何角落回家,這點直升機是很難做到的。
所以,飛行汽車對于解決城市擁堵,是一個現階段完美的解決方案,遇到擁堵,一言不合就立馬起飛。
舉個例子,按照飛行汽車目前主流的較低的飛行速度,大約在200公里左右的時速,堵車的情況下,10公里的路程可能需要1個小時。
而飛行汽車,即使算上“變形”、起飛降落等操作流程,可能只需要10分鐘甚至更短,大大提高了通勤效率。
飛行汽車的能耗更高?
很多人有個誤區,比如民航噴氣式客機一次飛行都要燒掉幾噸甚至十幾噸的燃料,一般飛機很重,飛行速度又如此快,引擎的功率也高,這樣算下來飛機的油耗十分驚人?
真相是,目前民航客機理想條件下平均每人每百公里油耗3-5升,而且隨著飛行距離的增加和載客量的增多,油耗還會進一步降低。
例如世界上最大的民航客機空客A380,理論平均每人百公里油耗僅有2.9升。
如果是低功率的飛行汽車,是不是油耗會進一步降低呢?
答案是肯定的。
首先,汽車前進需要克服滾動阻力,車速增加到60km/h之后,還要克服相當大一部分的空氣阻力。
而飛行汽車在飛行的過程中,只需要克服重力和空氣阻力,理論上,效率會比路面行駛的汽車更高。
再有不可忽視的一點,一旦離開地面,其前進路線基本由直線構成,間接的拉近了兩個目的地之間的距離。
同時,飛行過程中屬于穩態飛行,這樣的工況也使得能耗進一步降低。
飛行汽車的命門和機遇?
從類似無人機的設計,到直接在汽車上裝上折疊“翅膀”等等各式各樣的設計,飛行汽車目前并未有一致性的發展方向,但它們都有一個致命的缺點。
普通汽車發生故障,最多是無法行駛、即便是發生事故,一般也不會引起太嚴重的后果。
但是飛行汽車一旦出現了問題,不僅乘員的生命得不到保證,還可能成為高空墜物給下方人員帶來生命威脅。
此外,全球各個國家和地區對于飛行設備都有著嚴格的管制,例如飛機的航線、高度、寬度、速度都有相應的規范和要求,否則會發生意外和事故。
但目前,飛行汽車的行駛規范、交通法規、責任劃分等等都尚未擁有統一的標準和規范。
甚至在很長一段時間里,這個規范標準也很難被制定出來。
再有就是能源形式,目前電氣化是大勢所趨,未來飛行汽車實現商業化,必定需要更輕量化的電池和更加長的續航里程,增加可靠性、減少故障等等一系列問題。
也就是說,目前新能源汽車面臨的問題,飛行汽車也同樣會遇到。
不過,飛行汽車里也蘊含著巨大的機遇。
首先,飛行汽車的操控要求駕駛員必須擁有相應的飛行執照。未來必將會建立起飛行汽車培訓學校等相關產業。
同時,對于飛行汽車來說,沒有復雜的地面交通限制,也沒有傳統的交通參與者,例如行人、非機動車等,理論上這樣更容易實現完全自動駕駛。
據中信證券數據,截止2020年2月,全球飛行汽車數量超過160家,主要集中在美國及歐洲地區,目前產品大部分處于飛行測試階段,少量實現預定及交付。
有相關產業公司預測,到2030年,飛行汽車行業將突破3000億美元的市場規模,2040年可發展至1.5萬億美元市場。
寫在最后
未來的汽車發展方向,飛行汽車絕對是其中非常重要的組成部分。
隨著電氣化時代的到來,許多原先的不可能正在以飛速的腳步變成可能,那些曾經出現在科幻電影動漫里的飛行汽車,也在今天變成了現實。
盡管飛行汽車離真正普及還有著非常長非常長的路要走,但飛行汽車用于公共交通領域,可能在不久的將來就會實現。
最后,據不可靠消息稱,如果今年東京奧運會能夠如期舉行,豐田可能會用一輛飛行汽車去點燃最后的火炬。
來源: 車轍作者:羅亮
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