從風箏、熱氣球,到飛機、太空飛船,人類一步步實現(xiàn)飛翔乃至飛天的夢想。人類交通也從一維線性活動,進化到二維平面活動,之后再次轉變,實現(xiàn)了三維立體交通。今天,萬米高空已被征服,“低空經(jīng)濟”逐漸走進了大眾視野。
作為低空經(jīng)濟的重要組成部分,飛行汽車不僅代表著未來出行的方向,更是緩解城市交通壓力、提升出行效率的重要手段。雖然這項技術現(xiàn)在似乎還在萌芽階段,離真正的大規(guī)模量產(chǎn)尚有距離,但我們還是不由期待,從科幻走進了現(xiàn)實的飛行汽車,能早日走進普通人的生活。
如何給汽車插上翅膀
飛行汽車結合了汽車和飛機的功能,能夠在地面行駛和空中飛行,其技術涉及多個領域,包括但不限于航空工程、汽車工程、材料科學、信息技術等。
電動垂直起降飛行是飛行汽車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的基本特征和發(fā)展飛行汽車的核心技術,這使得飛行汽車能夠在狹小空間內(nèi)靈活起降,減少對機場設施的依賴。在地面,它是一部高性能的電動汽車,在空中,則化身為靈活的飛行器。
飛行汽車的動力系統(tǒng)通常采用高效能的電動或混合動力方案,確保在地面行駛與空中飛行時都能提供充沛而持久的動力支持。動力系統(tǒng)的核心技術和零部件包括電池、電機、驅動器等,電池的能量密度、充放電功率以及循環(huán)壽命對飛行汽車的續(xù)航里程和性能至關重要。
為了實現(xiàn)從地面到空中的順暢轉換,飛行汽車會配備精密的轉換機制。在需要飛行時,機翼或旋翼等飛行部件會迅速而平穩(wěn)地展開,確保車輛能夠垂直起升并平穩(wěn)過渡到水平飛行狀態(tài)。這一過程中,先進的飛行控制系統(tǒng)發(fā)揮著至關重要的作用,它集成了導航、通信、安全監(jiān)測與自動避障等智能功能,實時監(jiān)測飛行狀態(tài),確保飛行的安全與穩(wěn)定。
為了減輕整體重量并優(yōu)化飛行性能,飛行汽車需要采用輕質(zhì)且高強度的材料,例如碳纖維復合材料、先進的鋁或鎂合金以及納米材料等。
自動駕駛技術在飛行汽車上的應用將減少駕駛員操作,提高安全性和便捷性,更是有效降低了飛行汽車規(guī)模化、大眾化應用的飛行駕駛瓶頸和障礙。清華大學車輛與運載學院張揚軍教授認為,未來的飛行汽車應該是智能無人駕駛的,不需要大家再考“飛行汽車駕駛證”。
圖片說明:小鵬匯天分體式飛行汽車“陸地航母”
圖源:小鵬匯天官網(wǎng)
作為未來交通領域的一項創(chuàng)新技術,飛行汽車核心定義特征可以歸納為以下幾點:
多功能性
飛行汽車具備在地面上作為汽車行駛和在空中作為飛行器飛行的雙重功能;
轉換能力
一些飛行汽車設計具有可轉換的結構,如可折疊或可伸縮的機翼,以便在不同模式下進行切換;
自主性
許多飛行汽車具備自動駕駛技術,允許在不需要人工操作的情況下進行飛行和駕駛;
環(huán)保性
隨著可持續(xù)發(fā)展的趨勢,許多飛行汽車設計采用電動或混合動力系統(tǒng),減少對環(huán)境的影響;
智能化
集成先進的智能系統(tǒng),包括導航、通信、安全監(jiān)測和自動避障等,以提高飛行汽車的安全性和效率;
垂直起降(VTOL)能力
一些飛行汽車設計為具備垂直起降的能力,這樣可以在更小的空間內(nèi)進行起飛和降落,增加使用的靈活性;
法規(guī)遵從性
飛行汽車需要遵守地面交通和空中飛行的法規(guī)要求,包括安全標準、空域管理和交通規(guī)則;
技術集成
飛行汽車是多種技術集成的結果,包括航空工程、汽車制造、電池技術、人工智能和材料科學等。
挑戰(zhàn)在哪里
雖然飛行汽車融合了汽車與航空領域的最新成果,應用潛力成倍增長,但其發(fā)展征途仍存在諸多挑戰(zhàn)。
首先就是安全性這道紅線。在藍天翱翔的夢想背后,是對乘客生命安全的莊嚴承諾。飛行汽車必須達到航空級的安全標準,這要求在設計上融入冗余系統(tǒng)、高效故障診斷與實時監(jiān)控系統(tǒng)等先進技術。這些技術手段不僅增加了設計的復雜性,也提高了成本。
成本控制則是飛行汽車商業(yè)化進程中的一道坎。高昂的研發(fā)與生產(chǎn)成本,阻礙了飛行汽車從實驗室走向市場的步伐。行業(yè)需要不斷探索技術進步與規(guī)模效應的結合點,通過優(yōu)化設計、提高生產(chǎn)效率、降低材料成本等方式,逐步降低飛行汽車的制造成本。同時,政策的支持與市場需求的引導也將對成本控制產(chǎn)生積極影響。
續(xù)航能力方面,電池技術的瓶頸限制了飛行汽車的續(xù)航里程,尤其是在長途運輸和應急救援等場景下表現(xiàn)不盡如人意。科研人員正致力于開發(fā)新型電池材料,提升能量密度,縮短充電時間,以期突破這一難題。
此外,電動推進技術、自動駕駛技術、材料與結構工程、通信與導航等技術對飛行汽車的發(fā)展也十分關鍵。而且飛行汽車的適航認證、空域管理等法規(guī)與標準也尚未完全確立。但隨著商業(yè)化的推進和更多玩家入局,這些問題都將逐一得到解決。
低空出行不再是夢
盡管面臨諸多挑戰(zhàn),但飛行汽車的未來仍充滿無限可能。
飛行汽車的市場需求不斷豐富,新技術、新產(chǎn)業(yè)為其帶來重大機遇。隨著城市化進程的加快,交通擁堵問題日益嚴重,飛行汽車可以緩解地面交通壓力,提高通勤效率。飛行汽車還可廣泛應用在應急救援中,例如,在自然災害(地震、洪水等)發(fā)生后,飛行汽車可以迅速到達受災區(qū)域,進行人員救援和物資運輸。此外,飛行汽車還可用于醫(yī)療急救,將患者快速送往醫(yī)院救治。飛行汽車在商業(yè)物流中同樣也充滿潛力,特別是在“最后一公里”配送中,飛行汽車可以顯著提高配送效率,減少人力成本,還會催生共享飛行汽車服務、按需空中出租車等新興商業(yè)模式。
圖片說明:小鵬匯天的旅航者X2
圖源:小鵬匯天官網(wǎng)
隨著電池技術、人工智能和材料科學的進一步發(fā)展,飛行汽車的性能將不斷提升。例如,固態(tài)電池的研發(fā)有望顯著提高能量密度,從而延長續(xù)航里程。同時,自動駕駛技術的進步將使飛行汽車變得更加智能化和安全。
而且,一系列政策措施的出臺,為飛行汽車的發(fā)展提供了明確的政策導向和支持。預計到2027年,以無人化、電動化、智能化為技術特征的新型通用航空裝備在城市空運、物流配送、應急救援等領域實現(xiàn)商業(yè)應用。到2030年,通用航空裝備將成為低空經(jīng)濟增長的強大推動力,形成萬億級市場規(guī)模。
未來,隨著技術進步和政策支持的不斷加強,飛行汽車必將在越來越多的領域發(fā)揮重要作用,成為人類出行方式的重要組成部分,深刻改變我們的生活方式。
本文綜合編輯自微信公眾號中國航空學會、央視網(wǎng)超級工廠等。
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