空中汽车
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空中汽车,又称“空中飞行汽车”“飞车”即在空中行驶的汽车。
1917年,美国人格·寇蒂斯(Glenn Hammond Curtis)在纽约泛美航展上带来了人类历史上第一款飞行汽车,一架铝制机身和固定翼结合的飞行汽车Autoplane。[1]。
1935年,福特汽车创始人亨利·福特说过一句话:“飞机与汽车结合的产物就要来了,你们可能会笑,但它一定会来。”
20世纪50年代,人们开始了研究现代飞行汽车的实际行动。美国设计师莫尔顿·泰勒自1946年开始致力于开发飞行汽车,1949年制出原型。试飞成功后,泰勒获得多方投资,开始生产“飞车”。第一批三辆均以2.5万美元售出。后因订单数不到500辆,未能实现量产,这一款只生产了6辆。这辆飞车有两个座位,长长的尾翼部分装有一个螺旋桨。车身长6.4米,翼展9.14米,重952.6公斤,配备5.2升4缸引擎,功率为150马力,陆地行驶最高时速96.6公里,在3658米空中飞行速度最快为每小时177公里,加满油续航里程为483公里。
“飞车”能在10分钟内完成从汽车到飞行器的变身过程。泰勒曾说:“从飞行器到汽车的变形,穿着裘皮大衣和高跟鞋的女性也能操作。”他希望“飞车”的机翼能够向后折叠,方便变成汽车时拖拽[2]。
2023年2月5日,吉利科技发布消息,旗下飞行汽车制造商沃飞长空日前完成兔年第一飞,标志着AE200 X01系列试飞验证工作进入全新阶段。AE200是沃飞长空自主研发的一款5座级纯电动力垂直起降载人航空器(飞行汽车)。其瞄准城市圈及城际出行场景,具备高性能、高安全、高舒适的特点,满足城市群/城际间多样化出行需求、具备丰富的用途扩展能力。[1]
2023年2月17日,日本双座“飞行汽车”在位于日本西南部大分市进行了首次飞行汽车户外载人试飞,也是日本首次经交通部批准的此类飞行器成功在户外载人飞行。[1]
2023年2月28日,东风汽车集团股份有限公司申请的“汽车(飞行器)”外观专利获授权。摘要显示,该外观设计产品用于交通汽车,其设计要点在于形状[3]。
2023年3月14日,日本大阪举行了首次由飞行员驾驶操纵的“空中飞行汽车”试飞活动。将争取在2025年大阪关西世博会期间实现“空中飞行汽车”的商业化运行。[4]。
空中汽车市场规模[1]
机构数据显示,全球飞行汽车公司数量超160家,主要集中在美国以及欧洲地区。我国飞行汽车的研发也在快速发展,包括空客(Airbus)、波音子公司Aurora Flight Sciences,吉利汽车、小鹏汽车、阿斯顿马丁,腾讯、Uber、亿航智能等飞机制造公司、汽车制造公司以及科技公司。据有机构预测,2030年飞行汽车全球市场规模将达到3000亿美元;预计到2040年,全球城市空中交通产业将达到1.5万亿美元规模。
空中汽车的类型[5]
- 固定翼飞机+汽车
美国折叠机翼“飞跃”飞行汽车
2009年3月,世界首辆飞行汽车“飞跃”首次试飞成功,预计将在18个月内全面上市发售。这款由美国马萨诸塞州特拉福嘉公司推出的飞行汽车,可以在空中飞行或在陆地上行驶。它可在15秒内从一辆有2个座位的公路汽车变身为一架飞机。制造商说,由于它使用的是普通无铅汽油,所以驾驶起来非常简单。另外,普通的车库就可以放下它。
“飞跃”靠100马力的发动机提供动力,发动机既是汽车的驱动,也可摇身一变成为“飞机”的后置推进器。当你想“飞行”时,只需按一下按钮,15秒内你的爱车将变成一架翼展7米多的飞机。不飞时,机翼可以折叠起来,缩放在驾驶座旁边。 此外,“飞跃”配有全球卫星定位系统、电子计算机自控系统以及卫星控制技术等高端科技装备,驾驶员无须掌握像飞行员那样的高难驾驶技术。
这款飞行汽车易于使用和维修,因为它使用的是常见的无铅汽油,在普通加油站就能加到油。“飞跃”飞行汽车的飞行速度约为185千米/时,加满油一次可飞行805千米。特拉弗吉亚公司经理卡尔·迪耶特里克透露,他们已经收到40个订单,每辆车售价预计为20万美元。从长远来看,这种可以节省大量时间的飞行汽车将有很大的潜力打败普通汽车。
但是飞行汽车仍有一些缺点,比如给飞车和驾驶员上保险的问题有些棘手,而且找个合适的起飞地点也不容易,在美国,从道路上起飞的合法地点只有阿拉斯加州。
- 直升机+汽车
美军共轴“飞行悍马”(共轴直升机版)
这种“飞行悍马”能够“将地面装甲汽车和直升机的优势集中到一辆汽车上”,和普通的悍马汽车或军用直升机相比,“飞行悍马”将具有更多的灵活性。“高级研究计划署”专家称,“飞行悍马”最多将可乘坐4人。在加满油的情况下,它将能够承载超过450千克的重量行驶或飞行460千米。当“飞行悍马”在地面上行驶时,它就是一辆外形漂亮、奇特的装甲汽车。想要飞上天空时,只需按几下按钮,它就能在几十秒钟内打开折叠机翼和螺旋桨,迅速转变成一架带车轮的“直升机”,并能在不需要任何跑道的情况下原地垂直起飞或降落。
以色列飞行汽车
X-Hawk从外观上看就像一辆领先时代的太空车,具有流线型设计,座舱式驾驶席,两个风扇从飞行器后部突起。X-Hawk的一个标准尺寸飞行模拟器就放在以色列中部城市雅弗尼城市航空公司总部。X-Hawk可以冒着枪林弹雨冲入危险重重的战斗和恐怖活动地点,运送救援人员和供应物资,紧急疏散濒临险境的人。据城市航空公司介绍,同类似大小的直升机一样,X-Hawk也可垂直起降,飞行速度250千米/时,最大飞行高度3658米,可在空中不间断飞行2小时左右。
X-Hawk将用封闭式风扇(encased fan)取代封闭式旋翼。因必须远离墙壁、电线和山脊飞行,封闭式旋翼无法让直升机在城市地区或紧密的自然地形中有效地机动。另外,X-Hawk还拥有一套线控系统,通过位于螺旋桨导管上部和下部的叶片来提供纯横向控制,让飞行器变得更加稳定。城市航空公司称,X-Hawk可以侧身贴着建筑物飞行。同直升机相比,X-Hawk机身更轻,隐蔽性更强。不过,因回转轴直径相比更小,X-Hawk燃料消耗比直升机多50%。
定于搭载2名伤员的Mule估计售价150万美元,而用于救援任务、公用事业或公司高管运输的民用10座X-Hawk预计售价在350万美元左右。另外,能搭载12人并装备有更先进装置的军用X-Hawk预计成本在600万美元。塔特罗和弗拉特均说,对军用X-Hawk的成本估计可能偏低。约耶里估计,无人驾驶Mule样机可在2~3年内升空飞行,在5年内投入生产。
- 旋翼机+汽车
荷兰飞行汽车PAL-V
这款飞行汽车很像007系列电影《雷霆谷》里肖恩·康纳利驾驶的小型旋翼飞机,在陆地上它就像一辆三轮机动车,最高行驶速度可达200千米/时,在空中最大飞行速度可达190千米/时。2006年推出概念车,样车现已在荷兰问世,不久后将开始批量生产。
这款飞行汽车的秘密藏在它的顶部和尾端。顶部可折叠的叶轮,可调整转速以控制飞行高度;尾部的推进器,负责提供前行动力;尾部装配的获专利的自动平衡装置,可保证飞行汽车转弯时自动倾斜。这样一套简单的飞行装备,可保证飞行汽车在5秒内从静止状态加速到90千米/时。它起飞滑行需要50米,着陆滑行只需不到5米,最高能飞到1200米高空,加满油后一次最远可飞行约550千米。比较可惜的是,这款飞行汽车暂时只能供1人乘坐。
研发人员表示,这款车专为大众设计,目标客户是受尽塞车困扰的上班族。飞行汽车的发明人约翰·巴克说:“自从亨利·福特发明T型车,人们就开始梦想有一天能驾驶空陆两用车,这个梦想终于在90年后的今天得以实现。”巴克说,在基础设施建设不完善的国家和地区,飞行汽车比普通交通工具更安全快捷;在发达地区,它则可以帮人们省下大量堵在路上的时间。设计者相信,飞行汽车正式上市时,售价不会比豪华轿车贵太多。对要驾驶飞行汽车、拥有汽车驾照的人来说,只需花10到20小时的培训就能取得一张业余飞行执照。该车的生产商期待它在未来能发挥更大功用,比如紧急服务和商业监管。他们已计划在荷兰建设60个直升机停机坪以满足未来需求。
飞行汽车采用环保节油的陆空两用引擎。这种引擎使用普通车用无铅汽油,一般的路边加油站就有出售。不仅如此,该车的内部操控系统同样也是陆空两用。在地面上,身形修长的飞行汽车如同豪华轿车一样舒适,且比普通汽车更加灵巧,因为获得设计专利的平衡系统保证了它的灵巧度;在空中,因为飞行高度低于商业航班的飞行高度,飞行汽车的驾驶者不必向有关部门提前递交飞行报告(国外很多国家放开了空中管制,比如在美国,3000米以下的空中管制较少,西欧一些国家在2000米、1500米以下也是如此)。飞行汽车的可折叠旋翼,能够保证驾驶和着陆的安全性。与普通直升机不同,飞行汽车的叶轮在空中只需空气动力即可旋转。即使引擎在空中出现故障,顶部的叶轮也可继续旋转,使飞行汽车平稳降落而非突然下坠。该车配备的卫星定位系统(GPS)和雷达系统,也能最大限度保证其在空中的安全性。
西安美联航空飞行汽车
整个飞行汽车的重量是450千克,旋翼长度为8.4米,行车模式时的长度、宽度、高度分别为4.6米、2.0米、1.46米。其最大起飞重量为600千克,巡航最大速度能达到180千米/时,两轮驱动,行车速度为120千米/时。它装有一个70升的油箱,可飞行3~4小时。能飞又能跑,它使用什么燃料呢?相信这也是很多市民好奇的地方,据介绍,飞行汽车采用航空活塞式发动机,使用普通97号有铅或无铅汽油,使用成本较其他飞机低廉很多。
这种飞行汽车在地面行车状态操作和普通汽车一样,在空中操作和普通自旋翼飞机一样,油门大小控制飞行汽车的飞行速度,前后推拉驾驶杆控制飞行汽车的俯仰,左右压杆和脚蹬方向舵控制飞行汽车的方向。起飞不需要专用机场跑道,只要有一个30米左右的助跑场地就可以,降落时需要10米长度的跑场即可。当飞行模式转向行车模式时,只需按一个按钮折叠主支架和旋翼,前后仅10分钟时间。会开汽车的市民经过2~5天的飞行培训就可以单独操纵飞行了。
- 动力伞+汽车
英国的伞翼车Sky Car
Parajet SkyCar其实是一款越野车,可以像飞机一样飞跃山川和溪流等障碍物。它使用安装在车身后的大型螺旋桨获得升力,滑翔机翼从车顶延伸出来,并且使用的是生物燃料。通过这种完美组合,Parajet SkyCar能以近110千米/时的速度飞行300千米左右,巡航高度一般在600至900米之间,最高可达4500米。
- 直升机+飞机+汽车
城市飞行器——翼华航科“跷跷板”垂直起降陆空两用
“跷跷板”垂直起降陆空两用城市飞行器是一款融合直升机、固定翼飞机、汽车的交通工具。它具有结构简单紧凑、经济高效、转换可靠灵活稳定、安全可靠、使用灵活等优点,很适合城市内使用。
这种陆空两用飞行器的关键技术之一是垂直起降,绝不是仅仅在汽车上安上机翼和助飞器那么简单。它的秘密在于它的纵列式“跷跷板”结构,这样的结构能让这款车前飞、侧飞、甚至能后飞,拥有非凡的机动性,且前后涵道风扇相互没有干扰和保持同步,同时这种结构能保证在一个标准的车位垂直起降和在地面的正常行驶。
当它的前后涵道风扇同时产生推力时,飞行器就垂直起降,当它起飞到一定高度时,前后涵道风扇通过机载飞行控制系统倾转锁定到某一角度,这样就可以像普通的飞行器一样在空中向前飞行,反之,则向后飞;侧飞则通过涵道风扇下部的纵列导流片来控制;在地面行驶时,通过机载飞行控制系统锁定住涵道风扇和驾驶舱,使之同平面,这样就如同普通的汽车一样能够灵活驾驶,且能随时随地的垂直起降,不需要做任何准备。
该飞行器采用有人/无人驾驶可选模式,制导和飞行控制采用半自动系统,所以驾驶员无需进行飞行员培训就能进行地面和空中驾驶,且能够根据不断变化的任务要求或威胁,更改飞行路线,然后降落。
这款飞行器一次加油可飞行650千米,最高飞行高度达到3000米,不需要任何跑道。这款陆空两用飞行器空中采用环保节能的航空发动机,地面采用电力驱动,在空中的飞行速度为270千米/时,地面的行驶速度为110千米/时。并采用整机降落伞,即使出现故障也能最大程度的保证乘员的安全。据研发该款飞行器的工程师杨朝习说,这款飞行器是为城市航空服务的,分为军用和民用,军警主要用于特种作战、侦查监视、空中支援、执勤巡逻、伤病员输送、作战物资输送、防爆反恐、突情处置、空中指挥、保护要员或物资等。民用飞行器主要适用于城市的高空消防救援、交通工具、管路巡线、航拍航摄、监视监测等,能彻底缓解城市交通问题,也能为交通不发达的地区服务。公司预计,明年年底将完成无人驾驶模式货运型的研制。