会飞的汽车给谁开?

2020-09-30 08:24

  飞行汽车今年特别火。

  北京车展上,小鹏汽车刚刚发布了“旅航者T1”飞行汽车,其搭载了8个螺旋桨可垂直起降,支持5-25米超低空飞行,单人驾驶、单车位停放,据说售价将与一辆豪华车相仿。

旅航者T1

  小鹏的飞行汽车“旅航者T1”

  近年来,吉利、大众、丰田等传统车厂,以及优步这样的出行服务商,都在投资研发飞行汽车,现在,这种属于未来的交通工具,终于将从科幻大片走入现实世界。

  为什么要电动垂直起降

  提到飞行汽车,很多人总以为是这样的。

美国飞行汽车公司Terrafugia

  这是吉利旗下美国飞行汽车公司Terrafugia的产品,这种固定翼方案较为传统,更像是一架可以收起翅膀在公路上跑的袖珍飞机。

  Terrafugia飞行汽车在地面时的形态

  然而,飞行汽车已经不再是个狭义概念,之所以仍在强调汽车,是因为它会像汽车一样便捷,而不是必须像汽车一样跑在地上。

  目前最流行的飞行汽车方案,是eVTOL(电动垂直起降飞行器),比如英特尔2018年发布的这款飞行汽车,配备了足足18个旋翼,看上去就像一个大号无人机。

英特尔的飞行汽车

  英特尔的飞行汽车

  eVTOL流行,是因为要满足没有跑道的城市环境,就必须采用类似直升机的垂直起降模式,外加城市环境对噪音和排放有着苛刻要求,又只能采用电力驱动。

  除了小鹏旅航者T1,最近最火的飞行汽车来自日本SkyDrive公司,一家背后站着丰田的初创公司。

SD-03飞行汽车

  SD-03飞行汽车

  今年8月底,SkyDrive推出了SD-03飞行汽车,并且展开了公开试飞。

  SD-03长2.9米、宽1.3米,采用电动驱动,8个螺旋桨上下为一对分布在车身4角,可垂直升降,仅支持单人驾驶。

  现场演示中,一名驾驶员操控着SD-03,在1万平方米的试验场内,完成了升空3米并绕场4分钟的飞行。

  SD-03飞行汽车完成试飞

  SkyDrive计划在2023年开售两座版本飞行汽车,售价在30-50万美元之间,并同时推出商业载人空中交通服务。

  锂电池续航问题无解

  话虽如此,SkyDrive的产品却有一个绕不过去的缺陷——续航能力严重不足,这也是眼下所有eVTOL方案的通病。

eVTOL方案的飞行汽车

  eVTOL方案的飞行汽车

  固定翼飞机的升力来自机翼,发动机只需提供推力,而直升机的升力和推力,全部来自发动机推动旋翼旋转。

  也就是说,类似直升机的垂直起降方案,能源效率远低于固定翼方案。

直升机与固定翼飞机对比

  外加,同等重量之下,航空燃油的能量密度是锂电池的43倍。

  这就导致,SkyDrive的SD-03飞行汽车,满电续航只有可怜的5-10分钟。

  马斯克也琢磨过eVTOL方案,结论是锂电池能量密度至少也要达到400Wh/kg,但即便特斯拉Model 3使用的21700圆柱型电池,单体能量密度也只有300Wh/kg。

  Model 3使用的21700圆柱型电池

  因此,以目前的锂电池技术,飞行汽车很难达到重量和续航的平衡,想要更长的续航,或是多载一个人,都意味着更重的起飞重量和更低的电池效率。

  2018年,美国化学学会杂志刊登的论文认为,目前eVTOL方案最佳平衡点为起飞重量1-2.5吨,飞行半径40-60公里。

采用eVTOL方案的飞行汽车

  采用eVTOL方案的飞行汽车

  这个技术指标,也是目前绝大部分eVTOL方案飞行汽车难以突破的极限。

  为此,一些飞行汽车企业改用了氢燃料电池方案。

  去年,由NASA、雷神、空客、波音等公司前员工组成的Alaka'i公司,推出了采用氢燃料的Skai六旋翼飞行汽车模型。

Skai六旋翼飞行汽车模型

  Skai六旋翼飞行汽车模型

  Alaka'i公司介绍,一磅压缩氢所含能量,比一磅电池高200倍以上,因此这款飞行汽车一次加氢,就能飞行4小时以上,续航里程达到640公里,并可搭载5名乘客。

  今年,Skai原型机已经出炉,正在和美国联邦航空管理局(FAA)一起测试,Alaka'i计划将售价压低到20万美元一台,年产量可以达到10000台。

Skai六旋翼飞行汽车内部

  Skai六旋翼飞行汽车内部

  美国将对飞行汽车监管

  除了可怜的续航里程,eVTOL方案的另一大难题在于安全监管。

  目前,FAA对一些飞行高度较低且体型较小的飞行汽车给予了极大宽限,将其认定为超轻型飞机。

Terrafugia飞行汽车

  这意味着飞行汽车司机不需要考取飞行员执照,也不需要注册飞机,更不用适航证书,几乎不需要任何许可就可以上天。

  不过,美国法律也对超轻型飞机也有一些限制,比如禁止在夜间、人流拥挤区域飞行等。

  未来,美国针对飞行汽车的监管标准和法规,可能会参考目前流行的无人机。

  NASA和FAA针对无人机的管理非常系统,涉及到空域设计、空中走廊、动态围栏、恶劣天气影响、拥堵管理、地形管理、路线规划、排序和间隔和应急管理等方方面面。

  极可能成为富人的玩具

  虽然续航和安全都存在缺陷,但资本却无比看好飞行汽车的故事。

  目前,全球至少有20家公司涉及飞行汽车领域,其中既有波音、空客这样的巨头,也有一些名不见经传的初创公司。

空客和奥迪展示共同开发的飞行汽车原型

  2018年,空客和奥迪展示共同开发的飞行汽车原型

  优步则提出,要以垂直起降的飞行汽车打造空中出租车模式。

  为此,优步旗下飞行业务Uber Elevate,与巴西航空工业公司(Embraer)、贝尔(Bell)和波音子公司Aurora等传统航空领域企业展开了合作。

优步空中出租车S-A1

  优步空中出租车S-A1

  今年1月,优步又与现代汽车合作,推出概念电动飞行出租车S-A1,其续航里程可达100公里,巡航速度可达290公里/小时,最多可搭载4名乘客。

  优步计划于2023年之前,在全球主要城市推出空中出租车项目。

  不过,一些研究机构怀疑空中出租车是否可行。

优步空中出租的设想

  优步空中出租的设想

  以2017年美国高速公路高峰期单车道每小时载客容量计,如果用载客3人的空中出租车替代,一条空中走廊每小时会经过1246辆飞行汽车,如果再算上美国出租车平均40%空驶率,将会超过2000辆,这比洛杉矶每天起降的商业航班还要多。

  Alaka'i公司的Skai飞行汽车,则将应用场景瞄准在急救、搜救及物流等,执行这些工作和服务,无需使用载客飞行的认证标准,可以迅速实现落地。

  目前看来,飞行汽车恐怕很难像汽车一样走进千家万户。

  密歇根大学航空工程学教授埃拉·阿特金斯直言,出于成本考虑,普通人开飞行汽车去超市肯定不太现实,飞行汽车可能只适合卫星城到市区的通勤。

飞行汽车通勤

  阿特金斯教授大胆预言,未来的卫星城将是富人聚集区,甚至可能会跳过道路建设,取而代之的大量起降点和充电设施,富人们利用飞行汽车,几分钟之内就可以从自家后花园飞跃到繁华市中心。

飞行汽车富人玩具

  简而言之,飞行汽车提供的高速运输服务,将帮助富人实现静谧居住和快速通勤的双重需求,飞行汽车也将成为继超跑、游艇、私人飞机后的又一大富人玩具。

(图/文编译:飞行汽车 http://www.flycar.com.cn/)

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