评估飞行汽车在可持续移动中的作用

2020-11-16 16:18

关于飞行汽车对环境可持续能力的影响的一项新研究发现,这些车并不适合于像Jason一样的短途通勤。这种飞行器的官方名称是电动垂直起降飞机(VTOL)。
不过,据4月9日《自然通讯》(NatureCommunications)刊登的一份研究报告显示,VTOLs,将方便直升飞机垂直起降和高效率的空气动力学飞行相结合,可能在长途旅行的可持续机动性方面起到重要作用。全球有几家公司正在研发垂直起降飞机的原型。
来自密歇根大学(UniversityofMichigan)可持续系统中心(CenterforSustainableSystems)和福特汽车公司(FordMotorCo.)的研究人员表示,飞行汽车特别适合于拥挤的城市或地理条件有限的地区,作为合乘服务的一部分。
对于我而言,VTOLs在某些情况下有竞争力的能源使用和温室气体排放,这是非常令人吃惊的。”GregoryKeoleian是密歇根大学环境与可持续发展学院可持续系统中心的高级作者,他说。
举例来说,从旧金山到圣何塞,或者从底特律到克利夫兰,满座车VTOLs可能要比地面车多。

商务飞行汽车

首先是VTOLs可持续性评估,它考察了VTOLs与地面客车相比的能源使用、温室气体排放和时间节约。虽然VTOL在飞行过程中产生零排放,但其电池需要从发电站获得电力。
研究者发现,在100公里的行程中,一架满载的垂直起降飞机搭载了一名飞行员和三名乘客,与平均车辆占用率为1.54的地面车辆相比,温室气体排放更小。竖直起降所产生的排放量比汽油车少52%,比纯电动车少6%。
密歇根大学环境与可持续发展学院研究小组的第一作者AkshatKasliwal说,这些发现将有助于指导新出现的运输系统在商业应用之前的可持续部署。
卡斯利瓦尔说:“通过这些VTOL,可持续发展和商业案例都有机会相互协调。"旅客上座率高,不仅有助于减少排放,而且有利于提高飞行汽车的经济效益。而且,鉴于乘飞机比开车要省时,消费者可能会有动力去分享他们的旅程。
今后几十年,全球交通部门面临的挑战是,在减少交通拥挤、提高安全和缓解气候变化的同时,满足对方便客运的日益增长的需求。
电动车和无人驾驶或许可以帮助实现这些目标,但是受到现有道路拥挤的限制。该公司有可能克服这些限制,从而能够为乘客提供计程车服务或其他城市和地区的空中交通服务。
空客、波音、JobyAviation和Lilium等一些航空公司和新兴企业,以及美国宇航局等机构已经开发出了垂直起降飞机的原型。这类飞机的关键效率推动者之一是分布式电力推进,即DEP,它使用了几种小的电力推进装置。
来自密歇根大学和福特的研究人员利用这些公开信息和其他资料,创造了一个计算电动汽车能源使用和温室气体排放的物理模型。
该研究的共同作者、密歇根大学工程学院硕士NoahFurbush说:“我们的模型反映了垂直起降空间的总体趋势,它利用了多种研究和飞机设计的参数来确定重量、升阻力比和电池比能量。
另外,我们还进行了敏感性分析来探索这些参数的范围,以及其它因素,例如碳强度和电网风速,”同时也是密歇根大学足球队成员的Furbush说。
卡斯利瓦尔和福尔布什也是福特夏季实习的一员。学生们回到安娜堡后,在福特-密歇根大学联盟资助下继续开展工作。
研究者分析了垂直起降飞行的五个阶段(起飞悬停,爬升,巡航,下降和着陆悬停)的一次能耗和温室气体排放。它们在起飞和爬升的过程中消耗大量的能源,但是在巡航阶段的效率比较高,可以达到150英里每小时。所以,在巡航阶段占飞行总里程的比例较大时,VTOL在长途旅行中最节能。
但在短途旅行中——任何小于35公里(22英里)的旅行中,单乘员内燃机车消耗的能量比单乘员VTOLs少,产生的温室气体也少。由于地面车辆的平均上下班路程约为17公里(11英里),因此这是一个重要的考虑因素。
研究小组成员JimGawron,来自密歇根大学环境与可持续发展学院和Rose商学院,他说:“比汽油车更具可持续性的行驶里程仅占每年汽车地面里程的一小部分。”这样,VTOL在可持续交通系统中的作用和贡献就会受到限制。
毫不奇怪,垂直起降飞机完成了100公里的基本飞行任务,远快于陆基飞机。在点对点垂直起降(VTOL)飞行路线,再加上较高的速度,可以比陆基飞机节省80%的时间。
一般而言,飞机电气化有望在不远的将来从根本上改变航天工业,Furbush说。
这项研究的作者指出,要评估VTOL的可行性,还需要解决其他很多问题,包括成本,噪音,社会和消费者接受程度。

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

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