清华大学车辆与运载学院助理研究员钱煜平博士在接受飞行汽车网记者采访时表示,“对比早期的飞行汽车,如今飞行汽车在技术层面的突破主要体现在垂直起降和自动驾驶技术,而实现这一突破得益于汽车电动化的产业基础。这个观点引用自我国飞行汽车领域的领军专家、清华大学车辆与运载学院张扬军教授。”
钱煜平介绍,电动汽车走向大规模市场应用,推动了电机、电池、电控系统等电气化部件性能的优化,包括核心零部件的轻量化与可靠性提升,以及量产后电气部件价格的大幅下降。这些因素都促进了电动飞行汽车的兴起。
“早期的飞行汽车是滑跑起降,现在的飞行汽车是垂直起降,也就是原地起降,这就免去了飞行汽车对跑道的需求,从而使应用场景更丰富多样。”钱煜平说。
实际上,垂直起降技术早已在直升机上得到应用,但直升机普遍存在旋翼直径大、噪音大等问题。“电动化技术进步,使得发动机与推进系统可以进行机械脱离,从而可以把与发动机直联的大旋翼变成了多个电机驱动的分布式螺旋桨或涵道风扇,减小了推进系统的尺寸和噪音,在常规直升机垂直起降技术基础上实现了技术进化。”钱煜平告诉记者。
在电动化基础上,自动驾驶技术将进一步推进飞行汽车的发展。
钱煜平表示:“目前来看,5年内电池能量密度的提升难以根本解决飞行汽车航程和有效载荷问题。应用自动驾驶技术将可实际节省出一位乘客的重量,这一点至关重要。此外,目前考取直升机商业驾驶执照大概需要80万元,这个驾照成本很难让飞行汽车大规模普及。自动驾驶系统虽在研发阶段需要高投入,但之后的复制成本几乎为零。对比之下,成本分摊到每一次出行,自动驾驶技术将大大节约乘客出行成本,有利于飞行汽车的大规模市场推广和应用。”
不过,钱煜平告诉记者,相比于常规汽车,飞行汽车使用的自动驾驶技术存在很大区别。“现在路面汽车使用的自动驾驶系统,主要是针对二维场景,解决的是如何实现人、车、路协同及其最优决策问题。”
“对飞行汽车来说,首先要构建一个包含地面和低空场景信息的城市三维地图,涉及飞行汽车在城市内的路径规划;另外考虑飞行汽车在空中飞行时面临的城市低空气象快变等因素涉及飞行安全性,还需在城市三维地图中纳入城市局部气象信息。”钱煜平补充道,“简单来说,飞行汽车在空中飞行时所用的不再是沥青、柏油公路,而是数字化公路。”
钱煜平对记者表示,面向最终城市立体交通的应用场景,飞行汽车一定是既能在地上行驶,又能在空中飞行的,具备陆空一体功能,这也是清华大学团队在飞行汽车研究上的终极愿景。
“现在的飞行汽车绝大多数只是一类垂直起降的飞行器,它的地面行驶功能很弱,比如民航飞机也能在地面滑行,但不能适应城市路况。这限制了飞行汽车的起降地点,乘客只能在楼顶等起降机场实现空中出行,不能实现点对点的交通。而当前飞行汽车底盘功能弱化的问题主要是电池能量密度相对较低,装备底盘功能的飞行汽车载荷和航程很低,不具备商业应用价值。”
除技术研发外,安全合规无疑是飞行汽车进入实际应用的重要条件。
钱煜平告诉记者,政策首先要解决的是空域合理使用问题。“比如,城市内哪一个空域范围可以提供给飞行汽车并避免对民航的干扰,以及如何避免人为故意破坏所引发的城市安全性问题等等。”
“这些问题目前在飞行汽车行业内已经在逐步推进解决,同时高校、企业和国家相关部门都已经开始进行相关政策和管理办法的讨论,包括针对电池、电机等电气部件的适航审定以及针对飞行汽车整车的适航审定等。而相关政策落地实施的根本前提,还是飞行汽车本身的安全性。”钱煜平表示。