飞行汽车真的来了?

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赛车,本就是速度与激情的代名词,让人心潮澎湃!你是否大胆畅想过,赛车能腾空而起,在空中竞速?其实这早已成为现实。属于飞行汽车的“空中F1”赛事,如Airspeeder EXA系列比赛和Jetson Air Games,已在海外成功举办。1997年上映的科幻电影《第五元素》中,飞行汽车在城市的“钢铁森林”间穿梭追逐的片段,已成为影史经典,让人记忆犹新。然而,在汽车与飞机都已经服务千万家的时代。飞行汽车本身却因技术壁垒,长久地只存在于想象之中。进入21世纪,新能源汽车与无人机技术浪潮席卷全球,飞行汽车的制造又重回大众视野。作为低空经济的核心“引爆点”,飞行汽车正成为科研人员的攻关焦点。
一、多向进化的飞行汽车 1917年,一辆装有飞机固定翼和螺旋桨的“跨界”汽车出现在航展上,这被视为飞行汽车诞生的标志。它是由美国航空先驱格伦·柯蒂斯设计的“Autoplane”,被后世公认为世界上第一款飞行汽车原型。而这一年,距离飞机诞生不过14年,汽车问世也仅31年。目前,飞行汽车通常指面向空地一体交通的电动垂直起降飞行器,已进化出三种形态,代表着飞行汽车从“能飞”走向“好用”,再到灵活“自由切换”的发展三阶段。 1.纯飞式 主要指eVTOL(电动垂直起降飞行器),被业内公认超过70%的核心技术与电动汽车一致,正成为当前行业“内卷”的主赛道。 2.分体式 采用陆空分离的设计,飞行器与智能运载车各司其职、灵活组合,能够在没有合适起降场、飞行器无法起降时,开车前往目的地。 3.两栖式 即一体陆空两用,是真正“会飞的汽车”,需要完美融合航空技术和汽车技术,达到两个领域的安全标准,是飞行汽车的终极理想形态。
二、想飞起来,首先靠航空技术 那么,飞行汽车是怎么“飞”起来的?它的“进化”其实离不开航空技术。1917年柯蒂斯让汽车“如虎添翼”的构想,一直影响着百年来飞行汽车的设计。以eVTOL为例,它融合了直升机、固定翼飞机和无人机的核心技术优势。 1.直升机的“垂直起降” 飞行器不需要向前运动,依靠旋翼实现垂直起降,这是两个原理共同作用的结果:一是伯努利原理,流线型的旋翼的上方空气流速快,压强比旋翼下方小,由此产生向上的升力,把飞行器“托”了起来;二是牛顿第三定律,旋翼向下推空气,空气便向上推旋翼,形成向上的反作用力。 2.固定翼飞机的“巡航效率” 许多eVTOL在装有旋翼的基础上,也装有固定翼。固定翼不参与起降,而是在巡航阶段“托”起高效飞行。同样依据伯努利原理,固定翼上下方的压力差产生了向上的升力,动力系统就能集中全部能量产生向前的推力,实现更高效、更长距离的飞行。 3.无人机的“多旋翼控制” eVTOL安装了多个旋翼,为了实现飞行姿态的精准控制,飞控系统这个“大脑”,拥有分布式电推进和差速控制逻辑,能根据飞行情况独立精准地调节多个旋翼的转速,实现毫秒级响应。技术融合也让eVTOL的飞行更加安全。通常民用直升机依赖单一、复杂的机械传动,主旋翼或尾桨失灵,飞行器便失去了核心升力与平衡力,极易酿成严重事故;而eVTOL即使有一两个旋翼失效,剩余旋翼也能在飞控系统动态调整下,保证飞行器安全降落。
三、想飞起来,还要靠电车技术 想要让汽车“起飞”,供能问题必须解决好。在汽车动力发展的历史上,燃油还是电动,始终是一场围绕技术进步与市场选择展开的“拉锯战”。随着车用电池技术走向成熟、绿色环保需求日益紧迫、传统能源日渐短缺等因素影响,现有汽车的主要动力类型有三类:一是纯燃油车,燃烧汽油或柴油;二是混合动力车,由燃油与电动协同工作;三是纯电动车,完全由电池供能。其中,纯电动车正在逐渐成为“胜利者”。要将电车技术“升级”到低空飞行,零排放与低噪音、精准控制、成熟产业基础等因素,都必须纳入考量。中国电动汽车产业目前已跻身全球领先地位,深厚的技术积淀势必会将飞行汽车“卷”向新的高度。但我们也需要看到,现有电车技术也还未完全满足飞行汽车的全部需求。
四、想飞起来,还要多“吹吹风” 对飞行汽车来说,风洞测试也是必不可少的环节。2025年,我国首个低空飞行器风洞在广州南沙正式启用,为飞行汽车提供了更严密精确的“性能考场”。这座风洞由入口整流段、闭口试验段和风墙三部分构成。在测试时,48 个风机构成的风墙向外吹风,把空气“吸”进风洞,经入口整流段过滤杂质、消除涡流后,产生均质气流,对安放在闭口试验段、等比例缩小的低空飞行器模型开展测试。飞行汽车需要应对城市低空特有的复杂风环境,并以7级风为抗风标准。在城市环境中,当气流穿过高楼之间的狭窄通道时,会形成“狭管效应”,也叫“峡谷风”,风速时常会达到13.9m/s~17.1m/s的范围,对应7级风。风洞的48个风机均可独立微调,风速可达17m/s,既能精准模拟“峡谷风”等城市典型气流,也能满足7级风的持续风、阵风、切向风等多样化测试需求,全面评估飞行器从悬停、过渡到巡航阶段的各项气动性能。它不仅能提供精准详细的技术参数,大幅缩短研发周期,更从源头上极大提升了飞行汽车的抗风安全性。
其实,除了技术发展外,飞行汽车要真正“飞入寻常百姓家”,还需要多方面的努力,如配套低空相关法律法规、交通规划、完善基础设施等。科技的发展正追逐着想象的速度,以润物细无声的方式,从天马行空走入生活日常,重塑着我们的城市天际线。 文章来源:(1)飞行汽车真的来了!——科普中国
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