飛行汽車?它不一定非要和汽車扯上關係

.. 飛行汽車成了新風口。

從小鵬這樣的造車新勢力,到大眾這樣的老牌車企;再從波音空客這樣的飛行器製造商,到Lilium 這樣的飛行器初創企業,飛行汽車產業湧進了兩股力量的新老血液,科幻感十足的飛行汽車產品近年來層出不窮。

但率先能夠用上的「飛行汽車」,一定和汽車沒多大關係。

科技的盡頭是退化的人類?

在飛行汽車界,有一家公司的歷程非常具有參考價值。

2017年,吉利控股集團收購了一家名為「太力飛車」(TERRAFUGIA)的美國飛行汽車公司。該公司由幾位麻省理工的畢業生於2006年創立。從其官方視頻頻道來看,至少在2008年,該公司就已經有了「飛行汽車」的原型產品。這款產品通過可摺疊機翼的設計,讓它能夠在汽車與固定翼飛機兩種形態間切換。

 圖源:太力飛車
圖源:太力飛車

在之後的數年間,這家公司對這款「飛行汽車」產品進行修修補補,終於在2021年,拿到了FAA的特殊適航證(輕型運動飛機,不得進行商用)。但在它拿到「上天許可」的同時,它居然還沒拿到「上路許可」。也就是說,在當時這輛「飛行汽車」並不能合法上路行駛。

但這款產品存在一個致命硬傷——無法垂直起降。也就是說,你依然要把這輛「飛行汽車」開到機場才能起飛(滑跑距離短並不代表可以隨時隨地起飛)。或許這對一些通用航空較為發達的國家或地區來說還算有點實用性,但不能作為城市空中交通(UAM)來使用。

這類可變換形態的飛行汽車,其實也有可以垂直起降的產品,但基本上目前都還停留在概念階段。早在2015年,太力飛車就在其官方視頻頻道中發佈過一款概念產品TF-X,該產品具備兩個垂直螺旋槳,展開狀態下可以進行垂直起降,巡航狀態下可將螺旋槳變為水平狀態,以提升速度與航程。

 圖源:太力飛車
圖源:太力飛車

這是不是看着很像波音公司與貝爾公司聯合製造的側轉旋翼機魚鷹V-22?事實上,這類側轉旋翼機的研發製造難度極大,時至今日較為實用的產品也只有V-22一個。且這類產品對於引擎的要求極高,特別是在起降階段,單個引擎出現問題都將發生嚴重事故。

V-22 魚鷹 圖源:網絡
V-22 魚鷹 圖源:網絡

此外,V-22並不用考慮作為一輛「汽車」時的狀態,因此可以擁有相對較大的機翼,在巡航階段能夠保障即便發生引擎故障,也能滑行更長的時間。但「飛行汽車」需要採用摺疊機翼,並且機翼的面積十分有限,這會造成飛行器的「空滑比」(飛機在無動力狀態下,滑翔距離與下降高度之比)過低。同時,機翼面積太小也會造成機翼單位面積翼面承重過高,需要非常高強度的材料做支持。無論是從安全面還是成本面考慮,這樣的產品都不可能短時間內進入民用領域。

小鵬在去年的1024科技日也發佈了一款類似產品——小鵬匯天第六代飛行汽車。從小鵬展示的視頻來看,雖然這款產品並不具備側旋轉翼,但可以實現作為汽車與垂直起降飛行器(vtol)。雖然小鵬還未公布這款產品今後的時間線,但至少從這個外觀來看,靠兩個電動螺旋槳能帶起一輛車的重量,並且要將整車重量都「壓在」兩個細細的機翼上。以目前人類的科技發展水平來說,這樣的產品能夠上天或許都還要數年,能夠成為量產產品就要更久了。

 圖源:小鵬匯天
圖源:小鵬匯天

綜合來說,這種可切換形態的飛行汽車,短時間內是無法投入使用了。但人們依然不願意放棄對於飛行汽車的美好願景,於是另一種狀態的飛行汽車便出現了。

2018年,太力飛車發佈了概念產品TF-2的官方視頻。這款「飛行汽車」本身只是一個飛行器,但通過可拆卸式的乘員艙設計,可以讓空地出行「無縫銜接」,在地面由巴士帶着乘員艙走,到了起降點直接裝到機身上即可。

 圖源:太力飛車
圖源:太力飛車

且不說可行性,這樣的產品意義何在?就為了少走下車到乘機那幾步路嗎?這種「人類退化」式的飛行汽車產品其實也不止這一個。在2021年的消費電子展(CES)上,通用汽車也發佈了一款凱迪拉克eVTOL,一款可以垂直起降的電動飛行器。為了達到不走路的目標,還配套一款Halo自動駕駛座艙,直接將乘客送到飛行器艙門口。

 圖源:通用汽車
圖源:通用汽車

科技的盡頭,真就是退化的人類嗎?人們似乎過於糾結于飛行與汽車這兩個詞,導致方向上就出了偏差。

發展到了今天,飛行汽車產品終於有了短期內的結論——eVTOL。2020年,太力飛車發佈了全新飛行汽車產品TF-2A,是一款電動垂直起降飛機,終於擺脫了和汽車的關係。

 圖源:太力飛車
圖源:太力飛車

為什麼說太力飛車在飛行汽車行業中非常具有參考價值,原因就是他們幾乎每條彎路都走過,嘗試了各種無法落地的方案,最終才選擇了eVTOL這條路。這也預示着飛行汽車恐怕在短時間內,並不能完成一輛汽車的使命。

像新奧爾良烤翅一樣的飛行汽車

眾所周知,新奧爾良並沒有所謂的「新奧爾良烤翅」。這只是個給人異域風情意境的產品名罷了。對於飛行汽車來說,也並不一定非要和汽車有什麼關係,更多的只是一種概念,讓我們的大腦,能夠把在地面上用慣的汽車,過渡到天上去。

事實上,既要通過飛行器認證,又要通過汽車認證,這對於一個全新物種來說,並不簡單。除此之外,要兼顧汽車與飛行器兩種形態,最終的結果就是兩種都做不好,成為互相的「累贅」。目前來看,最有可能先落地的飛行汽車便是eVTOL(電動垂直起降飛機)。這種看起來更像是「大號無人機」的產品,具備諸多優勢與可能性。

 圖源:波音
圖源:波音

經過近百年的發展,現代直升機的產品線已經非常完善,從小到只能坐一個人的蚊子直升機,到大到能裝下一百多號人的米-26,既然已經擁有了這些可垂直起降且產品豐富的直升機,eVTOL到底有什麼優勢,來跟直升機斗?可以從eVTOL最擅長的應用場景,城市空中交通(UAM)來看。

首先,城市內的空中出行,最為關鍵的便是安全問題。這不僅關乎機上人員,同樣也要考慮地面人員的安全問題。eVTOL可採用的安全措施,相比直升機來說要更多。以小鵬匯天的旅航者系列飛行器來看,該飛行器的螺旋槳分佈在機身四個角,並且採用上下兩套螺旋槳電機,據其官方介紹,這款飛行器的8個螺旋槳如果失效4個,另外4個也足以支撐其安全降落。此外,考慮到機身重量相比一般的直升機來說會輕得多,且正上方沒有螺旋槳,這樣的飛行器也可以增加整機降落傘的安全措施。例如西銳SR22飛機就搭載了整機降落傘,在空中失去重力后可以利用降落傘安全着陸。

而另一種方式,則適用於類似太力飛車TF-2A這類,擁有機翼的飛行器,通過擴大機翼的面積,可以在一定程度上提升飛行器的空滑比,即便在空中失去動力,也能通過無動力滑行進行迫降。但代價是飛機在起落時,所需的空間要更大,不利於在城市中的應用。

空中客車正在研發的eVTOL項目CityAirbus,也由此前的無機翼形式,轉變為第二代固定翼型電動可垂直起降飛機,相比也有安全性上的考量。

 CityAirbus NextGen 圖源:空中客車
CityAirbus NextGen 圖源:空中客車

其次,則是在環保與噪音問題上,電動飛行器可以做到零排放、低噪音。續航上的劣勢可以逐漸通過電池能量密度的提升以及動力上的優化來逐漸解決。

最後,則是成本上的優勢。正如上文所說,直升機可以利用的安全措施並不是很多,因此對於整機的設計與製造,特別是發動機的能力則有着更嚴格的要求,以確保相對安全。但電動化的eVTOL如果可以通過其他方式解決好安全問題,則會大幅降低研發難度與生產門檻,就如同目前的電動汽車一般,此外,能源類型從燃油轉換為電動,隨着電池製造成本逐漸下降,能源上的成本優勢也會逐漸拉開差距。

飛行汽車未來的路,還很長

當然,上面說的這些優勢,絕大多數還只是飛行汽車存在的「潛力」,人人能用上城市空中交通的那一天或許還很遠。就在幾天前,由谷歌聯合創始人拉里·佩奇(Larry Page)投資的飛行汽車初創公司Kittyhawk宣布關停。這家成立了12年的公司直到關門的那一刻,也未能將飛行汽車產品正式落地。對於一些起步較早的飛行汽車初創公司來說,能撐到最後的或許微乎其微。

近年來,歐洲EASA與美國FAA都針對VTOL以及eVTOL的安全性、設計等領域進行了詳細規定。這也標誌着這項產業將會逐漸進入規範化。但最終仍然需要飛行器、電池等多領域的技術突破,才有可能將產品落地。因此,至少普通人在兩三年內還用不上飛行汽車,來進行城市空中出行。

但人類對於天空的嚮往是無限的,雖然短時間內我們甚至連eVTOL都還用不上,但或許就在10-20年後,真正能夠切形態的飛行汽車產品,真能走進尋常百姓家。今年年初,交通運輸部、科技部印發了《交通領域科技創新中長期發展規劃綱要(2021—2035 年)》,其中提到:「部署飛行汽車研發,突破飛行器與汽車融合、飛行與地面行駛自由切換等技術。」。

在歷史人物研究當中,需要考慮「歷史局限性」,也就是我們無法用現有的知識水平與價值觀去評價歷史上的人。這句話也適用於現在的你我,我們無法預測未來數十年甚至百年後的科技發展水平。雖然正如上文所說,能上天下地的飛行汽車短期內可能無法實現,但作為一種未來的可能性,我們也不必全盤否定。


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