未来汽车要长“翅膀”?真能快到“飞起”吗?

汽车之家

近两年,飞行汽车似乎从概念迈入了现实。仅在 2021 年,就有 5 家飞行汽车企业在美国成功上市,包括美国的 Archer Aviation 和 Joby Aviation、德国的 Lilium Aviation、英国的 Vertical Aerospace,以及巴西航空工业公司旗下的 Eve。

据不完全统计,丰田、本田、铃木、奥迪、奔驰、保时捷、通用、现代、Stellantis 集团等传统跨国车企都已加入飞行汽车研发队列。此外,谷歌、英特尔、优步等科技巨头也跻身其间。在国内,吉利、小鹏、广汽等车企也都在开发飞行汽车,一些公司甚至已经制定了量产时间表。截至 2021 年,全球据统计已有超过 200 家企业或机构在研发约 420 种型号的飞行汽车产品,整个行业融资在 20 亿美元左右。飞行汽车被视为是继民航班机和直升机后的下一代大众空中交通工具。

车企们对飞行汽车的研发到了什么程度?它是否即将进入量产时代?

未来汽车要长“翅膀”?真能快到“飞起”吗?

▲ 4 月 29 日,参观者在瑞典斯德哥尔摩举办的电动车展上体验小鹏汇天的飞行汽车 付一鸣摄 / 本刊

未来汽车要长“翅膀”?真能快到“飞起”吗?

承载期待

1917 年,美国人格伦 · 哈蒙德 · 柯蒂斯第一次向世人展现一种新型的交通工具—— Autoplane。与当时大众对于汽车的认知不同,Autoplane 就像一辆装了翅膀的汽车,它的主体部分是一辆四轮汽车,尾部安装了上、中、下三层机翼。此外,Autoplane 还有一个四叶片螺旋桨推进器,由汽车发动机驱动。

不过当时的技术水平有限,Autoplane 并没有翱翔天际,只能做一些短距离的飞行式跳跃。

1946 年,另一位美国人罗伯特 · 富尔顿推出一款飞行汽车—— Airphibian,飞机的机翼和机尾部件可拆卸,而螺旋桨可藏在机身内部,仅需五分钟便能将飞机变成汽车。它配有 150 马力的 6 缸发动机,每小时可飞行约 193.1 公里,路面行驶时速约为 80.5 公里,是美国民用航空局(美国联邦航空管理局的前身)认定的第一辆飞行汽车。不过,这款飞行汽车因成本太高无法大规模生产而走进了历史。

之后的几十年间,车企、运输巨头抑或互联网公司都没有停止对于飞行汽车的探索。不过,前期研发飞行汽车的公司,大多数产品都需要借助跑道进行滑行和降落,使用场景大大受限。与其说是飞行汽车,不如说是可以在公路上驾驶的飞机。

清华大学车辆与运载学院教授、中国首位莱特兄弟奖章获得者张扬军在接受采访时表示," 目前人们通常所说的飞行汽车,是广义的飞行汽车概念,是指面向低空智能交通和未来立体智慧交通的运载工具,主要包括电动垂直起降飞行器(eVTOL)和陆空两栖汽车两大类型。" 而从行业发展来看,eVTOL 成为了目前飞行汽车的主流形式,它以电力驱动,不需要专门的跑道,可以实现垂直起降和空中悬停。

大众汽车公司曾认为飞行汽车到 2025 年将成为一种常规的交通工具,到 2035 年飞行汽车的市场规模可能将达到 320 亿美元;而通用汽车曾在 2021 年国际消费类电子产品展览会(CES)上透露了有关飞行汽车开发的计划。

管理咨询有限公司罗兰贝格在 2018 年 11 月发布的《城市空中交通——一种新型交通方式的兴起》报告预测,到 2025 年,将有 3000 架飞行汽车投入使用,随后其数量将呈指数级增长;到 2050 年,全球将有近 10 万架飞行汽车投入使用。

为何企业对研发飞行汽车趋之若鹜?在现代交通尤其是城市交通中,拥堵和环境污染是两大痛点。

城市交通拥堵是当今各大城市最普遍的难题之一,传统修高架桥和地下隧道等举措已难以有效解决城市拥堵的交通流网络化效应问题,直升机因噪音大、安全性有局限而应用场景有限。在城市交通中,安全而环保地开发和利用城市低空的三维空间,从而实现立体智慧交通,飞行汽车是个不错的选择。

趋之若鹜

近几年中不断有飞行汽车原型车亮相。成立于 2006 年的 Terrafugia 于 2009 年推出的第一款原型车 Transition,被许多人认为是定义了现代飞行汽车,它的机翼可折叠,可以直接停在车库里,续航里程 640 公里,最大飞行高度为 3048 米。

Terrafugia 一词源于拉丁语,意思是 " 逃离地面 "。该公司由 5 位美国麻省理工学院的毕业生创立,于 2017 年被中国吉利汽车全资收购,并有了中文名字——太力飞车。

2018 年,荷兰飞行汽车制造商 PAL-V 宣布其量产飞行汽车开始接受预订,标志着飞行汽车正式走向量产应用。2020 年 11 月,该制造商在官网披露,其生产的飞行汽车 PAL-V Liberty 已获得批准可在欧洲道路上行驶。这是全球首辆获批上路的飞行汽车。

在国内,共有 8 家飞行汽车企业获得融资。其中,小鹏汽车旗下的小鹏汇天于 2020 年 9 月成立,2021 年 10 月完成超 5 亿美元的 A 轮融资。今年 7 月 25 日,小鹏汇天宣布全新试制工厂正式启用,其第六代飞行汽车将于 2024 年实现量产,飞行和陆行两用,售价在 100 万元人民币左右。

紧随其后,7 月 28 日,大众汽车集团(中国)发布首款电动垂直起降(eVTOL)载人飞行器原型机—— V.MO。该飞行器采用纯电动动力系统,并可以完成运载 4 名乘客以及行李物品的情况下飞行 200 公里。原型机有 8 个用于垂直起降的旋翼以及两个用于航向水平推进的螺旋桨,将于 2023 年进行试飞。

落地不易

研发了几十年的飞行汽车为何在近几年突然从概念跨越到量产阶段?

首要因素是电动时代的来临。在内燃机时代,由于内燃机技术的复杂性,无论是在输出功率还是在可靠性上都难以满足飞行汽车的需求。到了电动车时代,技术门槛降低,近年来电池能量密度、自动驾驶技术、车载装备等一系列基础技术的进步,都推动了飞行汽车的发展。同时,无人机、低空飞行器产业链不断完善,有了这样的产业生态和技术基础,飞行汽车项目落地和量产有了比较好的土壤。

值得注意的是,在飞行汽车行业火热发展的背后,还存在不少技术问题尚待解决。

无论是汽车抑或飞行汽车,安全是底线。尤其是飞行汽车需要在人口和建筑物密集的城市上空运行,如何保证乘客的安全,是对技术的一大考验。目前,低空智能驾驶的环境感知、决策与控制技术尚不成熟,导致天气及地形变化情景下的安全性往往不能保障。

在新能源汽车上遇到的续航问题也同样会出现在飞行汽车上,而且飞行汽车对电池的能量密度、充电速度、循环寿命和安全性等指标的要求,要比新能源汽车更加严苛。

为了更好地飞起来,轻量化技术的应用也至关重要,不仅包括新材料,还包括制造工艺等。

此外,对诸如 " 航线 " 如何划设、飞行程序怎样制定、事故责任如何规避和界定、空中安全监管和执法手段如何实施等一系列具体问题的研究,也才刚刚起步。

张扬军教授认为," 先载物后载人 " 是飞行汽车较为可行的商业化路径。可以先通过载物积累经验,进行技术迭代、数据积累、安全验证等工作,成熟后再过渡到载人。

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