飛行汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

勞永春

摘要：本文闡述了飛行汽車的概念及發(fā)展現(xiàn)狀，對PAL-V、TF-X、GF7和AeroMobil四種飛行汽車的基本參數(shù)及陸空行駛性能等進行了說明，最后指出了現(xiàn)階段飛行汽車存在的問題，并對其發(fā)展趨勢和前景做出展望。

關(guān)鍵詞：汽車;飛行汽車;陸空行駛性能;發(fā)展趨勢

0 ?引言

飛行汽車作為一種新的交通工具，其不但可以在天空中飛行也可以在陸地上行駛，同時具有陸地行駛模式和飛行模式[1-4]。世界上第一輛汽車誕生于1886年，發(fā)明者為德國的卡爾·本次，之后在1903年美國懷特兄弟實現(xiàn)了人類歷史上的第一次飛行，人類不斷對飛行汽車進行大量的探索[5-8]。1917年，美國飛行汽車創(chuàng)始人寇蒂斯在紐約城舉辦的全美航空展上，展出了第一輛飛行汽車。在近十年以及未來幾十年內(nèi)，隨著世界人口的急劇增加和經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類對汽車的需求也快速增長，由此帶來的交通擁堵問題將更加嚴重[9-13]。飛行汽車不僅可以緩解擁堵問題，還可以讓人們感受飛行的快感。

近年來國際上出現(xiàn)了一批具有代表意義的飛行汽車，反映了飛行汽車的發(fā)展方向。荷蘭一家工作室開發(fā)的PAL-V飛天汽車[14];由美國Terrafugia公司生產(chǎn)的“世界上第一款真正意義上的飛行汽車Transition”到目前的TF-X[15];加利福尼亞的一對兄弟Greg Brown 和Dave Fawcett研發(fā)的一種噴氣推進式飛機GF7;斯洛伐克公司AeroMobil生產(chǎn)的同名飛行汽車數(shù)代“AeroMobil”，目前已是“AeroMobil4.0”。由此可以看出飛行汽車的研制已逐漸被一些研究設(shè)計者所關(guān)注。本文就現(xiàn)有飛行汽車中較成熟的幾種為例，對其基本性能和研究現(xiàn)狀等進行了探討。

1 ?飛行汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 自旋旋翼式PAL-V

PAL-V采用自旋翼式的飛行設(shè)計，是汽車和摩托車的 “結(jié)合體”，所以該類型的飛行汽車同時具有汽車和摩托車的性能。PAL-V采用雙燃料（生物柴油或者生物乙醇均可用）的轉(zhuǎn)子發(fā)動機，且具有良好的燃油經(jīng)濟性。該車參數(shù)如表1所示。

該車不僅具有杰出的動力，而且與兩輪摩托車一樣也可自動調(diào)整傾斜角度從而靈活轉(zhuǎn)向。且在安全性上配備了安全氣囊、ABS防抱死裝置、GPS衛(wèi)星通信系統(tǒng)等基礎(chǔ)配置，未來將增加自動駕駛、自動防御等更智能更人性化的設(shè)備。PAL-V飛行模式如圖1所示。

1.2 美國折疊翼式TF-X

2009年美國的Terrafugia公司首次成功試飛了Transition。但該車起飛降落時需要足夠的 “施展”空間和起降距離，城市使用受限。該公司為解決此問題，近年來主要研發(fā)能垂直起降的新型概念車TF-X，并將在2023～2025年嘗試首飛計劃。該車參數(shù)如表2所示。

TF-X由螺旋槳提供升力和前進動力用于起飛，當起飛具有一定高度時，兩個螺旋槳會折疊起來，依靠車尾的風扇提供動力。其本身將具備一些智能系統(tǒng)，智能巡航和無人駕駛將使TF-X具有更方便的駕駛，最大程度地降低使用門檻。TF-X飛行狀態(tài)如圖2所示。

1.3 GF7

加利福尼亞的一對兄弟Greg Brown 和Dave Fawcett研發(fā)了一種噴氣推進式飛機。GF7在飛行過程中，車輪會縮入機身中，使車身具有較好的流線型。GF7渦輪發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生一些額外的電能給電池充電即在陸地行駛時，依靠電動裝置驅(qū)動。當在空中飛行時噴氣發(fā)動機對一個容量50kWh的蓄電池組充電。該車參數(shù)如表3所示。

GF7與車身垂直的尾翼可作為背部水平穩(wěn)定器，以此穩(wěn)定機身飛行。陸地行駛時使用電動機可節(jié)省噴氣燃料，在特殊情況下，可開啟渦輪發(fā)動機。

1.4 AeroMobil

斯洛伐克公司AeroMobil生產(chǎn)的同名飛行汽車于1990年開始對飛行汽車的研究，經(jīng)歷20多年的研究。該飛行汽車4.0曾在法蘭克福車展的開幕式上首次亮相。其最初在1990年發(fā)布的1.0原型的升級版。Aeromobil的技術(shù)參數(shù)如表4所示。

“AeroMobil4.0”車身采用硬殼式結(jié)構(gòu)，配有煙火式安全帶、兩級式安全氣囊及緊急降落傘。動力系統(tǒng)方面，其搭載了2.0L四缸渦輪增壓發(fā)動機，動力通過由電子速差系統(tǒng)、自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)及電子權(quán)限數(shù)字控制系統(tǒng)共同組成電驅(qū)動系統(tǒng)被送往前輪。該車預計將在今年或明年成功獲得監(jiān)管部門批準銷售。

1.5 存在的問題

目前飛行汽車的研究技術(shù)方面雖逐漸成熟，其推廣還面臨著一些問題，要實現(xiàn)批量生產(chǎn)并投入使用還需要較長的一段時間。當前，飛行汽車存在的問題如下：

①較多飛行汽車價格昂貴且駕駛者需要同時具有汽車駕駛證和飛行證兩種證件;

②需要建立健全飛行汽車的智能管理系統(tǒng)，減少空中交通意外情況;

③明確飛行員、維修人員、空中交通管制人員等人員的資質(zhì);

④制定適航標準和安全認證制度;

⑤建設(shè)健全城市空中交通配套體系，如維修部門、城市規(guī)劃、凈空條件、停機坪等等。

此外，飛行汽車在陸空和空陸狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換過程中，需要對飛行汽車的機翼進行折疊或收縮，該狀態(tài)需要足夠的寬廣路面、較少的通行車輛和良好的路況，這些在實際應(yīng)用中需要得到有效的解決。

2 ?飛行汽車的發(fā)展趨勢

飛行汽車的研究技術(shù)日漸成熟，其設(shè)備和性能也不斷更新，適用范圍和應(yīng)用性質(zhì)逐漸被人們所接受。根據(jù)目前飛行汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，飛行汽車將呈現(xiàn)新的發(fā)展趨勢：

①趨勢化。飛行汽車由起初的個人研究，逐漸發(fā)展為一些科研組織、汽車公司，再到目前的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、航空和軍工的參與，近年來加入飛行汽車研發(fā)的機構(gòu)與日俱增。

②智能化。現(xiàn)代飛行汽車已具備基本的飛行性能，未來將向無人操作、自動駕駛、自動導航的方向發(fā)展，再加上目前已經(jīng)存在的技術(shù)5G和大數(shù)據(jù)，相信飛行汽車的技術(shù)和性能將越來越成熟。

③應(yīng)用全面化。目前的飛行汽車可在陸地行駛、空中飛行，實現(xiàn)陸空的相互轉(zhuǎn)換。未來飛行汽車將同時向水上行駛發(fā)展，使其具有三棲化，突出飛行汽車廣闊的應(yīng)用前景。

④清潔化。在能源動力方面，具有高功率、清潔的新型動力已成為研發(fā)熱點，當下的燃油和混合動力將逐漸被取代，當前的普通汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢亦是如此。

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