飛行汽車：怎么“飛”起來(lái)？

文 鄒曉蕾

飛行汽車不只存在于想象和科幻小說(shuō)中

國(guó)慶出行時(shí)堵在路上的你，是否幻想過(guò)，如果汽車能夠飛起來(lái)就好了？自從汽車誕生后，這個(gè)問(wèn)題就一直出現(xiàn)在科幻文學(xué)和汽車研究者的視野中。如今，飛行汽車不再是幻想，作為面向城市空中出行的新型交通工具，正日益受到全球創(chuàng)新者的關(guān)注。日前，第三屆世界新能源汽車大會(huì)在海南省?？谑姓匍_(kāi)，其間“飛行汽車解決方案及發(fā)展前景”主題峰會(huì)讓“飛行汽車”成為大會(huì)熱詞。專家們聚焦飛行汽車的定義、技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀以及推廣應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)和難點(diǎn)，展開(kāi)深入研討，這不僅是個(gè)技術(shù)問(wèn)題，更關(guān)系到交通規(guī)劃、空域安全等方方面面，他們也在期盼——

未來(lái)的汽車肯定會(huì)“飛”起來(lái)

“飛行汽車既古老又現(xiàn)代，既是我們研究的前沿也是投資的熱點(diǎn)?！痹谇迦A大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授、汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任張揚(yáng)軍看來(lái)，中國(guó)早在數(shù)千年前，人們就有了飛車夢(mèng)。他舉例說(shuō)，在4000多年前的《山海經(jīng)》中就有關(guān)于飛車最早的記載，關(guān)于飛車的實(shí)踐在1600多年前晉朝的葛洪《抱樸子》里也有所記錄。

“但過(guò)去100多年飛行汽車的實(shí)踐探索，主要發(fā)生在美國(guó)，人們通過(guò)汽車與飛機(jī)的結(jié)合，設(shè)計(jì)出同時(shí)具備地面行駛和空中飛行功能的飛行汽車?！睆垞P(yáng)軍介紹，“這一時(shí)期人類是希望汽車飛上天，但汽車飛起來(lái)是滑跑飛行起降的，這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，成本高，使用場(chǎng)景受限，主要是基于個(gè)人夢(mèng)想家的小范圍實(shí)踐。”

近年來(lái)，隨著城市空中交通概念的興起，現(xiàn)代飛行汽車概念由傳統(tǒng)概念的陸空兩棲車輛拓展為電動(dòng)垂直起降飛行器。張揚(yáng)軍解釋說(shuō)，因?yàn)殡妱?dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)，現(xiàn)在飛行汽車從過(guò)去的燃油飛行汽車變成了電動(dòng)飛行汽車?！按藭r(shí)飛行汽車的概念，就從早期狹義的陸空兩棲汽車，變?yōu)楦鼜V義的面向城市空中交通、具有一定載荷和航程的電動(dòng)垂直起降飛行器，我們稱之為電動(dòng)飛行汽車eVTOL?！眅VTOL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全冗余度高，將開(kāi)啟航空運(yùn)輸數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)城市空中交通的新時(shí)代，這是參會(huì)業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。

關(guān)于飛行汽車的發(fā)展方向，張揚(yáng)軍認(rèn)為可以從航空和汽車兩個(gè)方面來(lái)看：“一方面讓天上飛的也能在地上跑，一方面讓地上跑的也能去天上飛。”具體來(lái)說(shuō)，從航空視角看，飛行汽車的發(fā)展即將開(kāi)啟城市空中交通的新通航時(shí)代，空地一體的飛行汽車時(shí)代是航空技術(shù)電動(dòng)化、智能化的必然發(fā)展，也就是說(shuō)未來(lái)在天上飛的eVTOL飛行汽車將會(huì)“跑”起來(lái)。而從汽車角度來(lái)看，汽車的發(fā)展正跨入一個(gè)電動(dòng)汽車的時(shí)代，即將迎來(lái)智能汽車的時(shí)代，陸空一體的飛行汽車時(shí)代也是汽車電動(dòng)化、智能化之后的必然結(jié)果，那么未來(lái)的汽車肯定會(huì)“飛”起來(lái)。

我們需要汽車飛起來(lái)嗎

談及飛行汽車的未來(lái)，張揚(yáng)軍非常樂(lè)觀，他分析說(shuō)，受需求牽引和技術(shù)推動(dòng)兩方面的影響，目前飛行汽車發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段。“從需求角度而言，交通擁堵成為我們各大城市普遍面臨的難題，此時(shí)傳統(tǒng)的修高架橋和地下隧道等舉措已難以有效解決城市擁堵的交通流網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)問(wèn)題，我們迫切需要利用城市三維空間來(lái)解決城市交通擁堵?！彼J(rèn)為，飛行汽車可以將地面的交通路面拓展到低空，從而有效地解決交通擁堵問(wèn)題。另一方面從技術(shù)推動(dòng)的角度來(lái)說(shuō)，汽車的新能源技術(shù)也給航空的電動(dòng)化發(fā)展奠定了好的基礎(chǔ)?！靶履茉雌嚳梢哉f(shuō)是第三次技術(shù)革命的推動(dòng)者?！彼偨Y(jié)說(shuō)。

“從現(xiàn)在到2030年這個(gè)階段，飛行汽車主要可能還是處在早期的商業(yè)示范運(yùn)行階段。”按照張揚(yáng)軍的展望，2050年人類會(huì)迎來(lái)城市空中交通發(fā)展的時(shí)代，彼時(shí)地面也會(huì)迎來(lái)智能交通的時(shí)代，隨著未來(lái)城市空中交通和地面交通的逐漸融合，飛行汽車的發(fā)展也將由電動(dòng)飛行汽車的城市空中交通時(shí)代進(jìn)入智能飛行汽車的立體智慧出行時(shí)代。“到那個(gè)時(shí)候，人類將重新回歸和實(shí)現(xiàn)汽車飛起來(lái)的夢(mèng)想?！?/p>

而著眼于目前，飛行汽車的發(fā)展還處于從研究探索走向商業(yè)化應(yīng)用的早期階段。在張揚(yáng)軍看來(lái)，飛行汽車作為一種新型交通工具投入使用，涉及飛行汽車設(shè)計(jì)制造、適航認(rèn)證、城市管理和低空空域管理等多個(gè)方面，需要研究和制定相應(yīng)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管體系。

那么，怎么建立飛行汽車發(fā)展應(yīng)用的生態(tài)？“我個(gè)人認(rèn)為，在目前還面臨規(guī)則等許多瓶頸的情況下，飛行汽車的應(yīng)用應(yīng)該先載物后載人?！睆垞P(yáng)軍提到了“物流”這個(gè)飛行汽車當(dāng)前示范應(yīng)用的最佳場(chǎng)景。在這個(gè)場(chǎng)景下，飛行汽車既可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)對(duì)安全性等要求相對(duì)較低，而且物流應(yīng)用過(guò)程中積累的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)將為飛行汽車提高安全性提供重要的基礎(chǔ)。

目前，已出現(xiàn)的飛行汽車有傳統(tǒng)固定翼、垂直起降、汽車加固定翼的結(jié)合體等幾種構(gòu)型。

在峰會(huì)上，小鵬匯天創(chuàng)始人兼總裁趙德力帶來(lái)了一種新構(gòu)型?！拔覀兿Ｍ幸豢钴嚹軌蛘归_(kāi)翅膀，在堵車時(shí)、遇到障礙物和惡劣天氣時(shí)飛起來(lái)——既能垂直起降又能兼顧路況的能飛的汽車?！毙※i匯天創(chuàng)始人兼總裁趙德力分析，中國(guó)的城市空中交通（UAM）市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2030年將達(dá)到1萬(wàn)億的市場(chǎng)規(guī)模，飛行汽車市場(chǎng)前景巨大；目前世界上有超過(guò)150家企業(yè)投身飛行汽車開(kāi)發(fā)，參與者和投資方眾多，行業(yè)方興未艾且未出現(xiàn)明顯優(yōu)勢(shì)者。為此他透露：“小鵬匯天接下來(lái)將專注一款90%的時(shí)間在地上跑、10%的場(chǎng)景在天上飛的飛行汽車?！?/p>

“飛”起來(lái)難在何處

張揚(yáng)軍認(rèn)為，飛行汽車性能主要涉及平臺(tái)構(gòu)型、飛控駕駛和動(dòng)力推進(jìn)三大技術(shù)領(lǐng)域。“由于動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)有其自身特有的專業(yè)技術(shù)門檻和難度，所以目前有關(guān)飛行汽車性能的技術(shù)研究主要集中在平臺(tái)構(gòu)型和飛控駕駛這兩大技術(shù)領(lǐng)域，專門針對(duì)飛行汽車動(dòng)力推進(jìn)的研究相對(duì)較少?！睆垞P(yáng)軍分析說(shuō)，動(dòng)力推進(jìn)的瓶頸導(dǎo)致飛行汽車的有效載荷低、航程短，這是當(dāng)前飛行汽車性能研發(fā)面臨的最主要問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)講席教授王朝陽(yáng)也認(rèn)為，能源動(dòng)力決定著空中交通工具的續(xù)航里程、經(jīng)濟(jì)效益等，對(duì)飛行汽車的發(fā)展至關(guān)重要。他在此次峰會(huì)上介紹了一種新型電池——驅(qū)動(dòng)飛行汽車的熱調(diào)控電池。他認(rèn)為高能量密度、高功率、快充是飛行汽車對(duì)動(dòng)力電池的基本要求，每公斤能量密度要大于270KW，平均放電速率達(dá)到1C，快充速率達(dá)到3C以上。

“飛行汽車使用快充的時(shí)間幾乎在90%以上，而電動(dòng)汽車使用快充的機(jī)會(huì)少于20%，前者對(duì)快充電池的安全要求更高?！彼^續(xù)解釋說(shuō)，但是從電化學(xué)角度，電池內(nèi)部有“析鋰現(xiàn)象”，電池快充意味著必定有大量鋰離子從正極向負(fù)極遷移，這是正常現(xiàn)象。但與此同時(shí)，大量鋰離子往往來(lái)不及進(jìn)入石墨顆粒里面，在其表面產(chǎn)生大量析鋰，從而引起容量損失、電池內(nèi)部短路，這是一個(gè)巨大的安全隱患。

有個(gè)顧客和她說(shuō)，那邊店鋪的裁縫是個(gè)男的，現(xiàn)在會(huì)踩縫紉機(jī)的男的可不多見(jiàn)。李萍正在裁一條牛仔褲邊，一剪刀下去，差點(diǎn)剪歪了。晚上關(guān)了店門，李萍特意走到馬路對(duì)面的裁縫店。

“使用熱調(diào)控技術(shù)，可有效解決動(dòng)力電池快充過(guò)程中的析鋰現(xiàn)象，保障電池在2000次循環(huán)之后還可保持90%以上容量。”王朝陽(yáng)說(shuō)，熱調(diào)控電池可以說(shuō)是解決飛行汽車發(fā)展技術(shù)瓶頸的方法之一。

除技術(shù)問(wèn)題外，飛行汽車飛入生活還要解決規(guī)則和市場(chǎng)問(wèn)題。根據(jù)張揚(yáng)軍的觀點(diǎn)，規(guī)則問(wèn)題涉及城市空域管理，包括“航線”的制定、行駛的規(guī)則、事故責(zé)任的劃分、空中執(zhí)法手段等。目前為止全球還沒(méi)有任何針對(duì)飛行汽車認(rèn)證和空中交通管理的清晰、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)章體系?！按送膺€有市場(chǎng)問(wèn)題，比如飛行汽車采用電動(dòng)化分布式推進(jìn)，實(shí)際運(yùn)行噪聲遠(yuǎn)比直升機(jī)小，但城市空中交通的運(yùn)行頻次較現(xiàn)有直升機(jī)城市運(yùn)行要密集很多，對(duì)城市人類生活到底會(huì)產(chǎn)生多大影響，公眾能否接受都尚未可知?！睆垞P(yáng)軍說(shuō)，目前城市空中交通的基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)營(yíng)模式、經(jīng)濟(jì)成本，以及用戶體驗(yàn)等也都未見(jiàn)雛形。

參會(huì)專家們重點(diǎn)提到了飛行汽車的安全性問(wèn)題。中國(guó)民航管理干部學(xué)院通用航空系主任呂人力強(qiáng)調(diào)了空中風(fēng)險(xiǎn)和地面風(fēng)險(xiǎn)?！澳壳埃瑖?guó)內(nèi)已經(jīng)啟動(dòng)飛行試驗(yàn)和驗(yàn)證工作，正在建立一套能夠滿足試運(yùn)行以及以后正式運(yùn)行航空器的規(guī)則，同時(shí)也會(huì)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行安全評(píng)估?！彼榻B。

誠(chéng)然，飛行汽車想要攻克目前面臨的各個(gè)瓶頸問(wèn)題，就必須結(jié)合不同的應(yīng)用場(chǎng)景多次實(shí)驗(yàn)。在張揚(yáng)軍看來(lái)，海南正具備為飛行汽車進(jìn)行場(chǎng)景測(cè)試的天然優(yōu)勢(shì)?！昂Ｄ蠈儆诤u地區(qū)，周邊也有很多小海島，修路修橋不方便的區(qū)域，飛行汽車就可以補(bǔ)缺。”他說(shuō)，海南自貿(mào)港在稅收以及加工增值等方面的政策優(yōu)勢(shì)，對(duì)飛行汽車制造也有很強(qiáng)的吸引力。此外，海南也有很多鮮活的海產(chǎn)品、農(nóng)產(chǎn)品需要快速的物流運(yùn)輸。關(guān)于如何打破海峽對(duì)物流運(yùn)輸?shù)南拗七@一難點(diǎn)，飛行汽車的試用也可參與進(jìn)來(lái)進(jìn)行共同探索。

“未來(lái)，飛行汽車必定是在國(guó)際上廣泛應(yīng)用的，海南作為一個(gè)國(guó)際流通窗口，也有利于技術(shù)、產(chǎn)品等引進(jìn)來(lái)、走出去?！睆垞P(yáng)軍說(shuō)，目前飛行汽車在探索階段需要更多的技術(shù)交流、可行性交流，就這點(diǎn)而言，正在建設(shè)自貿(mào)港的海南也非常有優(yōu)勢(shì)。

飛行汽車能作為日常交通工具嗎

作為交通工具，飛行汽車真正飛入人們生活或許還長(zhǎng)路漫漫，但在不久的將來(lái)，我們應(yīng)該會(huì)先看到它在消防救援領(lǐng)域大顯身手。

張揚(yáng)軍說(shuō)，目前高層建筑的消防救援和森林防火是消防系統(tǒng)的主要痛點(diǎn)。這兩個(gè)問(wèn)題無(wú)法得到根本解決的關(guān)鍵在于沒(méi)有有效裝備，而飛行汽車的出現(xiàn)給上述問(wèn)題的解決提供了新思路。飛行汽車可以非常快地（大概1分鐘）飛抵百米高度，且其載荷能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)大流量噴水，非常適合高層建筑消防救援與森林防火應(yīng)用。

此外，飛行汽車的發(fā)展還會(huì)帶來(lái)一系列連鎖反應(yīng)?！氨热顼w行汽車的電動(dòng)化牽引，將增強(qiáng)電動(dòng)汽車和電動(dòng)航空的自主創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)；而飛行汽車關(guān)鍵技術(shù)瓶頸的突破，不僅可為發(fā)展城市空中交通奠定技術(shù)和平臺(tái)基礎(chǔ)，還將有效促進(jìn)動(dòng)力電池、燃料電池、新型輕量化材料和智能駕駛等產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)突破與創(chuàng)新，增強(qiáng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革引領(lǐng)能力，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國(guó)目標(biāo)特別是發(fā)展電動(dòng)航空戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。”張揚(yáng)軍說(shuō)。

從消防救援領(lǐng)域過(guò)渡到生活用車雖還有一段路要走，但依據(jù)飛行汽車的發(fā)展速度，現(xiàn)在暢想也正當(dāng)其時(shí)。彼時(shí)駕駛作為生活用車的飛行汽車，是否需要考專業(yè)的飛行駕照？那時(shí)候需要空中交警執(zhí)法嗎？

在張揚(yáng)軍看來(lái)，關(guān)于駕駛問(wèn)題，我們倒是多慮了?！皩?lái)飛行汽車一定是無(wú)人駕駛的??！”張揚(yáng)軍暢想道，“現(xiàn)階段很多初創(chuàng)公司的產(chǎn)品確實(shí)是有人駕駛的，這種一定是專業(yè)的駕駛者，但對(duì)于我們普通大眾來(lái)講，飛行汽車駕駛跟我們應(yīng)該是沒(méi)有什么關(guān)系的?！?/p>

張揚(yáng)軍分析，實(shí)現(xiàn)空中的無(wú)人駕駛其實(shí)并不難，因?yàn)轱w行汽車會(huì)按照路徑飛行，規(guī)劃好了航線，空中路線肯定比地面路線要簡(jiǎn)單?！耙?yàn)榈孛娴慕煌鞣浅?fù)雜，比如突然一個(gè)人過(guò)來(lái)或者車過(guò)來(lái)，智能汽車要去感知，要采取措施；空中飛行就相對(duì)比較簡(jiǎn)單，它沒(méi)有復(fù)雜的交通流環(huán)境，至于空中飛行器之間的感知技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)很成熟了?！睆垞P(yáng)軍說(shuō)。

在張揚(yáng)軍看來(lái)，目前，飛行汽車智能駕駛技術(shù)的主要瓶頸是對(duì)復(fù)雜氣象環(huán)境的感知?！暗涂胀牧骱惋L(fēng)切變氣象環(huán)境將嚴(yán)重威脅飛行汽車的飛行穩(wěn)定性和安全性。此外在遇到不確定情況或錯(cuò)誤時(shí)，飛行汽車無(wú)法像地面行駛汽車一樣停在路邊，必須提供應(yīng)急恢復(fù)模式確保安全降落停靠。”他說(shuō)，“這是飛行汽車低空智能駕駛技術(shù)面臨的最主要挑戰(zhàn)。”