0%
飛行汽車不再遙遠

飛行汽車不再遙遠

作者:趙洋
磁懸浮飛車是一種尚處於研究階段的新型交通工具,它利用磁懸浮技術將車體懸浮在磁性道路上,並保證車體和路面之間沒有接觸,用螺旋槳或噴氣發動機驅動飛車沿著道路運動。由於車體和道路之間沒有接觸摩擦,空氣阻力是其運行所受到的唯一外部阻力,因此飛車具有了高速運行的可能性,同時也避免了摩擦帶來的功率損耗。但磁懸浮飛車的弱點也是明顯的:完全依賴磁性道路,在沒有鋪設磁性道路的地方便寸步難行,其適應性還沒有輪式汽車強。另外,磁懸浮飛車的開行速度太快,駕駛者面對危險時很難及時作出反應。目前,商業運營的磁懸浮列車的速度可以達到每小時430公里,未來磁懸浮飛車的速度也可以與之媲美,這比常規輪式汽車快多了。磁懸浮飛車只能靠電腦控制的自動駕駛系統作出躲避障礙、超車、併線等動作,相比之下,從飛機演變而來的飛行汽車能帶給乘客更大的自由度。
進入21世紀,一款名為ParaJet SkyCar的汽車成為世界首台可以使用生物燃料的飛行汽車,也是第一款符合現行規章和法律,可以上市銷售的空地兩棲汽車。它的優勢是發動機可採用生物燃料驅動,具有節能、低排的優點,符合環保要求。該車有兩個座位、一台發動機,採用高性能減震底盤,高水平尾翼和噴氣式發動機,只需3分鐘,車輛就可以由陸地行駛模式轉換為飛行模式,尤其適合人們在度假時翱翔于山川或海灘上空。這輛車的加速性能堪比跑車,時速從0提至100公里僅需4.2秒,路上最高行駛速度為220公里/小時,加滿油可跑600公里。考慮到在野外遊玩時未必有優良的跑道,該車還配備了傘翼,如有需要時,經過短短200米滑跑就能飛上天空。升空后,若以157公里/小時的巡航速度飛行,最遠可以飛500公里,最高可飛到4575米。
飛行汽車能覆蓋機場到目的地的「最後一公里」路程,讓人們不必再提著笨重的行李攔計程車。研發團隊希望擴展飛機的定義,在他們看來,「變形者」不是一輛可以飛的汽車,而是一架可以跑的飛機。與單一功能的飛機相比,飛行汽車其實是一種優化產品。在地面上,「變形者」可以停放在路邊或車庫裡,而且使用的是普通加油站出售的無鉛汽油,價格比航空燃油低廉得多。對於需要頻繁短途出差的人來說,「變形者」也是個不錯的選擇,雖然九九藏書近28萬美元的售價令大多數人望而卻步。目前,「變形者」已預售出一百架,有望在2016年第二季度交付使用。
「變形者」飛行汽車採用標準飛行操縱系統和標準汽車駕駛系統,且兩套系統完全獨立,駕駛艙的雙屏顯示器通過模式轉換按鈕自動切換為飛行顯示器或汽車儀錶。它配有全球衛星定位系統等高端科技裝備,駕駛操作很簡單。
近年,美國國防部也在斥巨資打造一種可在幾十秒內打開摺疊機翼和螺旋槳,無須任何跑道就可垂直起飛的陸空兩用越野車。該計劃分為兩個獨立的任務:任務一是開發並集成一輛整車,任務二是為該車開發單獨的關鍵技術組件。這款車被稱為「飛行悍馬」,它配備有裝甲車門、防彈玻璃和結實的車身,全程電腦控制,最大有效載荷為500公斤,乘員4人。
上面兩種飛行汽車都是「二戰」結束后不久發明出來的,均獲得了美國聯邦航空管理局認證。這兩種飛行汽車代表了飛車的兩個設計流派。其一是,飛行汽車在機場著陸后,把螺旋槳、機翼、后機身和尾翼等飛行設備保留在機場,其優點是在地面行動方便不累贅,缺點是要再次起飛時,必須返回原機場組裝。其二是,將這些飛行部件用拖車拖在車后隨車行動,其優缺點正好與前者相反,除此之外,它還要解決拖車帶來的麻煩。因此,後來的飛行汽車基本上都把飛行部分集成在汽車上,通過摺疊、收縮的方式從飛機變為汽車,整體性更強了。
這款飛行汽車的最大特點是兩側機翼可伸縮。使用飛行模式時,駕駛員只需按下模式轉換按鈕,機翼便會自動展開,前輪驅動發動機轉換為螺旋槳發動機,通過短距離滑跑后便可升空;著陸時,駕駛員同樣按下模式轉換按鈕,機翼就會自動從根部和中間向機身後方摺疊收起,發動機也自動轉換成前驅發動機,飛機變成四輪汽車。為防止意外,在飛機沒有完全著地前,即使駕駛員按下飛機模式轉換為汽車模式的按鈕后,內部鎖定機構也會自行防止機翼摺疊。只有當發動機傳動完全轉變為汽車模式和機輪完全承載了飛行汽車的全部重量后,機翼才會開始摺疊。同樣,從汽車模式轉換為飛機模式時,飛行員輸入個人識別碼后機翼才會展開,機翼展開后還要進行一段慢滑行檢查,確認無故障后才能進入起飛滑跑程序。

最大挑戰

確實,現在的飛行汽車距理想https://read•99csw.com狀態還很遠,比如安靜的推進系統還沒出現;在鋼筋水泥森林中自由穿梭需要隱藏的水平旋翼;飛機的理想能量效率需要在高速以及高空中實現,但飛行汽車通常用於短距離飛行,高頻率、低速度、低空飛行會造成許多資源的浪費;造價難以壓低,普及難度非常大。
20世紀30年代中期,美國有人取得了飛行汽車的發明專利,但只有少數幾種獲得了美國民用航空器的型號證書,投入批量生產的就更少了。
飛行汽車結構複雜、成本高,載重量和飛行性能都很低。作為飛行器,飛行汽車無法與飛機相比;作為汽車,其結構脆弱,容易損壞。的確,它能夠飛行,但是,它沒有足夠的內部空間,沒有很高的巡航高度,也沒有一般客機的舒適性。因此,NASA私人空中交通工具主任馬克·穆爾這樣評價它:「如果你試圖把汽車和飛機融為一體,你得到的將是這兩種領域里最差的產品:奇重無比,速度緩慢,價格昂貴而又難以駕駛。」
科幻電影給我們描繪了飛行汽車的基本樣貌。在《全面回憶》(2013版)中,出場的飛車必須沿著道路飛行,一離開道路就要拋錨。而在《第五元素》和《星球大戰》中亮相的飛車則不必拘泥於軌道,可以像氣墊船、直升機一樣在任意表面上飛行。
2015年2月,美國一家名為Terrafugia的公司宣布成功打造出了一輛飛行汽車,該車擁有一對可摺疊的機翼,可容納多人乘坐。不過,駕駛者需要同時具備飛行和駕駛執照。
「變形者」畢竟也算一架飛機,沒有飛行執照怎麼辦?別擔心,只要通過20小時的培訓,你就能駕馭它。如果是專業飛行員,接受5小時以內的培訓就能摸透它的操作方式。

不同的飛法

在安全方面,Terrafugia公司十分謹慎,為「變形者」配備了降落傘系統。目前,該團隊正在完善「變形者」第三代原型機,它已經獲得美國國家公路交通安全管理局的機動車輛安全標準許可證,並被美國聯邦航空管理局認證為輕型運動飛機。
美國的一款名為「天空巡航者」的概念型飛行汽車,集飛機、汽車和四軸旋翼飛行器的功能於一身,可像直升機一樣垂直起降。這款飛行器克服了飛行汽車面臨的一個最大問題,即起飛和降落需要較長的跑道。「天空巡航者」裝有4個主旋翼,無需跑道便可垂直起飛,升空后九九藏書切換到正常飛機模式。
第二次世界大戰之後,汽車工業和航空工業均進入蓬勃發展階段,飛行汽車的概念開始復甦。1946年,羅伯特·富爾頓成功設計製造出飛行汽車並首飛成功,1950年獲得聯邦航空管理局頒發的型號合格證書。這輛飛行汽車在機場著陸后,可將螺旋槳、機翼、后機身及尾翼等拆卸下來保存在機場,剩餘的汽車部分可直接開進城去。富爾頓曾與妻子駕駛飛行汽車從康涅狄格州飛到紐約機場,著陸后,又駕駛汽車部分到百老匯去音樂廳聽音樂。富爾頓共製造和操縱過兩輛飛行汽車。
一直以來,設計飛行汽車的最大挑戰是把汽車和飛機兩種技術融合進一台交通工具,而且要使汽車變速箱和飛機螺旋槳共用一台發動機。上述飛行汽車,均是成功融合了這兩種技術的典範。
不過,雖然飛行汽車經歷了技術和商業的種種失敗,但仍然有人堅持做下去,原因就是它隨時可以自由使用,堪稱未來「飛車」黨的心儀座駕。那些在所謂的「高速」公路上排隊等待的司機,或多或少都曾幻想過在未來某天,自己可以駕車在天空飛行,那會是怎樣的洒脫和愜意。更不用說它在軍事、野外勘察、戶外運動等方面的獨特價值。十年前,美國宇航局制定了私人飛車25年發展規劃。科學家預測,到2031年,歐美各國陸空兩用機車將步入實用化、產業化階段。相信隨著技術的進步,飛行汽車最終會把道路延伸到天空之上。
前面提到的「變形者」被譽為「世界上第一台真正的飛行汽車」,它於2009年3月10日成功首飛。當時飛行了37秒,飛行900多米后著陸。
該車採用一台汽油發動機提供動力。切換到飛行模式時,用軸驅動推進式螺旋槳;處於汽車模式時,通過無級變速器驅動車輛前輪。機體採用碳纖維複合材料,機翼鉸鏈和懸挂接頭採用鋁部件。駕駛艙沿用轎車駕駛室的設計,以便於家庭用戶快速掌握駕駛技巧。
要給飛行汽車下個定義的話,它就是一種既能在地面行駛,又能在天空飛行的交通工具。《全面回憶》里那種沿軌道開行的飛車,有個學名叫「磁懸浮飛車」;《第五元素》和《星球大戰》中那種可以在任意表面上飛行的,才叫「飛行汽車」——飛行汽車有像飛機一樣帶有機翼和尾翼的,也有像直升機一樣沒有機翼僅靠旋翼提供升力的;既有採用螺旋槳推進的,也有使用噴氣式發動機推進的。
「天空巡九_九_藏_書航者」機身長8.4米,翼展9.5米。在地面上,它收起機翼,利用安裝在車輪中的電動機行駛,地面速度可達到每小時112公里。水平飛行時,它使用尾部的兩台150馬力的電動機驅動。四個彈簧刀型旋翼賦予「天空巡航者」垂直起降性能,能夠在保持常規飛機的空氣動力學性能的同時,在面積較小的區域盤旋和降落。
Terrafugia成立於2006年,是由麻省理工學院的幾位畢業生組建的飛行汽車製造公司。Terrafugia是拉丁語,有「逃離地面」之意。「變形者」是Terrafugia研發的第一款產品,外形以白色和藍色為主色調。它是轎車與私人飛機的典型融合:兩排座設計,有四個車輪,以及一對可摺疊的機翼。當它在地上行駛時,速度為110公里/小時;當它飛行時,巡航速度為160公里/小時。兩種狀態的轉換可以在1分鐘之內完成。
自1950年第一輛私人飛行汽車獲得政府許可以來,人們認為最多到20世紀末,人人都可以駕駛汽車在馬路上起飛。但是,直至今天,在馬路上行駛的仍然是四個輪子的汽車。為什麼汽車還沒有普遍地飛起來?
以創新著稱的美國特拉斯公司創始人馬斯克也不看好飛行汽車。2014年在舊金山的一個會議上,馬斯克說:「我不太了解飛行汽車,如果天空中滿是飛行汽車,將會產生太大影響,不僅會影響天際線,也會產生更多雜訊,而且汽車隨時都有可能從天上掉下來砸到你,這些事情都不太好。」同時,他也承認,「另一方面,人們需要提高出行的行駛速度。」但是他始終堅持認為有更簡單的方法大幅提升行駛速度,比如將汽車放到地下去開,以避免交通堵塞。
其實,第一次嘗試垂直起飛的飛行器並非直升機,而是四旋翼飛機,那還是20世紀20年代的事。不過,早期的四旋翼飛機也有自己的問題,那就是沒有自動駕駛系統來對飛機進行控制,飛行員必須持續不斷地調整四個螺旋槳的升力大小,這樣一來,他們就沒有精力控制飛行了。好在現在出現了高性能的飛行計算機,它們能夠自動管理多台發動機及飛機姿態。按一下按鈕,飛機起飛;往左推桿,飛機就朝左飛行。如此一來,飛行員不僅不需要擔心校準問題,還能很好地控制飛機的飛行。
飛行汽車本質上是飛機和汽車的雜交體,因此,最早的飛行汽車研發者也都是飛行先驅者。美國航空先驅格倫read.99csw.com·寇蒂斯是最早投入飛行汽車研究的人。他將一架三翼飛機改裝成既能在地上跑又能在天上飛的怪傢伙。該車安裝有兩套駕駛系統,分別供空中飛行和地面駕駛使用,後排座還可乘坐二人。1917年2月,該車在紐約舉辦的全美航空展覽會上展出,轟動一時。遺憾的是,該車在試飛中表現不佳,只飛行了很短時間。此後很長時間,飛行汽車都無人問津。
美國人認為,飛行汽車的最大市場並不在美國,而是在亞洲,特別是一些島國——因為飛行汽車用較短時間就可以到達像日本這樣的島國的大部分區域,比為汽車修建海底隧道便宜許多。美國將飛行汽車視為「實驗性飛行器」,只限於政府、商業機構和個人使用,不能出租。其他國家如瑞士、英國、以色列、蘇聯、韓國等也都曾開發過飛行汽車。

磁懸浮飛車

在為數眾多的飛行汽車發明家中,莫爾頓·泰勒是一位佼佼者。20世紀40年代末,泰勒開始投入飛行汽車研究。他的第一輛飛行汽車翼展10米,重950公斤,裝有一台92千瓦功率的航空發動機。他的飛行汽車於1949年進行首飛,經過較小的改動后,於1956年獲得美國聯邦航空管理局型號合格證書,製造並銷售了幾輛預生產型,每輛價格約1.5萬美元,相當於當時家用轎車價格的7.5倍。後來正式投產的「AEROCAR」飛行汽車有多種型號,其中,Ⅱ型長6.55米,翼展10.36米,凈重680公斤,最高飛行速度180公里/小時,陸地行駛最高速度105公里/小時,起飛滑跑距離90米,最大飛行高度3600米,航程500公里。由於設計簡單,一個人不用特殊工具便可在5分鐘內安裝或拆卸這輛車——離合器、制動踏板、所有空中和地面照明設備及各種儀錶都符合機動車要求。該車曾安全行駛15萬公里,當時的造價是2.5萬美元。

飛車上天

摺疊翼飛行汽車

飛行汽車簡史

從科幻動畫片《傑森一家》到科幻電影《回到未來》,數十年來,飛行汽車一直都是科幻作品中的重要道具。現在,這個夢想正逐漸接近現實,一種裝配有摺疊翼的汽車已經成功飛上天空。這種車輛既可以像飛機一樣翱翔,也可以變形為道路上行駛的汽車。它可以在加油站添加普通汽油,閑置時可以摺疊停入車庫中。

旋翼飛行汽車