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不夸张,真的可以打个“飞的”去上班! | 红杉爱科学

红杉汇  · 公众号  ·  · 2024-08-08 08:00

主要观点总结

文章介绍了飞行汽车的发展背景、技术特点、挑战及未来应用前景。飞行汽车作为低空经济的重要组成部分,代表着未来出行的方向,并结合了汽车和飞机的功能,涉及多个领域的技术。虽然面临安全性、成本控制、续航能力等挑战,但随着技术进步和政策支持的不断加强,飞行汽车必将在人类出行方式中发挥重要作用。

关键观点总结

关键观点1: 飞行汽车的发展背景

从风筝、热气球到飞机、太空飞船,人类实现飞翔的梦想,低空经济走进大众视野,飞行汽车是未来出行的重要方向。

关键观点2: 飞行汽车的技术特点

飞行汽车结合了航空工程、汽车工程、材料科学、信息技术等多个领域的技术,具备在地面上行驶和在空中飞行的多功能性。

关键观点3: 飞行汽车面临的挑战

飞行汽车的发展面临安全性、成本控制、续航能力等技术挑战,以及适航认证、空域管理等法规挑战。

关键观点4: 飞行汽车的未来应用前景

飞行汽车的市场需求丰富,可应用于交通拥堵缓解、应急救援、医疗急救、商业物流等领域,并有望在未来形成万亿级市场规模。


正文


从风筝、热气球,到飞机、太空飞船,人类一步步实现飞翔乃至飞天的梦想。人类交通也从一维线性活动,进化到二维平面活动,之后再次转变,实现了三维立体交通。今天,万米高空已被征服,“低空经济”逐渐走进了大众视野。


作为低空经济的重要组成部分,飞行汽车不仅代表着未来出行的方向,更是缓解城市交通压力、提升出行效率的重要手段。虽然这项技术现在似乎还在萌芽阶段,离真正的大规模量产尚有距离,但我们还是不由期待,从科幻走进了现实的飞行汽车,能早日走进普通人的生活。


如何给汽车插上翅膀


飞行汽车结合了汽车和飞机的功能,能够在地面行驶和空中飞行,其技术涉及多个领域,包括但不限于航空工程、汽车工程、材料科学、信息技术等。


电动垂直起降飞行是飞行汽车区别于传统汽车的基本特征和发展飞行汽车的核心技术,这使得飞行汽车能够在狭小空间内灵活起降,减少对机场设施的依赖。在地面,它是一部高性能的电动汽车,在空中,则化身为灵活的飞行器。


飞行汽车的动力系统通常采用高效能的电动或混合动力方案,确保在地面行驶与空中飞行时都能提供充沛而持久的动力支持。动力系统的核心技术和零部件包括电池、电机、驱动器等,电池的能量密度、充放电功率以及循环寿命对飞行汽车的续航里程和性能至关重要。


为了实现从地面到空中的顺畅转换,飞行汽车会配备精密的转换机制。在需要飞行时,机翼或旋翼等飞行部件会迅速而平稳地展开,确保车辆能够垂直起升并平稳过渡到水平飞行状态。这一过程中,先进的飞行控制系统发挥着至关重要的作用,它集成了导航、通信、安全监测与自动避障等智能功能,实时监测飞行状态,确保飞行的安全与稳定。


为了减轻整体重量并优化飞行性能,飞行汽车需要采用轻质且高强度的材料,例如碳纤维复合材料、先进的铝或镁合金以及纳米材料等。


自动驾驶技术在飞行汽车上的应用将减少驾驶员操作,提高安全性和便捷性,更是有效降低了飞行汽车规模化、大众化应用的飞行驾驶瓶颈和障碍。清华大学车辆与运载学院张扬军教授认为,未来的飞行汽车应该是智能无人驾驶的,不需要大家再考“飞行汽车驾驶证”。

图片说明:小鹏汇天分体式飞行汽车“陆地航母”

图源:小鹏汇天官网


作为未来交通领域的一项创新技术,飞行汽车核心定义特征可以归纳为以下几点:

多功能性

飞行汽车具备在地面上作为汽车行驶和在空中作为飞行器飞行的双重功能;


转换能力

一些飞行汽车设计具有可转换的结构,如可折叠或可伸缩的机翼,以便在不同模式下进行切换;


自主性

许多飞行汽车具备自动驾驶技术,允许在不需要人工操作的情况下进行飞行和驾驶;


环保性

随着可持续发展的趋势,许多飞行汽车设计采用电动或混合动力系统,减少对环境的影响;


智能化

集成先进的智能系统,包括导航、通信、安全监测和自动避障等,以提高飞行汽车的安全性和效率;


垂直起降(VTOL)能力

一些飞行汽车设计为具备垂直起降的能力,这样可以在更小的空间内进行起飞和降落,增加使用的灵活性;


法规遵从性

飞行汽车需要遵守地面交通和空中飞行的法规要求,包括安全标准、空域管理和交通规则;


技术集成

飞行汽车是多种技术集成的结果,包括航空工程、汽车制造、电池技术、人工智能和材料科学等。


挑战在哪里


虽然飞行汽车融合了汽车与航空领域的最新成果,应用潜力成倍增长,但其发展征途仍存在诸多挑战。


首先就是安全性这道红线。在蓝天翱翔的梦想背后,是对乘客生命安全的庄严承诺。飞行汽车必须达到航空级的安全标准,这要求在设计上融入冗余系统、高效故障诊断与实时监控系统等先进技术。这些技术手段不仅增加了设计的复杂性,也提高了成本。


成本控制则是飞行汽车商业化进程中的一道坎。高昂的研发与生产成本,阻碍了飞行汽车从实验室走向市场的步伐。行业需要不断探索技术进步与规模效应的结合点,通过优化设计、提高生产效率、降低材料成本等方式,逐步降低飞行汽车的制造成本。同时,政策的支持与市场需求的引导也将对成本控制产生积极影响。


续航能力方面,电池技术的瓶颈限制了飞行汽车的续航里程,尤其是在长途运输和应急救援等场景下表现不尽如人意。科研人员正致力于开发新型电池材料,提升能量密度,缩短充电时间,以期突破这一难题。


此外,电动推进技术、自动驾驶技术、材料与结构工程、通信与导航等技术对飞行汽车的发展也十分关键。而且飞行汽车的适航认证、空域管理等法规与标准也尚未完全确立。但随着商业化的推进和更多玩家入局,这些问题都将逐一得到解决。


低空出行不再是梦


尽管面临诸多挑战,但飞行汽车的未来仍充满无限可能。


飞行汽车的市场需求不断丰富,新技术、新产业为其带来重大机遇。随着城市化进程的加快,交通拥堵问题日益严重,飞行汽车可以缓解地面交通压力,提高通勤效率。飞行汽车还可广泛应用在应急救援中,例如,在自然灾害 (地震、洪水等) 发生后,飞行汽车可以迅速到达受灾区域,进行人员救援和物资运输。此外,飞行汽车还可用于医疗急救,将患者快速送往医院救治。飞行汽车在商业物流中同样也充满潜力,特别是在“最后一公里”配送中,飞行汽车可以显著提高配送效率,减少人力成本,还会催生共享飞行汽车服务、按需空中出租车等新兴商业模式。

图片说明:小鹏汇天的旅航者X2

图源:小鹏汇天官网


随着电池技术、人工智能和材料科学的进一步发展,飞行汽车的性能将不断提升。例如,固态电池的研发有望显著提高能量密度,从而延长续航里程。同时,自动驾驶技术的进步将使飞行汽车变得更加智能化和安全。


而且,一系列政策措施的出台,为飞行汽车的发展提供了明确的政策导向和支持。预计到2027年,以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备在城市空运、物流配送、应急救援等领域实现商业应用。到2030年,通用航空装备将成为低空经济增长的强大推动力,形成万亿级市场规模。


未来,随着技术进步和政策支持的不断加强,飞行汽车必将在越来越多的领域发挥重要作用,成为人类出行方式的重要组成部分,深刻改变我们的生活方式。


本文综合编辑自微信公众号中国航空学会、央视网超级工厂等。





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