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(duì)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(jìn)行了說(shuō)明，最后指出了現(xiàn)階段飛行汽車存在的問(wèn)題，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)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(shì)

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(shí)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(guó)的卡爾·本次，之后在1903年美國(guó)懷特兄弟實(shí)現(xiàn)了人類歷史上的第一次飛行，人類不斷對(duì)飛行汽車進(jìn)行大量的探索[5-8]。1917年，美國(guó)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(lái)幾十年內(nèi)，隨著世界人口的急劇增加和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對(duì)汽車的需求也快速增長(zhǎng)，由此帶來(lái)的交通擁堵問(wèn)題將更加嚴(yán)重[9-13]。飛行汽車不僅可以緩解擁堵問(wèn)題，還可以讓人們感受飛行的快感。

近年來(lái)國(guó)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(kāi)發(fā)的PAL-V飛天汽車[14];由美國(guó)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(duì)兄弟Greg Brown 和Dave Fawcett研發(fā)的一種噴氣推進(jìn)式飛機(jī)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(jì)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(duì)其基本性能和研究現(xiàn)狀等進(jìn)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(jì)，是汽車和摩托車的 “結(jié)合體”，所以該類型的飛行汽車同時(shí)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(dòng)機(jī)，且具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。該車參數(shù)如表1所示。

該車不僅具有杰出的動(dòng)力，而且與兩輪摩托車一樣也可自動(dòng)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(lái)將增加自動(dòng)駕駛、自動(dòng)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(guó)折疊翼式TF-X

2009年美國(guó)的Terrafugia公司首次成功試飛了Transition。但該車起飛降落時(shí)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(wèn)題，近年來(lái)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(jì)劃。該車參數(shù)如表2所示。

TF-X由螺旋槳提供升力和前進(jìn)動(dòng)力用于起飛，當(dāng)起飛具有一定高度時(shí)，兩個(gè)螺旋槳會(huì)折疊起來(lái)，依靠車尾的風(fēng)扇提供動(dòng)力。其本身將具備一些智能系統(tǒng)，智能巡航和無(wú)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(duì)兄弟Greg Brown 和Dave Fawcett研發(fā)了一種噴氣推進(jìn)式飛機(jī)。GF7在飛行過(guò)程中，車輪會(huì)縮入機(jī)身中，使車身具有較好的流線型。GF7渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些額外的電能給電池充電即在陸地行駛時(shí)，依靠電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。當(dāng)在空中飛行時(shí)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)一個(gè)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(jī)身飛行。陸地行駛時(shí)使用電動(dòng)機(jī)可節(jié)省噴氣燃料，在特殊情況下，可開(kāi)啟渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

1.4 AeroMobil

斯洛伐克公司AeroMobil生產(chǎn)的同名飛行汽車于1990年開(kāi)始對(duì)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(kāi)幕式上首次亮相。其最初在1990年發(fā)布的1.0原型的升級(jí)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(jí)式安全氣囊及緊急降落傘。動(dòng)力系統(tǒng)方面，其搭載了2.0L四缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力通過(guò)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(dòng)系統(tǒng)被送往前輪。該車預(yù)計(jì)將在今年或明年成功獲得監(jiān)管部門批準(zhǔn)銷售。

1.5 存在的問(wèn)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(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)并投入使用還需要較長(zhǎng)的一段時(shí)間。當(dāng)前，飛行汽車存在的問(wèn)題如下：

①較多飛行汽車價(jià)格昂貴且駕駛者需要同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)和安全認(rèn)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(jī)坪等等。

此外，飛行汽車在陸空和空陸狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換過(guò)程中，需要對(duì)飛行汽車的機(jī)翼進(jìn)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(shí)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(shì)

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(shì)：

①趨勢(shì)化。飛行汽車由起初的個(gè)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(lái)加入飛行汽車研發(fā)的機(jī)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(lái)將向無(wú)人操作、自動(dòng)駕駛、自動(dòng)導(dǎo)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(lái)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(shí)現(xiàn)陸空的相互轉(zhuǎn)換。未來(lái)飛行汽車將同時(shí)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(dòng)力方面，具有高功率、清潔的新型動(dòng)力已成為研發(fā)熱點(diǎn)，當(dāng)下的燃油和混合動(dòng)力將逐漸被取代，當(dāng)前的普通汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)亦是如此。

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