飞行汽车的发展现状与展望

2020-09-10劳永春

内燃机与配件 2020年15期

劳永春

摘要：本文阐述了飞行汽车的概念及发展现状，对PAL-V、TF-X、GF7和AeroMobil四种飞行汽车的基本参数及陆空行驶性能等进行了说明，最后指出了现阶段飞行汽车存在的问题，并对其发展趋势和前景做出展望。

关键词：汽车;飞行汽车;陆空行驶性能;发展趋势

0 引言

飞行汽车作为一种新的交通工具，其不但可以在天空中飞行也可以在陆地上行驶，同时具有陆地行驶模式和飞行模式[1-4]。世界上第一辆汽车诞生于1886年，发明者为德国的卡尔·本次，之后在1903年美国怀特兄弟实现了人类历史上的第一次飞行，人类不断对飞行汽车进行大量的探索[5-8]。1917年，美国飞行汽车创始人寇蒂斯在纽约城举办的全美航空展上，展出了第一辆飞行汽车。在近十年以及未来几十年内，随着世界人口的急剧增加和经济的快速发展，人类对汽车的需求也快速增长，由此带来的交通拥堵问题将更加严重[9-13]。飞行汽车不仅可以缓解拥堵问题，还可以让人们感受飞行的快感。

近年来国际上出现了一批具有代表意义的飞行汽车，反映了飞行汽车的发展方向。荷兰一家工作室开发的PAL-V飞天汽车[14];由美国Terrafugia公司生产的“世界上第一款真正意义上的飞行汽车Transition”到目前的TF-X[15];加利福尼亚的一对兄弟Greg Brown 和Dave Fawcett研发的一种喷气推进式飞机GF7;斯洛伐克公司AeroMobil生产的同名飞行汽车数代“AeroMobil”，目前已是“AeroMobil4.0”。由此可以看出飞行汽车的研制已逐渐被一些研究设计者所关注。本文就现有飞行汽车中较成熟的几种为例，对其基本性能和研究现状等进行了探讨。

1 飞行汽车的发展现状

1.1 自旋旋翼式PAL-V

PAL-V采用自旋翼式的飞行设计，是汽车和摩托车的 “结合体”，所以该类型的飞行汽车同时具有汽车和摩托车的性能。PAL-V采用双燃料（生物柴油或者生物乙醇均可用）的转子发动机，且具有良好的燃油经济性。该车参数如表1所示。

该车不仅具有杰出的动力，而且与两轮摩托车一样也可自动调整倾斜角度从而灵活转向。且在安全性上配备了安全气囊、ABS防抱死装置、GPS卫星通信系统等基础配置，未来将增加自动驾驶、自动防御等更智能更人性化的設备。PAL-V飞行模式如图1所示。

1.2 美国折叠翼式TF-X

2009年美国的Terrafugia公司首次成功试飞了Transition。但该车起飞降落时需要足够的 “施展”空间和起降距离，城市使用受限。该公司为解决此问题，近年来主要研发能垂直起降的新型概念车TF-X，并将在2023～2025年尝试首飞计划。该车参数如表2所示。

TF-X由螺旋桨提供升力和前进动力用于起飞，当起飞具有一定高度时，两个螺旋桨会折叠起来，依靠车尾的风扇提供动力。其本身将具备一些智能系统，智能巡航和无人驾驶将使TF-X具有更方便的驾驶，最大程度地降低使用门槛。TF-X飞行状态如图2所示。

1.3 GF7

加利福尼亚的一对兄弟Greg Brown 和Dave Fawcett研发了一种喷气推进式飞机。GF7在飞行过程中，车轮会缩入机身中，使车身具有较好的流线型。GF7涡轮发动机在运转过程中会产生一些额外的电能给电池充电即在陆地行驶时，依靠电动装置驱动。当在空中飞行时喷气发动机对一个容量50kWh的蓄电池组充电。该车参数如表3所示。

GF7与车身垂直的尾翼可作为背部水平稳定器，以此稳定机身飞行。陆地行驶时使用电动机可节省喷气燃料，在特殊情况下，可开启涡轮发动机。

1.4 AeroMobil

斯洛伐克公司AeroMobil生产的同名飞行汽车于1990年开始对飞行汽车的研究，经历20多年的研究。该飞行汽车4.0曾在法兰克福车展的开幕式上首次亮相。其最初在1990年发布的1.0原型的升级版。Aeromobil的技术参数如表4所示。

“AeroMobil4.0”车身采用硬壳式结构，配有烟火式安全带、两级式安全气囊及紧急降落伞。动力系统方面，其搭载了2.0L四缸涡轮增压发动机，动力通过由电子速差系统、自适应传输系统及电子权限数字控制系统共同组成电驱动系统被送往前轮。该车预计将在今年或明年成功获得监管部门批准销售。

1.5 存在的问题

目前飞行汽车的研究技术方面虽逐渐成熟，其推广还面临着一些问题，要实现批量生产并投入使用还需要较长的一段时间。当前，飞行汽车存在的问题如下：

①较多飞行汽车价格昂贵且驾驶者需要同时具有汽车驾驶证和飞行证两种证件;

②需要建立健全飞行汽车的智能管理系统，减少空中交通意外情况;

③明确飞行员、维修人员、空中交通管制人员等人员的资质;

④制定适航标准和安全认证制度;

⑤建设健全城市空中交通配套体系，如维修部门、城市规划、净空条件、停机坪等等。

此外，飞行汽车在陆空和空陆状态相互转换过程中，需要对飞行汽车的机翼进行折叠或收缩，该状态需要足够的宽广路面、较少的通行车辆和良好的路况，这些在实际应用中需要得到有效的解决。