新一代單座飛行器HEXA在日本東京演示飛行。大衛(wèi)·馬勒伊攝(影像中國)
小鵬匯天自主研發(fā)的第五代飛行汽車產(chǎn)品——旅航者X2。張翔升攝(影像中國)
在珠海航展上展出的廣汽GOVE飛行汽車。陳楚紅攝(影像中國)
垂直起降飛行器概念圖。皮 普制作(影像中國)
1月初,在美國拉斯維加斯消費(fèi)電子展上,中國小鵬匯天的分體式飛行汽車——“陸地航母”首次國際亮相便成為焦點(diǎn),計(jì)劃明年開始交付。
蘊(yùn)含未來交通無限可能的飛行汽車,正逐步從夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)?;蛟S10年后,飛行汽車就可將原本1—2個(gè)小時(shí)的通勤時(shí)間縮短至10—20分鐘,城市中的人們將不再為擁堵而煩惱。再過若干年,“城市飛越(City fly)”將取代現(xiàn)在的“城市漫步(City walk)”,人們只需輸入目的地,高度智能化的飛行汽車就能穿過高樓林立的城市,將乘客快速送達(dá)目的地。飛行汽車,不僅是科技的進(jìn)步,更是對人類未來生活的重新構(gòu)想。
人類“飛車”夢想自古有之
《山海經(jīng)》的注者郭璞曾對奇肱之國有注:“能作飛車,從風(fēng)遠(yuǎn)行”。清朝李汝珍的《鏡花緣》曾這樣描繪“飛車”的場景:“只見那些銅輪……有如磨盤的,有如轆轤的,好像風(fēng)車一般,個(gè)個(gè)旋轉(zhuǎn)起來。轉(zhuǎn)眼間離地?cái)?shù)尺,直朝上升,約有十余丈高,直向西方去了?!?/p>
古人的“飛車”夢想頗具奇幻色彩。今天,人們對飛行汽車的定義更為具體。狹義的飛行汽車指既可地面行駛又可空中飛行的陸空兩棲飛行汽車,廣義的飛行汽車則包含面向大眾化交通的電動垂直起降飛行器(eVTOL)。
實(shí)際上,自20世紀(jì)飛機(jī)問世起,人們就開始探索設(shè)計(jì)既可地面行駛又可空中飛行的陸空兩棲交通工具。1917年,飛行汽車之父格倫·寇蒂斯嘗試研制人類第一輛飛行汽車。當(dāng)時(shí)的飛行汽車以滑跑起降飛行為主,使用場景受限,多為飛行夢想家的小范圍實(shí)踐,這便是狹義的飛行汽車概念的雛形。
隨著新世紀(jì)電動智能時(shí)代的到來,飛行汽車開始蓬勃發(fā)展。2016年,美國優(yōu)步公司發(fā)布《城市空中交通白皮書》,提出eVTOL將成為“空中出租車”的主要形式,掀起全球研發(fā)eVTOL熱潮。來自中國的億航184型eVTOL以“飛行汽車”為標(biāo)題登上美國行業(yè)權(quán)威雜志《大眾機(jī)械》封面,自此飛行汽車大多是指這種eVTOL。
2024年,中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的中國首份飛行汽車研究報(bào)告《飛行汽車發(fā)展白皮書1.0》認(rèn)為,21世紀(jì)電動智能汽車的發(fā)展為電動智能航空發(fā)展奠定了較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),eVTOL作為廣義上的飛行汽車,通過飛機(jī)與汽車的電動智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈融合,有望像地面汽車一樣成為大眾化交通工具,廣義的飛行汽車概念正式成為行業(yè)共識。
展望未來,飛行汽車正向我們“飛”來。根據(jù)《飛行汽車發(fā)展白皮書1.0》,其發(fā)展將經(jīng)歷三個(gè)階段:從2025年起,飛行汽車將邁入商業(yè)化啟航的1.0階段,載物eVTOL開始商業(yè)化應(yīng)用,載人eVTOL則在特定場景下開始示范應(yīng)用;預(yù)計(jì)到2035年左右,將迎來智能化加速的2.0階段,智能eVTOL飛行汽車規(guī)模化應(yīng)用加速,成為低空交通出行的主要運(yùn)載工具;預(yù)計(jì)到2050年左右,將進(jìn)入立體化普及的3.0階段,陸空兩棲飛行汽車將實(shí)現(xiàn)大眾化應(yīng)用,低空交通與地面交通深度融合,構(gòu)建起三維立體智慧交通體系。
亟須突破的關(guān)鍵問題和核心技術(shù)
盡管前景可觀,但飛行汽車想要真正“飛起來”還面臨高安全、實(shí)用化、大眾化等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。
第一,飛行汽車作為電動智能飛行器,必須滿足以高安全、高可靠、高穩(wěn)定著稱的航空技術(shù)和產(chǎn)品要求。適航是飛行汽車高安全的核心保障與關(guān)鍵命脈,其所涉及的電安全、熱安全、智能駕駛安全、構(gòu)型等問題,對于航空適航都是全新領(lǐng)域。
第二,若要擔(dān)當(dāng)?shù)涂战煌ǖ闹厝?,飛行汽車需滿足基本實(shí)用化指標(biāo),即載荷≥100千克、航程≥100公里。當(dāng)前的eVTOL在同樣動力和起飛重量下,其載荷和航程遠(yuǎn)小于固定翼飛行器。同樣的動力電池,在電動汽車上的續(xù)航能力可達(dá)到500公里以上,用于載1—2人的eVTOL續(xù)航卻只有20分鐘左右。如何突破載荷小、航程短的問題,是飛行汽車走向?qū)嵱没囊淮蠹夹g(shù)門檻。
第三,飛行汽車須具備高度智能自主駕駛能力,以滿足大眾化需求。低空復(fù)雜氣象條件和高密度飛行的安全問題,對飛行汽車高度智能自主駕駛技術(shù)提出了極高要求。在空中飛行時(shí),飛行汽車無法像地面汽車那樣迅速停靠避險(xiǎn),因而必須具備短期恢復(fù)模式,以確保安全降落???。此外,還需要完善低空基礎(chǔ)設(shè)施和監(jiān)管體系,并形成閉環(huán)和可持續(xù)的商業(yè)邏輯。日前,德國兩家飛行汽車行業(yè)先鋒企業(yè)相繼提交破產(chǎn)申請,根源就是商業(yè)模式不完善。
從技術(shù)層面來看,飛行汽車的發(fā)展需要解決三大核心技術(shù)問題。首先,動力技術(shù)是飛行汽車發(fā)展的核心。飛行汽車的動力為航空新能源動力,有相當(dāng)?shù)膶I(yè)技術(shù)門檻和難度,需要研發(fā)高功率密度、高效率、高能量密度的航空新能源動力,有效提高飛行汽車的載荷和航程。其次,平臺技術(shù)是飛行汽車性能與安全性的保障。當(dāng)前飛行汽車平臺主要為多旋翼推進(jìn)垂直起降飛行平臺,未來需要研發(fā)多涵道推進(jìn)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、陸空相容的垂直起降飛行平臺,使其更好適應(yīng)不同應(yīng)用場景。最后,交通技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)飛行汽車智能化運(yùn)行的關(guān)鍵。高度智能自主駕駛、陸空一體、云網(wǎng)融合的立體化智慧交通技術(shù),對飛行汽車的空中控制能力提出了更高要求。
全球加快行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用步伐
放眼全球,不少國家正加快飛行汽車創(chuàng)新應(yīng)用步伐,發(fā)展路徑主要有三條。其一,從機(jī)械航空邁向電動智能航空。美國的喬比航空,歐洲的空客,中國的峰飛航空、沃飛長空、追夢空天等企業(yè),正是基于傳統(tǒng)航空飛行器的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)優(yōu)勢來發(fā)展飛行汽車。其二,從電動智能汽車拓展至電動智能航空。飛行汽車約85%的產(chǎn)業(yè)鏈與電動智能汽車相關(guān),電動智能汽車發(fā)展為飛行汽車奠定了較好的產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)。例如,小鵬匯天和廣汽就借助在電動智能汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的優(yōu)勢加快研發(fā)飛行汽車。其三,從多旋翼無人機(jī)進(jìn)軍電動智能航空。多旋翼無人機(jī)發(fā)展為電動智能航空奠定了一定的飛控技術(shù)基礎(chǔ)。中國的億航智能、以色列埃洛博泰克斯等企業(yè)基于早期發(fā)展多旋翼無人機(jī)的優(yōu)勢,邁向發(fā)展飛行汽車。
美國喬比航空計(jì)劃在2025年實(shí)現(xiàn)城市空中交通的eVTOL商業(yè)化運(yùn)營??湛蛻{借其在傳統(tǒng)航空領(lǐng)域的技術(shù)積累和全球市場布局,推出“新一代城市空客”項(xiàng)目,在2024年展示了全電動原型機(jī)并完成首飛,這是傳統(tǒng)航空向電動智能航空邁進(jìn)的重要一步。中國擁有全球領(lǐng)先的電動智能汽車和多旋翼無人機(jī)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢,為飛行汽車的研發(fā)和生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如,長安汽車與億航智能跨界合作,實(shí)現(xiàn)汽車與多旋翼無人機(jī)技術(shù)的有機(jī)融合,為飛行汽車的發(fā)展帶來全新思路與活力。
低空交通是新能源、人工智能、大數(shù)據(jù)和5G通信等新技術(shù)應(yīng)用的主要載體和場景,是低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略方向,將重塑全球經(jīng)濟(jì)和發(fā)展格局。當(dāng)前,低空經(jīng)濟(jì)活動的主要載體為無人機(jī)和飛行汽車等低空飛行器。其中,消費(fèi)級無人機(jī)、工業(yè)級無人機(jī)和交通級飛行汽車對低空經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn),分別類似于自行車、摩托車和汽車對地面經(jīng)濟(jì)的拉動作用。目前,無人機(jī)在低空經(jīng)濟(jì)占據(jù)主導(dǎo)地位,已從消費(fèi)級休閑娛樂工具向電力巡檢、農(nóng)林植保等工業(yè)級生產(chǎn)作業(yè)工具轉(zhuǎn)型。未來,飛行汽車的普及應(yīng)用,將引領(lǐng)人類社會立體化交通新時(shí)代,開啟低空經(jīng)濟(jì)萬億藍(lán)海新賽道。
(作者為清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授、飛行汽車動力研究中心主任)
《 人民日報(bào) 》( 2025年01月17日 16 版)