如何把汽车开到天上
作者: 沈海军自1903年莱特兄弟发明现代飞机以来,随着设计及制造技术的日臻完善,飞机以其快捷、安全、舒适等优点,逐步成为人们的交通运输工具之一。不过,对于很多商界、政界等时间异常宝贵的群体来说,即使乘坐飞机也仍然感到浪费时间,因为从家里/办公室到达机场,常常会大费周折。于是,有人就萌生了一种想法:能不能设计一种会飞的汽车—飞行汽车,既能作为汽车在道路上行驶,又能作为飞机飞上蓝天。
这种想法是不是有些异想天开了呢?未来,在我们的生活中真能见到会飞的汽车吗?
能跑能飞
所谓飞行汽车,从字面上理解,就是在地面上可以像汽车一样跑、在天空中能像飞机一样飞行的交通工具。它的英文名称为Flying car或Roadable aircraft,可分别解释为飞行汽车或可在路面上行驶的飞行器。
在现代社会中,汽车已成为人们日常出行的重要交通工具之一。随着科学技术的迅猛发展和人们消费水平的不断提高,汽车保有量急剧上升,它们在方便人们工作、生活的同时,也造成了日益严重的道路拥堵问题。在地面交通不堪重负的情况下,人们把目光转向了天空;然而,依靠航班出行,同样会花费许多时间和产生不必要的麻烦。这是因为民航航线和时刻表并不为专人而设,无法达成乘客想走就走、想去哪里就去哪里的愿望。如果算上候机、安检及来往机场的时间成本,短途旅行乘坐飞机并不划算。
飞行汽车就不一样:借助其独有的特性,完全可以实现随时出发和点对点的交通运输。
和汽车或飞机相比,飞行汽车优点多多:首先,既可以避免拥挤的道路交通,节约宝贵的时间,又可以减少道路通行费用的支出;其次,可以摆脱航班航线和时刻表的限制,做到想走就走、想去哪里就去哪里。
精彩纷呈
或许正是因为飞行汽车具备这些优点,人类从很早就开始研制飞行汽车。在历史上,也的确曾出现过一些飞行汽车。


1917年,美国飞机设计大师格·寇蒂斯首次向世人展示了一种全新的交通工具—飞行汽车Autoplane。Autoplane是一款翼展达12.2米的三翼飞行器,相当于在一辆汽车的车身上安装了三层机翼。Autoplane的主结构为铝材,动力为一台后驱的四叶螺旋桨活塞式发动机。实际上, Autoplane仅仅实现了跳跃式飞行,离人们的美好设想还很遥远,并不是很成功。

1921年,法国的雷内·坦皮耶制造的飞行汽车Tampier Roadable成功试飞。在空中飞行时,Tampier Roadable是双翼飞机;而当转换到道路上行驶时,机翼会沿着车辆侧面折叠,还有一组轮子协助其转向。值得一提的是,这辆Tampier Roadable在路面上行驶时,飞机的尾巴是冲着前方的。
1937年,美国人沃尔多·沃特曼研发出了一款名为Arrowbile的飞行汽车。从外形上看,它与Autoplane相似,也采用后置的螺旋桨活塞式动力形式;不过,它的起落架采用三轮车式,车身顶部安装了上单翼,整体结构由此变得极其简洁。在测试中,Arrowbile曾达到180千米的飞行时速,路面行驶速度则达到90千米每小时。由于资金匮乏,Arrowbile的后续研制工作未能完成。不过,它为后来的汽车发展提供了一种经典的设计风格。

1946年,罗伯特·富尔顿研制出了一款模块化的飞行汽车Airphibian。即使是在今天,Airphibian的可拆卸式设计理念也不过时。Airphibian实际上就是将一辆小型汽车设计为飞机的机头部分,平时可以在公路上奔跑;想要上天的时候,就可以在后面直接拼装上机翼及螺旋桨部分,摇身一变,成为一架小型飞机。其整个组装过程均采用模块化装配方式,可在数分钟内完成。不过,罗伯特·富尔顿的这种超前设计有一个缺点,就是将车辆和飞机分离开来很不方便。由于缺乏资金,Airphibian未能实现批量生产。


1947年,美国联合伏尔梯公司打造出一款采用可拆卸式设计的升级版飞行汽车ConvAirCar。由于受到富尔顿可拆卸式飞行汽车的启发,ConvAirCar也被设计成一辆汽车和一架飞机的组合体,即相当于在一辆汽车顶上安装了一架常规布局的螺旋桨飞机。ConvAirCar曾进行过长达一个小时的成功飞行。不幸的是,在最后一次飞行测试中,ConvAirCar坠毁,导致没能实现量产。
1960年,莫尔·泰勒研制了一架名为Aerocar的飞行汽车。莫尔·泰勒和罗伯特·富尔顿是好友,两个人都痴迷于飞行汽车的研发。Aerocar可谓是飞行汽车史上最成功的典范,它同样借鉴了富尔顿的模块化设计理念,机翼采用可拆卸式设计。经过几代的优化改型,Aerocar最终进行了小规模的生产。到了第三代的Aerocar,机身已经采用玻璃纤维,机翼和尾翼均采用铝合金材料,既保证了车身的轻重量,又使其能达到一定的坚固程度。
1965年,保罗·穆勒花了40年时间和数百万美元所打造的Skycar面世;只是,它并未起飞,作为汽车也没能载人出行。可以说,无论是作为飞机,还是汽车,Skycar都是失败的。尽管如此,通过一系列改进措施,穆勒于2003年推出了一款具有梦幻色彩的飞行汽车Skycar M400。在这辆外形炫酷的飞行汽车车身四周,加装了4个巨大的、可以转换方向的螺旋桨推进器,其目的是使汽车可以直接垂直起降,而无需漫长的跑道。Skycar M400拥有4台可旋转的涵道发动机,飞行时速可达600千米,最大飞行高度为8840米。
2006年,美国Terrafugia公司研制了一款机翼可折叠的飞行汽车,取名Transition。此后,该公司又发布了第二代Transition。Transition如同影视作品中的变形金刚,其最大创新之处在于拥有可折叠的机翼—只需驾驶者按下按钮,收缩的机翼就会展开,汽车由此变身为一架飞机。不过,这辆飞行汽车同样也有缺点,那就是需要跑道助跑才能起飞。



在2012年的珠海航展上,我国西安美联航空技术有限责任公司设计制造的飞行汽车进行了首秀。这也是国内第一款飞行汽车。该产品重达450千克,旋翼长度为8.4米。其最大起飞重量为600千克,最大巡航时速能达到180千米,采用两轮驱动,汽车行驶时速可达120千米。这款飞行汽车在地面行驶时的操作方式和普通汽车一样,在空中的操作方式则与普通的旋翼飞机一样。起飞时只需一个30米左右的助跑场地,降落时则需10米长的跑道。当从飞行模式转向行车模式时,只需按一个按钮,就能够折叠主支架和旋翼,前后仅需10分钟。

2014年,斯洛伐克一家公司研制出了飞行汽车Aeromobil。该公司原计划在2017年将改进型的Aeromobil 3.0投入市场;遗憾的是,这辆车在进行测试时不幸坠毁,导致汽车的面市时间遥遥无期。Aeromobil的设计十分前卫,机翼可以直接向后收缩,贴近车身,成为一辆跑车造型的小轿车。机翼收缩后,车身的尺寸和普通轿车相当,可以直接停进普通停车位。这样的小巧和便捷也为飞行汽车的普及打下了一定的基础。

2018年,在瑞士日内瓦国际汽车展上,荷兰PAL-V公司推出其飞行汽车PAL-V的最终量产版,其售价约为60万美元,全球仅发售90辆。PAL-V看起来就像一辆摩托车和一架直升机的混合体,可以搭载两名乘员。该车由碳纤维、钛和铝等材料制成,重达680千克,起飞时需要165米长的跑道,着陆时只需30米长的跑道。PAL-V在陆地上的最高行驶速度可达160千米每小时,最高飞行速度可达180千米每小时。其最高飞行高度约为3352米,最远飞行距离约为563千米。PAL-V的旋翼可以收拢向后折叠。从路面行驶模式切换到空中飞行模式并非简单地按个按钮,而是需要进行手动操作,完成这一步骤大约需要10分钟。PAL-V已经通过了美国和欧洲安全机构的认证;不过,要拥有PAL-V并不容易,用户需要同时持有车辆驾驶证和飞行许可证。
旋翼为王
目前的飞行汽车有两种飞行模式:一种采用固定翼模式,即由发动机产生前进推力,由机身上安装的固定机翼产生升力,其产品类似小型飞机;另一种则采用多旋翼方式,即在机身安装多个旋翼,依靠旋翼产生升力,同时通过改变每个旋翼的转速来控制飞行器的飞行状态。多旋翼飞行汽车的外形类似放大版的多旋翼无人机,并将中间机身替换成驾驶舱。传统的飞行汽车大多为固定翼飞行模式,多旋翼飞行汽车则属于近几年才出现并迅猛发展起来的新生事物。
2015年,在第三届天津直升机国际博览会上,中航工业直升机设计研究所展出了一款名为“赛羚”的新型多旋翼汽车。该产品不仅可以像汽车那样在地面奔驰,还具有垂直起降、前飞、悬停、偏航等各项飞行性能。它的结构原理是在汽车的基础上增加了直升机的功能:一方面有着与汽车类似的底盘结构,借助动力驱动车轮行走于地面;另一方面,当它遇到障碍时,可变形为一架飞行器,越过障碍物继续前进。“赛羚”的螺旋桨、动力臂可自动收放。目前,国内外已经出现多款类似“赛羚”的多旋翼飞行汽车产品,如美国俄亥俄州Workhorse公司的SureFly、美国LIFT公司的Hexa多旋翼飞行车等。