飞行汽车与eVTOL:天空之舞的较量

eVTOL产业通 2024-12-12 21:37:26
一、引言

飞行汽车与 eVTOL 作为未来交通领域的新兴力量,正逐渐走进人们的视野。它们究竟有何独特之处?又在技术上存在哪些差异呢?本文将深入比较飞行汽车和 eVTOL 的技术特点,为你揭开它们的神秘面纱。

随着科技的不断进步,人们对于未来交通方式的探索从未停止。飞行汽车和 eVTOL(电动垂直起降飞行器)作为创新的交通解决方案,正吸引着全球的目光。飞行汽车兼具地面行驶和空中飞行功能,能在陆地和低空之间自由转换,为解决现代交通拥堵问题提供了新途径。而 eVTOL 以其仅需电力驱动、垂直起降无需专用跑道等优点,成为城市交通的新宠。

飞行汽车的发展源远流长,从古代的设想,到 20 世纪的初步探索,再到如今的智能化、电动化发展,历经了多个阶段。1917 年,Glenn Curtis 在纽约航空展上展示了人类历史上首款能短距离飞行的汽车 ——Autoplane,被誉为飞行汽车之父。此后,飞行汽车不断演进,出现了多种类型,如固定翼式、旋翼式和涵道式。固定翼式飞行汽车高效滑翔飞行,但需专门起降空间;旋翼式垂直起降灵活,但需大动力且续航受影响;涵道式结构紧凑、噪音小、飞行稳定,但续航和动力也有一定限制。

eVTOL 飞行器则凭借其垂直起降能力、低环境要求、低噪音以及高效率等优势,引领着城市交通新纪元。它可以在高楼林立的城市中心从屋顶或专用平台升起,无需长长的跑道,极大地提升了应用的灵活性和便捷性。对起降场地的要求极低,几乎 “随处可降”,为紧急医疗服务、快速物资运输等场景提供了新可能。同时,其先进的电动推进系统使得起降过程中噪音大幅减少,提升了乘坐体验和社区接受度。

总之,飞行汽车和 eVTOL 都具有巨大的发展潜力,它们的技术特点和应用前景值得我们深入探讨和期待。

二、飞行汽车技术特点

1. 兼具地面行驶和空中飞行功能

飞行汽车作为一种创新的交通工具,最显著的特点就是能够在陆地行驶和空中飞行之间自由转换。这一独特的功能为解决日益严重的交通拥堵问题提供了全新的途径。在地面上,它可以像传统汽车一样在道路上行驶,满足日常的出行需求;而在空中,它又能像飞机一样飞行,避开地面的交通堵塞,大大缩短出行时间。

2. 独特的设计和分类

1、根据升力系统分为固定翼式、旋翼式和涵道式三种,各有特点。

固定翼式飞行汽车具有高效滑翔飞行的特点。它的升力主要来自于固定的机翼,在飞行过程中能够利用空气的流动产生升力,从而实现高效的飞行。然而,固定翼式飞行汽车需要专门的起降空间,一般需要机场跑道或者较长的平坦道路才能起飞和降落,这在一定程度上限制了它的使用场景,更适用于长途快速交通。

旋翼式飞行汽车则以垂直起降灵活而著称。它通过多个旋翼提供升力,可以在较小的空间内实现垂直起降,无需专门的跑道。这使得旋翼式飞行汽车在城市环境中具有很大的优势,可以在高楼林立的城市中找到合适的起降地点。但是,旋翼式飞行汽车需要较大的动力支持,而且续航能力会受到一定的影响。

涵道式飞行汽车结构紧凑,噪音小,飞行稳定。它的升力系统通常采用涵道风扇,这种设计使得飞行汽车在飞行过程中产生的噪音较小,不会对周围环境造成过多的干扰。同时,涵道式飞行汽车的飞行稳定性较高,能够在各种复杂的气象条件下安全飞行。然而,涵道式飞行汽车的续航能力有限,且需要较大的动力支持,更适合在城市环境中使用。

2、可转换型、垂直起降型、固定翼型以及垂直起降与固定翼结合型等不同类型。

可转换型飞行汽车能够在地面行驶和空中飞行两种模式之间进行转换。这种类型的飞行汽车通常具有可折叠或可伸缩的机翼等部件,在需要飞行时可以展开机翼,转换为飞行模式;在地面行驶时,可以将机翼折叠起来,减小占地面积,方便在道路上行驶。

垂直起降型飞行汽车如小鹏汽车「陆地航母」飞行汽车的飞行体,采用分布式电推进系统,满足单点失效安全要求,有手动和自动两种驾驶模式,支持垂直起降,在条件允许的环境下可以实现垂直起降,满足低空飞行需求。起飞后续航时间约为 25 分钟,最大设计飞行高度为 1000 米,最大设计飞行速度为时速 130 千米。

固定翼型飞行汽车需要专门的起降空间,适用于长途快速交通。它的升力主要来自于固定的机翼,在飞行过程中能够高效滑翔飞行。

垂直起降与固定翼结合型飞行汽车结合了垂直起降和固定翼飞行的优点。在起飞和降落时,可以利用垂直起降的功能,无需专门的跑道;在飞行过程中,可以展开固定机翼,实现高效滑翔飞行,提高续航能力和飞行速度。

3. 创新技术亮点

以小鹏汽车「陆地航母」飞行汽车为例,介绍其分体式设计、创新飞行系统、高效增程式电驱动力系统和先进智能座舱等特点。

分体式设计:小鹏汽车「陆地航母」飞行汽车采用独特的分体式设计,分为陆行体和飞行体两部分。陆行的时候,陆行体就像一艘超级航母,把飞行体妥妥地收纳在 “肚子” 里。通过车载自动分合机构,一键操作就能实现陆行体和飞行体的自动分离和结合。分离后展开飞行体的机臂和旋翼,瞬间化身低空飞行的 “钢铁侠”;飞行体落地后,收拢机臂和旋翼,再通过陆行体的自动驾驶功能和自动分合机构,精准对接,丝滑无比。

创新的飞行系统:飞行体采用分布式电推进系统,满足单点失效安全要求,有手动和自动两种驾驶模式。还有 270° 的全景双人座舱,视野无敌,就像坐在直升机的观光舱里看世界。手动驾驶操作超简便,单手就能控制,据说零基础的人 5 分钟就能上手,3 小时就能成高手。支持垂直起降,在条件允许的环境下可以实现垂直起降,满足低空飞行需求。起飞后续航时间约为 25 分钟,最大设计飞行高度为 1000 米,最大设计飞行速度为时速 130 千米,性能可以和小型飞机媲美。

高效的增程式电驱动力系统:陆行 “母舰” 搭载全球首个 800v 碳化硅增程动力平台,综合续航里程超 1000km,既能满足长途出行需求,还是个 “移动超充站”,行驶中、停车时都能给飞行器进行超大功率补能,满油满电可以实现 6 次飞行。飞行体也搭载了全域 800v 碳化硅高压平台,飞行电池、电驱、电涵道、压缩机等都是 800v,能耗更低,充电速度更快。

先进的智能座舱:采用可折叠方向盘、透明仪表盘、驾驶舱透明底盘等前沿技术,能在陆行模式和飞行模式之间自由切换,提供无缝的驾驶体验,既提升了科技感,又增强了安全性和舒适度。感觉就像在科幻电影里驾驶未来战车一样。此外,飞行器设计了关键系统的冗余,比如动力有 2 套冗余,飞控 3 套,供电 2 套,通信 2 套,操控 2 套,通过多冗余来降低事故发生的可能性,给飞行汽车穿上了一层厚厚的 “铠甲”,让用户安心出行。而且已经开始进行三高(高温、高原、高寒)环境的测试,验证耐久和可靠性,严谨程度可以和航天工程相媲美。

三、eVTOL 技术优势

1. 垂直起降能力

eVTOL 最显著的优势之一就是其垂直起降能力。它不需要依赖传统的跑道,可以在狭小的空间内起飞和降落,如高楼林立的城市中心屋顶或专用平台。这大大节省了城市空间,提高了使用的灵活性。无论是在狭窄的街道旁、平坦的楼顶,还是在一些特殊场地,只要条件允许,eVTOL 都能安全起降,为紧急医疗服务、快速物资运输等场景提供了前所未有的可能性。例如,在城市中遇到紧急情况需要快速运输医疗物资或患者时,eVTOL 可以迅速从最近的合适地点起飞,大大缩短响应时间。

2. 智能操作系统

eVTOL 的智能操作系统使其飞行更加安全可靠。智能驾驶技术主要包括感知、决策和控制三部分,可实现对低空气象环境的感知、决策与控制,以及在遇到不确定情况或错误时,能够快速实现应急恢复与安全降落。为了实现全自动运行,飞行控制系统必须具有更高的复杂度和极高的容错性能,这需要海量的容错逻辑链条来支持 eVTOL 高度自动化运行。目前重点着眼于人机混合决策技术,同时深入探索各类先进智能化控制理论的应用,如专家系统构建技术、基于神经网络的控制技术、综合的信息感知技术及快速在线辨识等先进的控制技术,推动基础理论向工程化应用的转换。随着计算机视觉、机器学习、边缘计算、物联网、云计算等新型智能化技术的变革进步,eVTOL 将成为生物智能的自学习、自诊断、自适应、自组织、持续演化的有机结合,具有自我感知 - 认知 - 决策 - 控制 - 执行的能力。

3. 低碳环保

eVTOL 采用电力驱动,具有低碳环保的特点。它不产生直接的碳排放,有助于减少空气污染,降低城市的碳排放量,符合碳中和、碳达峰的航空交通未来趋势。同时,eVTOL 噪音小,起降时的噪音控制是一个重要的设计要求。随着电动航空技术的发展,电机噪声相对于燃油发动机已经显著降低,而气动噪声则难以降低。eVTOL 通过优化设计进一步降低噪音的传播,使得飞行更加安静,减少了对周围环境和居民生活的干扰,提升了整体的乘坐体验和社区接受度。

4. 经济性高

eVTOL 结构相对简单,维护成本较低,具有较高的经济性。相比传统的直升机,eVTOL 拥有更少部件,更易于维护、飞行更安全且操作成本更低。目前,eVTOL 生产成本主要是电池成本与复合材料制造等,运行成本主要包括拥有成本分摊、飞行成本和维护成本三项。电池单项成本最高,轻量化、低成本的机体复合材料、集成结构生产和结构维护也是实现量产必须克服的困难。eVTOL 的有效载荷直接关乎未来运营的经济效益,要真正开展规模化、常态化运行,要在最低能源使用量、维护要求和飞行时间之间、更高载荷或更多乘客与更大起飞重量及噪音之间取得平衡。

四、飞行汽车与 eVTOL 的技术比较

1. 功能差异

eVTOL 仅限于空中飞行,而飞行汽车可在地面行驶和空中飞行。

飞行汽车作为一种创新的交通工具,具备地面行驶和空中飞行的双重功能,这使得它在交通出行方面具有更大的灵活性。相比之下,eVTOL 只能在空中飞行,其应用场景相对较为单一。例如,在日常出行中,如果遇到地面交通拥堵,飞行汽车可以选择在空中飞行,避开拥堵路段,大大缩短出行时间。而 eVTOL 则只能在特定的空中航线飞行,无法在地面行驶,对于一些需要在地面和空中频繁转换的出行需求无法满足。

2. 技术壁垒

eVTOL 不能在地面行驶,飞行汽车对起飞和降落要求较高。

eVTOL 由于其设计仅限于空中飞行,因此无需考虑地面行驶的问题。然而,飞行汽车需要在地面和空中两种环境下运行,这就对其起飞和降落提出了更高的要求。飞行汽车在起飞时需要足够的空间和合适的场地条件,以确保安全起飞。同时,降落时也需要精确的控制和合适的着陆点,以避免对周围环境和人员造成危害。相比之下,eVTOL 可以在较小的空间内垂直起降,对场地的要求相对较低。例如,eVTOL 可以在高楼林立的城市中心屋顶或专用平台上起降,而飞行汽车则可能需要更大的空间和更完善的基础设施支持。

3. 发展前景

两者需共同发展,打破壁垒,未来有望成为主流交通方式。

飞行汽车和 eVTOL 作为未来交通领域的新兴力量,各自具有独特的优势和发展潜力。虽然目前两者都面临着一些技术壁垒和挑战,但随着科技的不断进步,这些问题有望逐步得到解决。未来,飞行汽车和 eVTOL 可以通过共同发展,打破技术壁垒,实现优势互补。例如,飞行汽车可以借鉴 eVTOL 的垂直起降技术,提高其在城市环境中的适用性;而 eVTOL 可以借鉴飞行汽车的地面行驶功能,拓展其应用场景。两者共同发展,有望成为未来主流的交通方式,为人们的出行带来更多的便利和选择。

五、结论

飞行汽车和 eVTOL 作为未来交通领域的创新产物,各自展现出独特的优势和潜力。它们的出现为未来交通带来了无限可能,无论是在解决交通拥堵、提高应急救援效率,还是在拓展出行方式等方面,都有着不可忽视的作用。

飞行汽车凭借其兼具地面行驶和空中飞行的功能,为人们提供了更加灵活多样的出行选择。在地面交通拥堵时,它可以切换到空中飞行模式,大大缩短出行时间。同时,不同类型的飞行汽车,如固定翼式、旋翼式和涵道式,以及可转换型、垂直起降型等,满足了不同场景下的出行需求。以小鹏汽车「陆地航母」飞行汽车为例,其分体式设计、创新飞行系统、高效增程式电驱动力系统和先进智能座舱等特点,更是展示了飞行汽车在技术创新方面的巨大潜力。

eVTOL 则以其垂直起降能力、智能操作系统、低碳环保和经济性高等优势,成为城市交通的新亮点。它可以在狭小的空间内起飞和降落,为紧急医疗服务、快速物资运输等场景提供了便捷。智能操作系统使其飞行更加安全可靠,低碳环保的特点符合未来交通的发展趋势。同时,其结构相对简单,维护成本较低,具有较高的经济性。

虽然飞行汽车和 eVTOL 在功能、技术壁垒等方面存在差异,但它们并非相互竞争的关系,而是可以共同发展,实现优势互补。未来,随着技术的不断进步,飞行汽车和 eVTOL 有望打破技术壁垒,成为主流交通方式,为人们的出行带来更多的便利和选择。我们有理由相信,在不久的将来,飞行汽车和 eVTOL 将在我们的生活中发挥重要作用,引领未来交通的新潮流。

0 阅读:21