飞行汽车,到底起飞没?

AIPharos月光社 2019-12-10 11:18

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编者按:本文来源微信公众号 AIPharos月光社,作者赵家鹏,创业邦经授权转载。

诗人布莱希特说,旧事物总是以新事物的面貌出现。这句话特别适合做下面这则新闻的注脚:

12月3日新闻:世界首辆既能路面驾驶又能空中飞行的“飞行汽车”亮相。

这辆飞行汽车,是荷兰的PAL-V汽车公司研制的,它出现在迈阿密航展上。与之相关的一则消息是,前不久,迈阿密一家开发商宣布,计划将派拉蒙迈阿密世界中心的天文台,改造成飞行汽车港口,以供未来的飞行汽车起降。该计划的负责人说,灵感来源于1962年的动画片《杰森一家》。

又一次,未来似乎猝不及防地就到来了。

当我们还在谈论无人驾驶、电动汽车时,有些人已打算让我们把汽车开到天上去了。一份关于空中交通的市场研究显示:空中出租车每天可为全美约8万名乘客提供服务,飞机容量可达4000架。在运营的最初几年中,该市场的年价值预计约为25亿美元。

听起来很美。那么,飞行汽车,离我们到底有多远?

01

这不是飞行汽车第一次出现在科技新闻的版面里。

亨利·福特在1935年就预言过这件事,他告诉消费者:

飞机与汽车结合的产物就要来了,你们可能会笑,但它一定会来。

今天意义上的飞行汽车,则出现在2009年。当年,美国特拉弗吉亚公司就宣布,研发出了世界首辆飞行汽车:飞跃(Transition)。在当时的首飞中,该车加满油后,一次可飞行500公里,降落后按一下按钮,即可将机翼折叠,驶上高速公路。

仅隔一年,由5名麻省理工学生创办的Terrafugia公司,即宣布正在制造陆空两用变形车,并取得了美国航空主管部门的商业性生产许可。

这家公司点燃了李书福的“飞天梦”。2017年,它被吉利全资收购。收购当年,李书福放言,将在2019年推出第一款飞行汽车——看来热衷“造车”的人,都有拖延症。

2017年,腾讯也投资了德国飞行汽车公司Lilium。

同样想让地球人开车上天的,还有Uber。这家出行公司曾宣布,在2020年开始进行飞行汽车的测试,并在2023年将飞行汽车服务投入商用。为此,它专门成立了一个航空部门。

改造未来的事业,自然也少不了谷歌。此前,谷歌联合创始人拉里·佩奇,跑到了新西兰开发飞行出租车。同时,他还投资了Kitty Hawk公司,这是一家位于美国加州的飞行汽车公司。

全球的初创企业,对这个领域也寄予了期待。在以色列、德国、法国、捷克、荷兰、俄罗斯、日本,均出现了这一赛道的创业公司。在中国,一家名为亿航的公司,也在尝试将他们的无人机技术,应用到载人自动驾驶飞行器上。

目前,全球有不少于70家公司正在设计、制造和测试飞行汽车。其中,最具实力的还是老牌的飞机和汽车制造商,如波音、空客、戴姆勒、奥迪等公司。

这一领域还获得了军方的青睐。

2016年,美军曾一度尝试用改装过的飞行汽车,运输特种部队。后来,美国军方转变了思路,将其定位为新时代的飞行吉普车,并在今年开始了新的尝试。

这种远比直升机安静的空中交通工具,可能会在未来的某一天,出现在战场上。

02

飞行汽车灵感从何而来?

1904年,儒勒·凡尔纳在其作品《世界主宰者》中,描述了一种形似翼龙的空中飞车。这是这位科幻小说之父,对未来出行的乌托邦想象。

五年后《纽约时报》刊载的一篇预测文章,延续了这种想象。作者相信:到了21世纪,城市的天空上,将遍布飞行汽车。

为了实现这种伟大幻想,梦想家开始行动了。

1917年,格伦·柯蒂斯用铝片制造了一辆飞行汽车。这部车遵循了凡尔纳的设想,车身装有只翼展长达12米的机翼,车尾则安装了四叶片的螺旋推进器。不过,这架人类历史上第一部飞行汽车,并没有成功上天。格伦·柯蒂斯后来和莱特兄弟合并了公司,柯蒂斯-莱特公司成为了当时美国最大的航空制造公司。

飞机发明家的失败,没有浇灭人们的热情。1926年,汽车大亨福特宣布了他的飞行汽车计划:Ford Flivver。福特公司的研发团队开发出了一款,金属骨架、带有木质机翼的双缸汽车。《纽约时报》的一位专栏作家甚至为这个想法献上了一首诗:

我梦到我是天使,上升到福特的天堂。

人们高兴得太早。这个计划同样失败了。

梦想被战争打断。战争又带来新的狂想。

二战期间,德军和盟军开始将直升机和旋翼式飞机用于战场。这种可以垂直起降的飞行器,不需要长程的跑道与机场设施。后者,正是战争中任何一方都难以守卫的脆弱设施。

结合这种技术,以及在弹道导弹计划的启发下,德国人开始设计一种火箭推动的飞行器。飞行员可以在升空的最后阶段,控制这种飞行器,从而有效精准打击盟军目标。不幸与幸运的一点是,这架飞行器在第一次载人测试时,即宣告坠毁和飞行员的死亡。

此后,德国继续开发了一种更为奇异的飞机。在其头部,戴有一个三叶片的巨型推进器,起飞时飞机垂直于地面。这次尝试同样宣告失败,但它启发了1950年代美国洛克希德等航天公司开发的垂直起降战斗机。

1950年代,美国洛克希德公司研发的垂直起降战斗器。其灵感源于二战时德军的尝试。

二战之后,制造商对于飞行汽车的尝试,依旧在继续。但是进展却依旧缓慢。

究其原因,飞机的制造需要轻便耐用的材料,但是汽车却对安全性的需求较高。当时的材料科学,尚未寻找到可以同时满足这两种要求的轻质材料。

波音公司历史学家杰克·舒尔茨,曾在其著作中评述:飞机通常是轻质的,汽车则需要安装保险杠和重型挡风玻璃等安全装置,这些装置可能会增加重量——重量是航空业的敌人。

第二个原因是,当时人工智能的发展方向,影响了无人控制技术的发展。

1950年代早期,马文·明斯基提出了“思维的网络”这一设想。基于多台不同功能的联网计算机,同步进行算法、模仿人类语言与发声的工作。在当时,这样的系统设计过于庞大,以至于整个领域进展缓慢。

直到近年,机器学习的兴起,才扭转了这一局面。随之而来的计算机图像识别技术,逐渐成为了主流的无人控制的基础。

第三个原因是环保主义的崛起。在电力等新能源普及前,人们对于飞行汽车的设计,还是基于燃油作为动力。但自1970年代,联合国发布了《人类环境宣言》后,此前有志于飞行汽车的制造商,开始停下了脚步。

03

当年的问题,到今天已不再是难以逾越的天堑了。

一项重要的进步来自于 eVTOL(电动垂直起降)技术的发展。

VLOT(垂直起降)技术起源于军事。后来,有人将这项技术与电池能源结合,成为了可利用电池供电的eVTOL。它极大减少了碳氢燃料的消耗。

目前,最好的电池储能为250 Wh / kg,预计到本世纪中叶,电池储能可达到800 Wh / kg。这意味着,一次充电,可达范围约700公里。全球一半的航班,都在这个航行距离内。

如果用于短途旅行,则更加便捷。Uber曾估算,利用eVTOL技术,飞行汽车可在10分钟内,从新宿飞到横滨。同样的路程,汽车要花40-50分钟,电车要花60-70分钟。

《Nature》的一项研究则表明:对于100公里路程、乘客相同的情况,飞行汽车的排放量比电动汽车高28%,但比汽油汽车低35%。

eVTOL带来了一个美好的图景,也为飞行汽车带来了瓶颈。

一个显著的问题是,飞行汽车在当下很可能只适用于短途旅行。与燃料动力相比,电池放电时不会变轻。这意味着,当飞行范围超过200公里后,燃料供能飞行器将降低70%的重量,但电池供能飞行器却重量不变,飞行效率相比也会大大降低。

这也引出了关于飞行汽车目前的几大困境:电池、成本、人才和法规。

今天的车载锂离子电池,每磅电池能力仅为传统燃料箱的 1/50。如何开发高容量化和轻量化的电池,实现续航时间和续航里程的延长,将是飞行汽车能否普及的重要因素。作为替代方案的另一设想是,未来,飞行汽车是否可以利用太阳能或生物燃料供电。

成本是另一个问题。

飞行汽车目前的售价,至少在50万美元以上。价格高企的一个原因是研发投入需要巨量的资金。如何平衡投入与产出的性价比,是目前制造商的一个挑战。彭博社曾就此提出否定:飞行汽车是一个乌托邦,它会像直升飞机一样,只是成为超级富豪的玩具。

为了应对这种说法,同时吸引公众的兴趣。2019年11月,美国怀俄明州前州长马特·米德,召集了200多名航空企业家,举行了一次秘密峰会。这场会议定下了一个重要的议题:必须吸引一大批人喜欢上这项技术,并认为它将改变他们的生活方式。

让公众感兴趣,前提是能够有更多人拥有飞行汽车。这可不是一件容易的事。

PAL-V公司刚刚发售的飞行汽车,要求驾驶者必须同时拥有汽车驾驶证和飞行资格证。这几乎是目前飞行汽车普遍的要求。这不仅是一个门槛问题,更是一个安全问题:如何保证能够批量培养出合格的飞行员?毕竟,飞行汽车可不能随时停车叫救援。

更现实的一个问题是。飞行汽车在商用前,需要一系列从交通法规到配套设施的建设。这几乎是一个全新的命题,意味着商业公司要努力游说政府制定出更开放的空中管理法规。此前,美国联邦航空管理局,重写了有关管制小型飞机认证标准的法律,这被认为是这项工作的一个进步。

面临这么多的困难,为什么人们还如此热衷飞行汽车?

可能最重要的一个原因是:路真的不够了。

大城市病带来了全球化的交通拥堵。研究城市规划与通勤的专家,逐渐将解决这个问题的希望投向了天空。毕竟,从绝对意义上讲,空域比道路要多得多。佐治亚理工学院的城市规划学者劳里·加罗认为:通勤时间缩短可能会导致更大的城市扩张,但也可能带来新的就业机会。

日本政府看上去同意这一说法。

日本在《未来投资战略2018》中曾提出目标:要成立旨在实现“空中飞车”的官民协议会,并在年内制定路线图。2019年6月,日本政府在发布的《增长战略执行计划》中,再次提出:为了实现飞行汽车构想,将推进制度建设,争取在2023年启动相关项目。

用不到等到2023年。下一次飞行汽车的热潮,可能在明年就会出现。

丰田已宣布,2020年东京奥运会开幕式,他们将用其生产的飞行汽车,点燃主火炬。

这会是一把熊熊烈火吗?

参考资料:

1. 《We Were Promised Flying Cars. Here’s Why You Shouldn’t Expect Them Any Time Soon.》,RobbReport

2. 《Are Autonomous Helicopters the Future of Commuting?》,RobbReport

3. 《飞行汽车改变未来》,Nippon Communications Foundation

4. 《“飞行摩托”参加车展,助力社会杜绝交通事故和救灾减灾》,Nippon Communications Foundation

5. 《世界首个「空中港口」在建,飞行汽车离我们还有多远?》,爱范儿

6. 《A new generation of flying cars is taking to the air. But without the cars》,Los Angeles Times

7. 《How Flying Cars Will Work》,howstuffworks

8. 《Into the future: flying cars are the next generation of travel》,The Conversation

9. 《飞行汽车、4 小时飞美国,那些曾经设想的未来交通怎么都没成真?》,好奇心日报

10. 《Flying Car Leaders Talk Public Perception at a Secret Summit》,Wired

11. 《A jaunt by airborne ‘car’ can save on greenhouse gases》,Nature

12. 《Role of flying cars in sustainable mobility》,Nature Communications

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