新能源技術給飛行汽車提供了一個新思路
電動化使垂直起降、分布式推進成為可能，
智能化降低了操作飛行汽車的門檻
大衆化成為可能
飛行汽車，這麼近那麼遠
本刊記者/楊智傑
發于2021.11.22總第1021期《中國新聞周刊》
1940年，美國福特汽車創始人亨利·福特曾高調預言，“記住我的話：飛機和汽車的結合體即将面世。你聽了可能會微笑，但它将會到來。”但亨利·福特在有生之年并未等到飛行汽車時代的到來，而且在之後的很長一段時間，這個概念仍停留在科幻作品和魔法世界中。
但最近衆多飛行汽車的相關動态正在給外界釋放一個信号：飛行汽車似乎即将“飛”入現實。10月下旬，小鵬汽車公布了小鵬彙天第六代飛行汽車的概念視訊，可以實作飛行和陸行的融合。創始人何小鵬稱，這款飛行汽車的目标是2024年實作量産，銷售價格控制在100萬元人民币以内。
“億航216”在數字中國建設峰會進行載人飛行示範 。圖/受訪者提供
不僅是小鵬汽車，飛行汽車正成為全球衆多創業公司、車企、航空巨頭争相布局的新風口。在這一輪故事中，城市交通擁堵日益嚴重，而以飛行汽車為代表的城市空中交通是新的解決方案。多家制造商将2025年前後定為重要的時間節點，飛行汽車将實作商業化。德國咨詢公司羅蘭貝格預測，到2050年，全球95個主要城市的空中，将會有9.8萬輛飛行汽車飛馳。
但相比科技公司的樂觀心态，有行業專家認為，對飛行汽車的未來應該保持“謹慎樂觀”。大規模推廣前，飛行汽車相關的技術、法規、制度，是行業首先要解決的問題。
飛行汽車的兩次熱潮
飛行汽車在近期大熱，張揚軍深有體會。9月中旬，他在海南參加“第三屆世界新能源汽車大會”，飛行汽車是除了晶片以外最受關注的話題。大會甚至為飛行汽車專門開設了主題峰會，探讨解決方案和發展前景。
此次會議中，峰會主席張揚軍作了《飛行汽車發展及新能源動力技術研究》的演講，他是清華大學車輛與運載學院教授、汽車安全與節能國家重點實驗室常務副主任，2010年開始關注飛行汽車。長城航空發動機創新中心是大陸航空發動機設計領域的首個國家級協同創新平台，近期，依托清華大學車輛與運載學院成立了航空新能源動力分中心，專門研究飛行汽車和航空新能源動力，張揚軍擔任分中心主任。
飛行汽車概念驟然升溫，源于近期的投資浪潮。9月初，研發載人eVTOL（電動垂直起降飛行器）的上海時的科技宣布，一個月内完成兩輪融資，合計千萬美元，此時距離公司成立不足4個月。9月18日，上海另一家eVTOL産品研發制造商峰飛航空科技完成1億美元A輪融資，創下當時國内eVTOL企業獲得的最大單筆融資。
這項紀錄很快在一個月後被打破。10月19日，小鵬汽車生态企業小鵬彙天宣布完成超5億美元A輪融資，投前估值達到10億美元。11月初，北京玮航科技完成數千萬元人民币的天使輪融資，該公司緻力于為城市空中高效出行飛行汽車提供動力推進技術支撐。不僅國内，8月以來，美國eVTOL制造商Joby Aviation、德國eVTOL制造商Lilium、美國飛行汽車企業Archer相繼借殼上市，市值大增，引發關注。
這并非飛行汽車首次受到追捧。張揚軍向《中國新聞周刊》介紹，2016年，美國Uber公司旗下的空中計程車部門Uber Elevate釋出一份白皮書，提出“城市空中交通”（UAM，Urban Air Transportation）概念，認為可以利用三維空間緩解城市交通擁堵，解決方案是發展空中巴士、空中計程車等飛行汽車。
11月6日，觀衆在第四屆進博會汽車展區參觀飛行汽車。圖/中新
一時間，UAM概念被引爆。張揚軍注意到，當時世界上大概有40家公司拿出了飛行汽車的方案，甚至有公司開始接受訂單。最引發關注的是，2017年中國吉利汽車收購美國飛行汽車明星公司Terrafugia。Terrafugia的拉丁文意為“逃離地面”，成立于2006年，曾推出兩代飛行汽車産品，被收購後中文名為“太力飛車”。此外，戴姆勒、豐田、現代、通用、大衆、阿斯頓馬丁、勞斯萊斯等多家車企，以及飛機制造商波音和空客也開始布局飛行汽車。科技公司英特爾、騰訊甚至也參與研發或投資飛行汽車。
風險投資也瞄準了eVTOL領域。據統計，2016年，全球有15起相關投資，總金額接近1.3億美元，到了2020年，13筆投資籌集了超過11億美元，主要集中在Joby和Lilium兩家公司。
支援者押注未來，認為飛行汽車能為難以解決的城市交通擁堵提供新的解決方案。更重要的是，技術的進步讓人們看到了可行性。過去100多年，一代代夢想家嘗試為汽車插上“翅膀”，在空中安全飛行，都以失敗告終。張揚軍介紹，2017年前後，新能源技術給飛行汽車提供了一個新思路，電動化使垂直起降、分布式推進成為可能，智能化提高了安全性，降低了操作飛行汽車的門檻，大衆化成為可能，“電動化、智能化技術出現，對航空飛行器的設計是一次革命”。
四年後，飛行汽車的技術和應用場景逐漸明朗。上海峰飛航空進階副總裁謝嘉向《中國新聞周刊》介紹，近兩年，電動垂直起降飛行器，無論是電池、電機還是電控，包括分布式發電等技術都成熟了許多，也被廣泛應用。此外，國内外多家制造商的eVTOL在旅遊觀光、物流運輸、醫療急救、消防應急等場景投入使用，導緻今年行業迎來比較大的爆發。
張揚軍注意到，此前還有聲音争議“飛行汽車是否是未來的趨勢”，今年業内對此已經達成共識，轉為讨論“如何實作技術和應用的突破”。在新一輪科技革命和産業變革中，技術和産業的跨界融合成為重要發展趨勢，飛行汽車是汽車、航空、新能源三大領域的交彙點，同時也是新材料、人工智能、新一代資訊技術在未來的重要應用場景。車企、飛機制造商誰也不想錯失布局未來産業的機遇，而且研發飛行汽車的技術，“降維”也可以用于各自的産業，這是一筆“劃算”的投資。
電池安全比續航更重要
電影《銀翼殺手2049》中，騰空起飛的警車自由穿梭在城市空間，是不少人對未來飛行汽車的想象。但目前主流的飛行汽車，沒有四輪，沒有底盤，本質隻是自動駕駛飛行器，根本算不上是“汽車”。
以中國eVTOL公司億航智能為例，載人eVTOL“億航216”外觀是一個兩人座的客艙，下方有8軸16槳，像是一個放大版的多旋翼無人機 。而提供空中計程車服務的Joby Aviation正在研發的載人eVTOL，看上去像是一個頂部有6個旋翼的小型直升機，除一名飛行員外，可載客4人。這是目前飛行汽車常見的兩種外形。
是以，将其統稱為“飛行汽車”，業記憶體在争議。張揚軍解釋，叫“飛行汽車”，因為eVTOL面向城市空中交通，規模大，與傳統的飛行器不是一個量級，未來會以接近汽車的量級存在。而通航飛行器規模小，與人們生活距離遠，難以引起關注和重視。其次，eVTOL的産業鍊依賴汽車，飛行汽車未來要規模化生産，必須低成本，其生産和供應鍊要充分利用汽車工業。此外，現在的eVTOL隻是未來立體智慧出行時代飛行汽車的一個發展階段，未來也将會具備地面行駛功能。
eVTOL是目前飛行汽車的主流技術方案，飛行器不需要專門的跑道，能像直升機一樣起飛和降落。吉利的太力飛車一代TF-1還采用的是傳統滑行起飛，外觀像一架小型飛機，落地後通過折疊機翼變成汽車行駛，但其二代産品也改為了eVTOL。“飛行汽車是面向城市空中交通和未來出行的交通工具，滑跑受城市空間限制，肯定不是飛行汽車未來的方式。”張揚軍說。
eVTOL還有其他優點。相比直升機的巨大噪聲，eVTOL新能源發動機聲音更小。據報道，eVTOL的起降噪音約在70dB，巡航噪音在50dB左右，遠低于起降和巡航噪音分别在140dB和90dB左右的直升機。此外，電動化使分布式推進成為可能，目前各個企業研發的飛行汽車，都具有多個旋翼或螺旋槳，英特爾和德國飛行汽車廠商Volocopter合作研發的一款産品，甚至有18個旋翼，相比直升機單旋翼，eVTOL的安全備援度更高，推進效率也得到提升，專家稱“是直升機的三倍”。電動化後飛行汽車的結構簡化，可以實作飛行汽車成本更低。
但仍有諸多技術有待突破，與眼下的電動汽車一樣，國内外多家企業釋出的eVTOL同樣也存在續航焦慮。目前，多家企業已經推出eVTOL的試飛産品。億航智能純電動載人級自動駕駛飛行器，最大載荷220公斤，滿載最大航程35千米，近期展出的雙座載人級自動駕駛飛行器VT-30，設計航程為300千米，續航時間為100分鐘。小鵬彙天近期展出的旅航者X2，續航時間是35分鐘，最高速度130km/h。峰飛航空的V1500M，巡航速度高達200km/h，最大航程為250公裡。國外的飛行汽車公司也不例外，Joby Aviation的飛行器近期實作了超過約241公裡的航程，持續飛行了1小時17分鐘。
飛行汽車航程和航時短，源于電池能量密度不夠。億航智能對《中國新聞周刊》介紹，電池技術是整個行業非常關注的領域。飛行器的電池技術比汽車更複雜，要求電池有高能量密度、高功率密度、更寬的溫度範圍和高安全性等。而自動駕駛飛行器，需要電池有高放電速率以支援飛行器的起降，同時也要考慮電池重量對飛行器的影響。
同濟大學航空與力學學院教授沈海軍進一步解釋，與汽車不同，從力學角度看，飛行器對重量要求非常嚴格，電動汽車可以裝更大的電池組，但飛行器不行，是以接下來業内需要在電池高能量密度方向突破。
在張揚軍看來，在電池方面，更重要的是安全問題——飛行汽車采用新能源動力，将帶來電安全、熱安全、氫安全等新的航空安全性問題。盡管目前各家飛行汽車制造商都表示重視安全性，經過多次試飛積累資料，但張揚軍認為，業内關于電機、電池等關鍵部件以及電動化系統的安全性設計和适航性研究非常欠缺，現有的電動化系統要達到航規級的安全性要求，還需要做大量的工作。
“我認為，在目前還面臨規則等許多瓶頸的情況下，飛行汽車的應用應該先載物後載人。物流是飛行汽車目前示範應用的最佳場景，既可以實作大規模應用，同時對安全性等的要求相對較低。物流應用過程中積累的資料和經驗将為飛行汽車提高安全性提供重要的基礎。載人示範應用，先從應急救援等專業特種領域開始，然後走向大衆運輸領域，可能是一個比較合适的載人示範應用途徑。”張揚軍對《中國新聞周刊》說。
業内人士認為，地面交通人車混雜，相比之下，空中的交通環境更簡單。但張揚軍強調，氣象環境會嚴重影響低空飛行的安全性。比如小型載人飛行器運作時，附近突然一陣側風吹來，可能會影響安全，這些微氣候環境很難感覺。
“飛行汽車要真正實作大衆化，像民航的叢集控制即有人在地面操控沒有用，如何應對氣候環境突然的變化，我認為是飛行汽車面臨的最大的安全挑戰。傳感器如何感覺，并作出決策和操控，要通過技術解決，這是下一步要研究的重點。隻有汽車公司和創業公司可能沒有技術條件，需要更多研究者通過技術來解決。”張揚軍說。
空中監管将會是一個難題
2010年，張揚軍參觀上海世博會上汽——通用汽車館，被一個描繪2030年城市智能交通的動畫視訊所吸引，智能概念車是其中一個重要交通工具。“它像是一個很小的載荷艙，人們用手機定位，叫一輛汽車，起飛後，地空中所有訂單按照線路自動配對，相同線路的汽車彙內建一列行駛，到達目的地後各自分開。”視訊中的汽車，是集合電動化、智能化的共享交通工具，張揚軍與同行的教授就2030年之後的交通進行讨論，認為在電動化、智能化之後，汽車下一個台階将是陸空一體化。此後他便更開始關注飛行汽車。
但飛行汽車不僅僅是汽車飛上天那麼簡單，一旦實作，它将颠覆人類的出行方式。張揚軍認為，目前，飛行汽車還處于從研究探索走向商業化應用的早期階段，飛行汽車大衆化不是一個兩個産品的問題，也不隻是企業的事情，它與政策密切相關，涉及飛行汽車設計制造、适航認證、城市管理和低空空域管理等多個方面，需要研究和制定相應的法規标準和監管體系。
正如地面交通有紅綠燈、不同車道、有交通規則，未來飛行汽車走入現實，也需要有航道規劃、法規，除了保證飛行安全，低空飛行還涉及保護居民隐私，但目前全球還沒有針對城市空中交通的法律法規。
沈海軍提到，中國針對飛行汽車适航認證的法律法規仍是空白。此外，中國的空域管制在世界上最嚴，過去由空軍監管，随着低空空域改革，部分地區開放低空試點，但現實中，監管反而更加嚴格，除了民航部門管制外，公安部門也加入其中。近年來，無人機飛行申報困難，未來飛行汽車如果融入地面交通，還需要交管部門的管理，空中監管将會是一個難題。未來飛行汽車融入地面交通，或将改變現有的道路體系，如何調整和改造，也将是一個龐大的系統工程。
國内有關部門已經開始制定一些标準。億航向《中國新聞周刊》介紹，億航是中國民航局準許的首家載人級自動駕駛飛行器适航試點機關，正在與民航局合作，制定适航審定标準。
盡管标準未出，但衆多飛行汽車企業已經搶跑制定了明确的商業化時間節點。Joby計劃在2024年實作商業服務，小鵬彙天聲稱2024 年将量産飛行汽車，能跑也能飛；Lilium計劃在2025年實作營運。謝嘉曾提到，行業内已達成共識，eVTOL在五年内商業化是有希望的。
“商業化是指，公司能夠提供一些空中載人出行服務的營運，比如在城市内的一些關鍵交通節點間的線路，或者非常擁堵的線路上取代直升機的角色，并不是大規模普及，可能會在滲透率上有大幅提升。”謝嘉告訴《中國新聞周刊》。而在2025年之前，eVTOL公司要做的便是不斷試飛，積累飛行資料，取得載人适航認證。
學界對飛行汽車的态度是謹慎樂觀。張揚軍預測，未來飛行汽車将經曆三個主要階段，2025年，飛行汽車能實作示範商業運作，物流、消防和應急救援是近期的應用場景。預計2030年左右将迎來城市空中交通時代，這個時期的技術和應用場景更優先支援飛行汽車的空中飛行功能屬性、突出飛行模式優勢。随着汽車和航空電動化、智能化技術的跨界滲透與融合發展，智能交通設施的不斷發展和完善，未來飛行汽車的地面行駛功能屬性必将得到實作和強化。也許，未來所有汽車将飛起來，到2050年左右實作立體智慧出行。
值班編輯：王琳