资本竞相追捧的飞行汽车,早期玩家却已关停,与现实的距离还有多远?

最炫车族风 2022-10-10
2946 字丨阅读本文需 7 分钟

“飞行汽车”作为汽车、航空、新能源三大领域的交点,同时又是新材料、人工智能、新一代信息技术最重要的应用场景,其在过去的几年时间内,一直是被誉为是风口之中的风口,引发资本持续追捧。

波音公司收购航空技术公司Aurora Flight Sciences,并将与保时捷联手研发电动垂直起降飞行器;丰田公司投资Joby Aviation和Sky Drive;吉利汽车收购美国Terrafugia并投资德国Volocopoter。

小鹏汽车收购汇天航空后组建小鹏汇天,并在2021年10月,完成超5亿美元A轮融资,投前估值10亿美元,创下亚洲飞行汽车领域的融资纪录;腾讯更是两次领投Lilium。

在这一赛道上,传统航空巨头、汽车大厂、新兴科技企业、互联网巨头似乎谁都不想错过这一“未来”的机遇。摩根士丹利预测,到2040 年,这一市场规模将达到 1.5 万亿美元。

然而,在这个万亿市场还未真正迎来扩容之时,早期玩家Kittyhawk却没有任何征兆的凉了。

成立于2010年的Kittyhawk,由谷歌无人车之父Sebastian Thrun创办,谷歌创始人Larry Page投资下注。早在2012年时,公司旗下产品Heaviside就已通过美国空军的载人飞行测试项目。

此后,这款产品更是参加了美国军方具有前瞻性质的高机动飞行器项目Agility Prime。而Kittyhawk在2020年时,也推出Heaviside二代,能够和空军雷达,地勤等设施建设成完整体系。

而Kittyhawk未来的发展规划是要建成完全自动驾驶的空中出租车,并且要将飞行成本控制在1美元/1英里以下。按照Kittyhawk官网的说法来看,空中出租车将和军用Heaviside基础一起打造,目前该项目已经在启动之中。

但如今Kittyhawk突然宣布关停,这无疑是给火热飞行汽车行业泼了一盆冷水。但事实上,未来飞行汽车若想要大规模落地的话,仍面临着诸多挑战。

一、众多技术难题待解

安全性是飞行汽车首要解决也是必须要解决的问题。只有这个问题解决后,才能谈后续的商业化。但若要确保飞行过程中的万无一失,对飞行汽车的控制技术要求及其苛刻。

对标无人驾驶技术来看,它除了需要考虑人、车、路等多种因素对驾驶效果的影响外,也必须要考虑交通事故、违章事件等不确定因素。虽然飞行汽车在低空飞行过程中,所面对的环境没有无人驾驶如此复杂。

但在起降过程中,则需要对起降区域的环境、可行区域做出更为精准的判断。而在飞行过程中,也必须要随时面对气流的干扰。而这对于飞行汽车所搭载的传感器的要求很高。

除此之外,这些传感器也必须要面对三维环境、抗噪音干扰、监测距离要做到500米以上。但问题是,现有的传感器技术很难满足这一硬性要求。

以激光雷达技术为例,它大多数应用在光线良好、特征鲜明的开阔空间。但事实上在飞行汽车飞行过程中,所面对的环境更加复杂化和多样化。比如说,因火灾天气导致的低空浓烟密布,台风天气导致的卫星信号失灵,大雾天气导致的城市低空区域能见度较差等等。

而要想让飞行汽车飞起来,则必须要有动力来提升。考虑到其在低空中的实际飞行场景,目前被业内广泛看好的是动力电池技术。但值得关注的是,飞行汽车对电池的充电能力、储能能力和循环寿命,非常苛刻,和道路电动汽车完全不在一个量级上。

比如,一块飞行汽车电池,一年内循环充电1500次,这实际上就相当于续航400公里的动力电池,一年内要行驶60万公里。

更为重要的问题是,动力电池自身的功能会互相限制。如快速充电很可能会减少充电循环次数,而高能量密度又会降低充电速度。然而这个问题很难解决,因为它是由动力电池材料的物理性能所决定的。

除此之外,想要解决动力电池在其他方面的问题也绝非是一朝一夕可以完成的。以动力电池中的自动加热技术为例,它将10微米镍箔放入电池中,以帮助快速加热至60℃,能够让电池快速地放电和充电,这样能够保障飞行汽车在在悬停或者着陆时,保留一定的电量以备使用。

但这个看似简单的技术,国外却耗费10年才逐渐取得突破,并且也只能应用到飞行出租车这个场景之中。接下来若是想要开发出能量密度更高、充电时间在5-10分钟的电池,所需投入的时间、人力、财力估计更大,这在一定程度上也会影响到飞行汽车商业化进程的推进。

同时,保证汽车能飞起来的另一前提是飞行汽车车身所用到的相关材料要够轻,这样才能保障机械翼有足够的升力和拉力,但这又对材料的轻量化技术带来了更大的挑战。

目前业内公认的理想型轻量化材料为镁合金材料,但这个材料有一个致命的缺点:即材料性能会随着温度升高而降低,并且变形难度高于钢和铝。

而高强钢与超高强钢虽能同时满足飞行汽车对轻与重的要求,但这种材料可延伸空间相对较小,成型困难,并且即使成型后也有可能会发生开裂和回弹。

除材料外,多目标结构精细拓扑设计仿真法也能够帮助车身减重。比如,前接梁的优化设计可将初始重量50kg降至36kg;摆臂支座可从3.5kg降至2.7kg。但若是想要实现这个,则需要背后的团队进行大量的仿真测试,但这也必然会拉高飞行汽车前期的研发成本。

二、飞行汽车能不能上路?

飞行汽车想在2024年量产会不会是一个伪命题,毕竟法律还没出台,这算是汽车还是飞机,能不能上路?

首先,先从结构上来说。

吉利的飞行汽车更加接近常见的飞机,但是固定翼的起飞需要较长的跑道,这种苛刻的起飞条件需求,对于量产民用肯定是没有实用意义的。

而小鹏研制的飞行汽车其实很明显是由四轴无人机改造而来,为了防止拉力不够,他们还采用了双桨共轴的结构,即一根机臂装有上下两个电机,四轴八桨的模式来增加拉力。

那四轴飞行器的优劣在哪呢?首先,优势是简单的结构,相对较低的成本,以及不需要跑道,可以垂直起降的能力。

四轴飞行器没有固定翼飞行器一样的滑翔能力,飞行完全靠电机的转动,而转向则靠电机的差速完成。

如此一来,结构是简单了,但是几个桨叶相距太近产生的气流将会相互干扰,因而四轴飞行器的效率就会变得非常低(双桨共轴结构更是如此,8个电机的耗电量大概只能发挥出6个电机的拉力),因而续航始终是硬伤,除非固态电池这种划时代的产品正式量产,小鹏的飞行“汽车”才可能有实际价值,否则只能是个短途通勤工具,且日常的耗电将非常恐怖。

还有就是,它的桨叶没有像直升机一样的可变距结构,这意味着如果有一根机臂断裂,或者有一个电机停转,那么这台飞行“汽车”就将失去平衡,且有极大概率会直接坠落,仅空机重量就超过半吨的飞行器从数百米高空发生坠落,其间危险系数自然不必多说。

其次,从相关法律法规来说,目前无人机的相关法律法规都还没有完善,更何况如此庞大的四轴飞行器呢?

有人说续航短没关系,城市通勤就行,就胜在不会堵车。无人机法律法规不完善也没有关系,可以适用目前私人飞机的相关法律法规。那问题就来了,私人飞机除了需要国籍登记证,适航证,电台执照之外,每次飞行和降落的地点都需要经过报备,其中的手续繁琐程度会让你觉得还不如坐地铁呢。

三、飞行汽车是出行自由的终极方案吗?

在现代大都市,每个人都会遇到交通拥堵带来的烦恼。不断涌入的人口,让“拥堵--修路--卖车--拥堵”的循环模式似乎无解。

而在理想情况下,智慧城市超级电脑系统控制着所有交通工具的出行。人们进入飞行汽车,设置好目的地之后,一切交给电脑搞定,沿着规划好的路线出发,该飞行的时候飞行,该落地行驶就落地行驶,不会发生碰撞等意外,更没有交通拥堵。

这一切看起来非常理想主义,但并非没有实现的可能。甚至于,比起我们的预期,这一天会来的更早一些。

在全自动无人驾驶方面,尽管目前我们已经做出了很多探索,但由于地面交通的复杂性,L5级全自动驾驶依然遥遥无期。而基于空中的无人驾驶则相对单纯,没有“加塞”的车辆,也不会有突然窜出的行人。抛出这些人为的不可控因素,实际上,在空中实现全自动无人驾驶会更容易一些。

而不断涌入飞行汽车领域的资本,似乎也认同这一点。

结语

或许飞行汽车的确有可观的需求,比如,面对各大城市日益严重的交通拥堵问题,传统修高架桥和地下隧道等举措已难以有效解决城市拥堵的交通流网络化效应问题,直升机因噪音大、安全性有局限而应用场景有限。双碳目标下,也的确需要大力发展飞行汽车。

但对于参与的企业来说,面对的却是技术问题,政策监管问题、商业化探索问题、保险问题等等。以上问题的存在,又让我们何时才能真正看到飞行汽车大规模普及的一天呢?

文章来源: DoNews,阿贵看车,每日车讯

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