高安全、高能效、低噪聲、低成本，是飛行汽車的主要議題和未來(lái)發(fā)展關(guān)鍵。

本次網(wǎng)易科技《新基建訪談》就飛行汽車發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)的話題采訪了張揚(yáng)軍教授，與他進(jìn)行了一次深入的交流。張揚(yáng)軍是清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，清華大學(xué)特種車輛與動(dòng)力研究所所長(zhǎng)，汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任，清華大學(xué)通用航空技術(shù)研究中心主任，中國(guó)空天動(dòng)力聯(lián)合會(huì)新型能源動(dòng)力專委會(huì)主任。張揚(yáng)軍教授因飛行汽車的相關(guān)研究工作獲2019年度萊特兄弟獎(jiǎng)?wù)拢瑸樵摢?jiǎng)?wù)伦?927年設(shè)立以來(lái)中國(guó)首位獲得者。

飛行汽車作為面向城市空中交通和未來(lái)立體智慧出行的交通運(yùn)輸工具，在張揚(yáng)軍教授看來(lái)，其發(fā)展有兩個(gè)核心推動(dòng)力，第一個(gè)是從根本上解決城市地面交通擁堵的需求牽引;第二個(gè)是新能源汽車技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)──車輛電動(dòng)化和智能化技術(shù)水平的提高為飛行汽車發(fā)展奠定技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

在需求側(cè)，解決城市地面交通擁堵問(wèn)題是飛行汽車的歷史使命，也意味著其中孕育了巨大的商業(yè)市場(chǎng)。在技術(shù)側(cè)，新能源汽車發(fā)展極大的推動(dòng)了車輛電動(dòng)化技術(shù)水平并降低了成本，使飛行汽車發(fā)展有了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

張揚(yáng)軍教授認(rèn)為，未來(lái)所有汽車都將飛起來(lái)，高安全、低噪聲、高效率是前提。直升機(jī)的經(jīng)濟(jì)性難以滿足大規(guī)模使用對(duì)交通工具成本的控制要求。飛行汽車規(guī)?；l(fā)展必須要實(shí)現(xiàn)低成本，所以它的生產(chǎn)和供應(yīng)鏈要充分利用汽車行業(yè)。

據(jù)張揚(yáng)軍教授預(yù)測(cè)，2020-2030年，飛行汽車將開啟城市空中交通時(shí)代;2030-2050年，逐漸進(jìn)入飛行汽車商業(yè)化運(yùn)營(yíng)時(shí)代;2050年后，將實(shí)現(xiàn)城市立體智慧交通，飛行汽車兼具空中飛行與地面行駛的功能。

“安全”是交通工具發(fā)展的首要前提，安全也是訪談中被張揚(yáng)軍教授提及最多的詞匯。“飛行汽車發(fā)展面臨最大的挑戰(zhàn)在于低空復(fù)雜瞬變氣象環(huán)境對(duì)飛行安全性的影響。要解決這個(gè)問(wèn)題首要就是實(shí)現(xiàn)對(duì)低空氣象環(huán)境信息的感知，而這個(gè)“感知”比汽車對(duì)交通流的感知難得多，數(shù)據(jù)量也大得多。”

張揚(yáng)軍教授告訴《新基建訪談》，飛行汽車性能主要涉及垂直起降平臺(tái)構(gòu)型、低空飛行智能駕駛、新能源動(dòng)力推進(jìn)等三大技術(shù)領(lǐng)域。新能源動(dòng)力功重比低和安全性問(wèn)題，是當(dāng)前飛行汽車性能研發(fā)面臨的最主要問(wèn)題和技術(shù)挑戰(zhàn)。

張揚(yáng)軍教授還在訪談中指出：“在飛行汽車發(fā)展初期，較好的應(yīng)用場(chǎng)景是物流運(yùn)輸，為載人運(yùn)輸打好基礎(chǔ)”。

以下為張揚(yáng)軍教授第一人稱講述：

1、什么是飛行汽車

飛行汽車的傳統(tǒng)概念是汽車“飛”起來(lái)，現(xiàn)代飛行汽車的概念拓展為面向城市空中交通和未來(lái)立體智慧出行的交通運(yùn)輸工具，且面向城市空中交通的電動(dòng)垂直起降飛行器eVTOL將是飛行汽車發(fā)展的一個(gè)重要階段。

從歷史起源來(lái)說(shuō)，1886年人類有了汽車，1903年萊特兄弟飛機(jī)上天?；谄嚮钊l(fā)動(dòng)機(jī)，我們實(shí)現(xiàn)了人類飛行的夢(mèng)想。自從有了汽車和飛機(jī)以來(lái)，其實(shí)人們就開始探索把汽車和飛機(jī)結(jié)合起來(lái)。1917年在北美航空展上，出現(xiàn)把機(jī)翼和汽車車體結(jié)合起來(lái)的嘗試，我們一般稱其為飛行汽車歷史上的第一步。

如今，汽車電動(dòng)化、智能化技術(shù)的發(fā)展，為航空電動(dòng)化和智能化技術(shù)的發(fā)展奠定了較好的基礎(chǔ)，導(dǎo)致航空飛行器設(shè)計(jì)正在發(fā)生革命性的變化。基于電動(dòng)化技術(shù)的垂直起降飛行器eVTOL可以實(shí)現(xiàn)分布式推進(jìn)，大幅提高安全性、有效降低噪聲和成本;而智能化技術(shù)的應(yīng)用不僅可提高eVTOL的安全性，更是有效降低了eVTOL規(guī)?；?、大眾化應(yīng)用的飛行駕駛瓶頸和障礙。

因此說(shuō)飛行汽車是航空與汽車跨界融合發(fā)展的結(jié)合點(diǎn)，是航空技術(shù)電動(dòng)化、智能化的必然發(fā)展，未來(lái)還將空地一體化。有很多人說(shuō)當(dāng)前面向城市空中交通的eVTOL并不具備地面行駛屬性，為什么還稱為飛行汽車?!我個(gè)人認(rèn)為，這主要是基于兩個(gè)原因：第一個(gè)原因是從城市空中交通的規(guī)模來(lái)說(shuō)，將比傳統(tǒng)通用航空的規(guī)模大1到2個(gè)數(shù)量級(jí)，稱“飛行汽車”可以讓人們將其與傳統(tǒng)通用航空的規(guī)模區(qū)分，體現(xiàn)“新通航”的大規(guī)模業(yè)態(tài)優(yōu)勢(shì);第二個(gè)原因是從城市空中交通的發(fā)展看，城市空中交通未來(lái)還將與地面交通融為一體實(shí)現(xiàn)立體智慧出行，也就是未來(lái)的eVTOL還將具有地面行駛功能，現(xiàn)在的eVTOL飛行汽車是未來(lái)飛行汽車發(fā)展的一個(gè)重要?dú)v史階段。未來(lái)飛行汽車的地面行駛屬性必將得到實(shí)現(xiàn)和強(qiáng)化，人類將在全新的智慧出行交通體系下重新回歸和實(shí)現(xiàn)關(guān)于汽車“飛”起來(lái)的夢(mèng)想。

從汽車的發(fā)展來(lái)看，汽車電動(dòng)化、智能化以后下一個(gè)臺(tái)階是什么?是陸空一體化，即未來(lái)的汽車將“飛”起來(lái)。我們正在跨進(jìn)電動(dòng)汽車的時(shí)代，即將迎來(lái)智能汽車的時(shí)代，陸空一體的飛行汽車時(shí)代將是汽車電動(dòng)化、智能化之后的一個(gè)必然發(fā)展結(jié)果。

飛行汽車是汽車與航空電動(dòng)化、智能化跨界融合的結(jié)合點(diǎn)和創(chuàng)新載體，將引領(lǐng)汽車和航空新發(fā)展。

2、安全問(wèn)題重中之重

飛行汽車作為面向城市空中交通和未來(lái)立體智慧出行的交通運(yùn)輸工具，應(yīng)滿足 “高”(高安全、高效率)、“低”(低噪聲、低成本)、“大”(大載荷、大規(guī)模)等三大基本性能要求。

飛行汽車性能主要涉及垂直起降平臺(tái)構(gòu)型、低空飛行智能駕駛、新能源動(dòng)力推進(jìn)等三大技術(shù)領(lǐng)域。目前有關(guān)飛行汽車性能的技術(shù)研究，主要集中在垂直起降平臺(tái)構(gòu)型和低空飛行智能駕駛這兩大技術(shù)領(lǐng)域，專門針對(duì)飛行汽車新能源動(dòng)力的研究較少，主要是基于現(xiàn)有汽車新能源動(dòng)力技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行選型、系統(tǒng)集成和應(yīng)用。

新能源動(dòng)力功重比低導(dǎo)致飛行汽車有效載荷低、航程短，飛行汽車采用新能源動(dòng)力還將帶來(lái)電安全、熱安全、氫安全等新的航空安全性問(wèn)題。新能源動(dòng)力功重比低和安全性問(wèn)題，是當(dāng)前飛行汽車性能研發(fā)面臨的最主要問(wèn)題和技術(shù)挑戰(zhàn)。

飛行汽車的安全性，是一個(gè)極其重要的問(wèn)題，也是我們最關(guān)心的問(wèn)題。不同于電動(dòng)汽車，飛行汽車對(duì)電池和電機(jī)有更高的可靠性與安全性要求。目前大家可能比較關(guān)注的是電動(dòng)化系統(tǒng)功重比低，導(dǎo)致飛行汽車載荷低、航程短，但安全性問(wèn)題更重要。由于電動(dòng)化對(duì)于航空來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的領(lǐng)域，目前應(yīng)該說(shuō)關(guān)于電機(jī)、電池等關(guān)鍵部件以及電動(dòng)化系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)和適航性研究非常欠缺，現(xiàn)有的電動(dòng)化系統(tǒng)要達(dá)到航規(guī)級(jí)的安全性要求，還需要做大量的工作。

我在各個(gè)場(chǎng)合都強(qiáng)調(diào)飛行汽車必須要高安全，低空飛行安全性是飛行汽車性能的核心，就像智能汽車有潛力減少汽車事故一樣，低空飛行智能駕駛技術(shù)將有效提高飛行汽車的安全性。優(yōu)步發(fā)布的《城市空中交通白皮書》 認(rèn)為飛行汽車將比傳統(tǒng)汽車更安全，通用飛機(jī)每乘客公里死亡人數(shù)即致死率是私人駕駛車輛的2倍，而飛行汽車通過(guò)分布式推進(jìn)和輔助智能駕駛，可將該比率至少降至通用飛機(jī)的1/4，即飛行汽車的安全性可提高至私人駕駛車輛的2倍。

飛行汽車在起降時(shí)會(huì)接近地面、建筑物和人員，雖可能有空域限制并需注意其他飛行汽車或低空飛行器，但總體上飛行汽車低空飛行智能駕駛技術(shù)所面臨的障礙環(huán)境沒(méi)有地面行駛汽車復(fù)雜，然而氣象環(huán)境會(huì)嚴(yán)重影響低空飛行的安全性。與智能汽車無(wú)人駕駛技術(shù)相同，飛行汽車低空飛行智能駕駛功能主要包括感知、決策和控制3個(gè)部分。對(duì)低空氣象環(huán)境的感知、決策與控制以及在遇到不確定情況或錯(cuò)誤時(shí)，飛行汽車無(wú)法像地面行駛汽車一樣停在路邊，必須提供短期恢復(fù)模式確保安全降落?？?，這是飛行汽車低空智能駕駛技術(shù)面臨的最主要挑戰(zhàn)。

飛行汽車要進(jìn)入城市，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，除安全以外的另一個(gè)重要前提就是要低噪聲。第三是要高效率，效率高才能滿足大眾出行的經(jīng)濟(jì)性要求。最后就是要低成本，規(guī)?；慕煌üぞ咭欢ㄒ獙?shí)現(xiàn)低成本。依托汽車工業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)思路和供應(yīng)鏈，將有效降低飛行汽車的制造和使用成本。

3、現(xiàn)在的關(guān)鍵不是載人而是物流

我們說(shuō)飛行汽車作為面向城市空中交通的新型交通工具，目前進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。但總體來(lái)說(shuō)，飛行汽車的發(fā)展，目前還處從研究探索走向商業(yè)化應(yīng)用的早期階段。飛行汽車作為一種新型交通工具投入使用，涉及飛行汽車設(shè)計(jì)制造、適航認(rèn)證、城市管理和低空空域管理等多個(gè)方面，需要研究和制定相應(yīng)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管體系。

飛行汽車的發(fā)展需要建立相應(yīng)的生態(tài)，怎么建立飛行汽車發(fā)展應(yīng)用的生態(tài)?我個(gè)人認(rèn)為在目前還面臨規(guī)則等許多瓶頸的情況下，飛行汽車的應(yīng)用應(yīng)該先載物后載人。物流是飛行汽車當(dāng)前示范應(yīng)用的最佳場(chǎng)景，既可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)對(duì)安全性等的要求相對(duì)較低。物流應(yīng)用過(guò)程中積累的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)將為飛行汽車提高安全性提供重要的基礎(chǔ)。載人示范應(yīng)用，先從應(yīng)急救援等專業(yè)特種領(lǐng)域開始，然后走向大眾運(yùn)輸領(lǐng)域，可能是一個(gè)比較合適的載人示范應(yīng)用途徑。

<電動(dòng)汽車電池組>

4、關(guān)于未來(lái)飛行汽車的發(fā)展和暢想

20世紀(jì)以來(lái)的百年多飛行汽車實(shí)踐探索，通過(guò)汽車與飛機(jī)的結(jié)合，設(shè)計(jì)同時(shí)具備地面行駛和空中飛行功能的汽車，這個(gè)階段讓汽車“飛”起來(lái)主要是基于人類飛行夢(mèng)想的激勵(lì)。

進(jìn)入21世紀(jì)，交通擁堵成為各大城市普遍面臨的難題。傳統(tǒng)的建高架路和地下隧道等舉措，已難以有效解決城市擁堵的交通流網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)問(wèn)題，迫切需要利用城市三維空域來(lái)緩解地面交通擁堵問(wèn)題，而電動(dòng)推進(jìn)、智能駕駛和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)展城市空中交通奠定了較好的技術(shù)基礎(chǔ)。飛行汽車作為面向城市空中交通的新型交通工具，也由最初個(gè)人夢(mèng)想家的小范圍實(shí)踐，發(fā)展到受航空和汽車兩大領(lǐng)域重視，并被資本市場(chǎng)和新興科技公司關(guān)注的熱點(diǎn)。飛行汽車同時(shí)也是發(fā)展新能源航空的重要抓手和突破口。

飛行汽車近期重點(diǎn)為空中交通商業(yè)示范運(yùn)行，預(yù)計(jì)2030年左右我們將迎來(lái)城市空中交通時(shí)代。這個(gè)時(shí)期的技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景更優(yōu)先支持飛行汽車的空中飛行功能屬性、突出飛行模式優(yōu)勢(shì)。隨著汽車和航空電動(dòng)化、智能化技術(shù)的跨界滲透與融合發(fā)展，智能交通設(shè)施的不斷發(fā)展和完善，未來(lái)飛行汽車的地面行駛功能屬性必將得到實(shí)現(xiàn)和強(qiáng)化。未來(lái)所有汽車將飛起來(lái)，到2050年左右實(shí)現(xiàn)立體智慧出行。人類將在全新的智慧出行交通體系下重新回歸和實(shí)現(xiàn)關(guān)于汽車“飛”起來(lái)的夢(mèng)想。

(完)

關(guān)鍵詞： 飛行汽車 地面交通擁堵 歷史使命