飞行汽车指南

飞行汽车是一个炒作主题。 机器人汽车领域的先驱布拉德·邓普顿(Brad Templeton)试图以冷漠的心态对那些确实存在的选择进行分类。

现在,有许多可供选择的飞行汽车候选人,一种寒武纪的爆炸。 考虑一些主要的设计方案,它们的优势,并尝试找出谁更可能赢得进化竞赛。

固定翼旋翼或旋翼


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可容纳2人的多转子eHang,于2017年推出。

当前,多旋翼无人机不再引起任何其他问题。 我们知道如何构建它。 它不是很有效,因此其飞行范围受电池限制。 既然已经对付了他,那么无人机就是最早可以起飞的设备。 它们是纯粹的多旋翼飞机,例如Volocopter(带有18个旋翼)和eHang。 还有另一个子类别:“ Hoverbikes”(“飞行摩托车”),它更像是一种消费级无人机,因为它们只有一个座位,通常位于螺旋桨上方。 这包括第一只Kitty Hawk,传单。

这样做容易得多,因此在媒体上有更多提及。 可以认为这是多旋翼飞机的增加,因此发生的事情可以承受60-120公斤的负荷并飞行30分钟。 但是,存在一个局限性,随着电池变大(承受更大的负载并覆盖更大的距离),电池变得更重,从而减少了允许的负载和飞行范围,同时增加了成本。

最大的问题是,四轴飞行器在效率方面甚至比直升机差。 通常,飞行范围适中的设计具有混合动力驱动。

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Volocopter是一种已经在飞行的类似无人机的交通工具。 飞行半径较小,但设计较简单。

这就是为什么大多数团队都从事某些像多旋翼飞机一样起飞的混合动力飞机的原因,但是他们拥有机翼,起飞后立即将它们(多旋翼飞机)变成常规飞机。 正常起飞不需要机翼,机翼不应像传统飞机那样大。

旋翼飞机(和其他偏向推力)


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使用固定的螺旋桨位置和可偏转的机翼测试空客Vahana的飞行。

具有两个旋翼和一个机翼的飞机最古老的设计是旋转旋翼。 大转子面朝上,可以向前倾斜。 V22-鱼鹰以其类似的设计而臭名昭著,这导致了致命的事故。

但是,在贝尔直升机公司进行此设计时获得的知识促成了Nexus设计,该设计使用了偏斜的封闭式螺旋桨。 其他设计将旋翼安装在机翼上并使整个机翼组件倾斜。 Lilium Jet将它们放在尾巴中并且也会倾斜。

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Lilium Jet-许多被拒绝的螺旋桨。 宣布了非常高的速度和射程。

诀窍是在起飞和降落期间,您必须安全地使旋翼偏转。 这不容易。

推进器螺旋桨


如果不使转子偏斜,则可以通过添加一个附加的,更传统的螺旋桨来进行飞行,通常是从后面。 这是Kitty Hawk Cora以及其他几架飞机(包括Elroy货机)的建造。 后者使用汽油发动机直接控制推力推进器。

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Kitty Hawk Cora的12架VTOL旋翼和固定翼螺旋桨的试飞。

设计简单-没有坡度,如果出了问题,这将是一个大问题。 这意味着在大多数飞行过程中,所有旋翼均保持静止,从而提供阻力而不是牵引力或升力。

机身偏斜(倾斜平面)


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开瓶器“ Blackfly”已经在飞行。 设计非常简单,有8个转子。

开瓶器提供了一个有趣的替代方法。 它有两个机翼,上面装有8个旋翼,机翼与机身成一定角度安装。 它以转子垂直指向的方式起飞,飞行员强烈向后偏斜,整个平面也随之偏斜,直到机翼和转子处于水平位置,飞行员才在前方并稍低。 对于飞行员来说,这不是很舒适,但是除了旋翼和操纵面外,它还导致缺少活动部件。

全电动或混合动力


VTOL革命的核心是电动机的使用。 这使您可以创建完全不同于老式直升机的新型VTOL。 当今的电池不够好,因此车辆的范围和尺寸受到限制。 一种替代方法是除电池外还安装一台发电机,通常由汽油或喷气燃料驱动。 VTOL峰值功率仍然需要电池,如果发电机发生故障,电池也可以安全降落。 由于发电机故障现在受到的威胁较小,因此您可以安装不如传统飞机发动机那么可靠和昂贵的电动机。

汽油之所以受欢迎,是因为它可以在任何地方购买。 但是,与此同时,在各地(包括建筑物的屋顶和私人着陆点)上加油站也不是那么容易。 更容易获得充电站的许可。

另外,这种方法不是特别环保的。 人们不希望开发一种会污染更多旧运输工具的新运输工具。

尚不常见的一种替代方法是使用燃料电池。 如果我们谈论氢的重量,氢是一种非常稠密的燃料,此外它还需要笨重的燃料箱。 找到或加油并不容易。 如今,燃料电池非常昂贵,因此您仍然需要用于VTOL和紧急着陆的电池。

大,小或无轮子


一些团队用字面上的术语称为“飞行汽车”-他们想要一种能够在地面上带轮行驶的车辆,使其体积小到足以在道路上行驶以及在停车场甚至私人车库中停车。 其他人则希望车辆能够简单地在飞机场周围做些小动作,例如去停车场或充电站。 还有一些人不计划任何轮子-汽车仍然停在原地。

折衷并不是那么简单。 一个大问题是,如果您无法驾驶,将所有车辆放在哪里。 许多设计虽然不算庞大,但仍然是4或6辆汽车的大小。 如果有一百万,那么在城市中就没有地方可以放置它们了。 即使有十万,还是很多。 他们可以在空旷地区移动,飞往补给港,但不能在无法降落的任何地方。 当您需要等到他们清除飞机场时,他们可以起飞并移至其他地点,但他们将无法在道路上骑行。

另一方面,车轮和驱动能力增加了运动部件,复杂性,最糟糕的是增加了重量。 体重很重要。 每公斤价值一公斤的有效负载或电池。 我们在适当的飞行范围和负荷的边缘上保持平衡,车轮,电动机以及您在道路上合法驾驶所需的一切只会使任务复杂化。

因此,也许让飞行能力更好地留给飞行器,汽车应该仍然是汽车。 飞行器可以降落,一个人可以离开它并进入机器人。 这还不错。 汽车就是汽车,飞机就是飞机。

空中客车提供了一种相当奇怪的混合动力方法。 它包括安装一个“乘客集装箱”,该乘客集装箱可以由飞行部件捡起,也可以放在带轮的移动支架中。 因此,载有乘客的集装箱将在其上方的底盘上方飞行,此后该集装箱着陆,将其放置在移动的基座中。 转子分离并飞走,以附着到另一辆汽车上,而集装箱则被捏在摇篮的底部,可以在道路上行驶。 这解决了重量问题,但这非常困难,您只能在有此类容器的地方着陆。
另一个问题是,道路车辆必须获得道路安全认证,为此,它们必须具有很大的重量。

一些设计,例如Opener Blackfly,也可以降落在水和草上。 他们没有轮子,根本无法在陆地上移动。

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Terrafugia是传统的带有汽油的固定翼飞机之间的过渡选择,它只能折叠机翼以在道路上骑行。

Terrafugia Transition是最古老的设计之一,严格像固定翼飞机一样飞行,其机翼可折叠,因此可以在带轮子的道路上行驶。 这是飞行汽车的老派(实用)概念,但由于VTOL,甚至Terrafugia改用了其他设计。

当前,只有极少数的设计具有轮子或其布局。

跑道或缺少跑道


一些车辆仍在使用跑道。 飞机不再是一个问题,它们可以发挥作用。 上面提到的原始Terrafugia是一个经典示例。 Multicopter起飞声音很大,并且消耗大量能量。 跑道占用大量土地,很少。 一种选择是将Robotaxi与固定翼飞机相结合。 Robotaxi将您直接带到飞机上,您可以快速切换所有内容并起飞。 相同的东西以相反的顺序。 这样一来,您就可以制造出效率高,续航能力高的飞行汽车,值得我们为之奋斗。

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车库中的Pal-V旋翼飞机/汽车处于“折叠模式”。

其他一些对旋翼飞机设计感兴趣。 陀螺仪也是一项非常古老的技术,现已可用。 旋翼机需要很短的跑道才能起飞或降落。 如此之短,以至于许多停车场甚至建筑物的屋顶都可以使用。 但是,它们不如飞机有效。 以前,由于它们比直升机更有效,他们成功地成功出售了它们,但是现在这已经不再那么重要了。

但是,与当今的许多汽车相比,个人飞行器的需求量更大。

打开刀片,保护刀片,拧入环形罩


在某些设计中,打开的转子叶片有时甚至试图将它们集成到机体,护罩或环形罩中。 通过保护他们,可以减少噪音和对行人的危险,但这会增加重量并干扰气流。 如果操作正确,环形罩中的螺钉会产生强大的牵引力,但这很困难。

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贝尔直升机(Bell Helicopter)在环形整流罩中带有六个巨大的倾斜螺旋桨。

目前尚不清楚安全当局是否会忍受会伤害人的敞口刀片,特别是如果车辆在许多人想要的道路和停车场上着陆时。

获得许可的飞行员,无人机操作员或电池寿命


最终,每个人​​都希望制造出完全自动驾驶的出租车。 根据现行法律,这是不可能的,这仍然是一个问题。 某些机器最初将被释放以仅与授权飞行员一起使用。 由于电池的重量,它们很难被视为需要更简单的飞行员执照的“轻型运动飞机”,不能称为超轻型飞机,但是有人建议联邦航空局(FAA)可以更改允许的重量以应对电动汽车上从未有过的电池。 如果这样做的话,这将使车辆脱离地面并落入使用者的手中,从而使自动化可以使用或合法。

有一些建议,那些看起来最像无人机的人可以使用专为遥控无人机设计的基本飞行员执照驾驶,但是我不确定这是否会在测试后应用。

大容量出租车或私家车


几年前,他们宣布了Uber Elevate ,这是一项重大举措,旨在吸引公司开发空中出租车服务,Uber可以设法在直升机港口之间转移人员。 优步电梯(Uber Elevate)表示,这将是搭载4名乘客和一名飞行员(尚无自动化设备)的车辆,主要是从人口稠密的城市的建筑物屋顶上起飞,以免增加交通流量。 这是导致许多车辆设计出现的一种愿景。 试图使这些汽车仅使用相同的电池是另一个挑战。 同时,许多其他人专注于拥有1-3名乘客和自动驾驶模式的私人汽车。 它们适合私人所有或短距离出租车。

飞行,模型,原型或梦想


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气垫冲浪是一个极好的极简主义的例子,对一个人而言。

尽管有将近100个项目,甚至还有更多项目已经关闭,但它们都处于不同的开发阶段。 只有3个接受订单或出售。 仅有少数几辆能够飞行任何距离的全尺寸飞行器。 还有一些具有全尺寸原型,但它们仅进行垂直飞行。 另一方面,空中客车公司,波音公司,贝尔直升机公司和巴西航空工业公司等一些公司拥有丰富的资源和航空经验。 还有一些公司拥有全尺寸飞行模型。 TransportUp上列出的81家公司中的其余公司仅具有设计和计算机模型。 准备生产的第一批汽车是较旧的设计(例如Pal-V和Terrafugia),仅带有转子的汽车(例如Volokopter和一些飞行的摩托车)以及很可能是Blackfly,它们声称将在今年发售。在7万美元的范围内

谁会赢


目前,有关该主题的辩论很多。 但是,我相信以下设计很可能会获胜:

  1. 四轴飞行器和固定翼,可提供效率和射程。
  2. 小巧,能够在一定程度上四处移动,等待乘客的到来,但不能在道路上长途行驶。
  3. 带有受保护的刀片,可在各种地方降落并保持安静。
  4. 专为一两个乘客保持小巧而轻巧的设计。
  5. 倾斜飞机或螺旋桨驱动的飞机,以避免旋翼复杂零件的运动。
  6. 最初需要飞行员,理想情况下需要有限的飞行员执照。


同时,让上千种设计绽放。



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