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飛行汽車是一種解決現代交通擁擠問題的新時代載具,既可以像傳統汽車一樣在公路行駛,也可以像飛機一樣在空中低速飛行。它將傳統二維的交通拓展為三維,極大緩解了交通壓力。同時,飛行汽車也縮短了原本的路程的距離和時間,減少了浪費在行程上的時間。由于現代科技的發展,飛行汽車的發展可以說是五花八門,主要可以分為固定翼式飛行汽車,自旋翼式飛行汽車,多旋翼式飛行汽車三大類。
機翼可收縮式飛行汽車
機翼可收縮飛行汽車是指在飛行汽車的基礎上將機翼采用收縮的設計,在實現飛行的同時減小了體積,同時實現了陸地交通和空中飛行。收縮機翼飛行汽車AeroMobil4.0AeroMobil4.0是由斯洛伐克的Aeromobil公司設計的一款機翼可收縮式飛行汽車,AeroMobil4.0采用翼身一體化設計,機翼采用可收縮的設計,大大節省空間。它有地面駕駛和飛行兩種模式。地面駕駛模式(圖1)的AeroMobil4.0機翼收縮在車體兩側,它和普通汽車一樣可以在公路上正常行駛也可以停放在車庫里。飛行模式時僅須將(圖2)機翼展開,通過一段滑跑即可起飛。它飛行時高度低,降落時沖擊力大,起飛時需要很大的飛行場地,對場地的平整度要求大,現階段不能在普通公路進行起降。不能有效地緩解交通壓力。機翼可折疊式飛行汽車機翼可折疊飛行汽車在汽車模式下,機翼和螺旋槳通過折疊的方式來減小車體所需的空間。使其在小場地也可以自由停放。在飛行時通過展開機翼和螺旋槳獲得飛行能力。TF-X由吉利公司投資研制,此飛行汽車采用可折疊機翼設計。在公路行駛時(圖3),機翼可以折疊在車身兩側,螺旋槳折疊在整流罩內,可以像普通的民用汽車一樣在公路上行駛。在飛行模式(圖4)時,機翼和螺旋槳展開。車輪收縮在車體內部整流罩內,減小飛行時車輪的阻力。飛行模式的TF-X采用傾轉旋翼飛機的原理。TF-X起飛時,雙發動機與水平線承一定夾角,使TF-X可以垂直起降,到達一定高度后雙發逐漸轉至水平,提供持續動力。TF-X具有垂直起降功能,安全系數更高,對路面的起飛場地的要求低。但是TF-X采用傾轉旋翼結構導致他的造價較高,能耗比大大增加,使用成本高,適眾面小。
旋翼飛行汽車
旋翼飛行汽車現在主要有兩大類,多旋翼飛行汽車和單旋翼飛行汽車暨自旋翼飛行汽車。自旋翼飛行汽車自旋翼飛行汽車通過車身后的旋翼提供動力使其獲得向前的速度,帶動無動力旋翼旋轉產生升力。原理如圖5所示(標注角度非實際角度)。自旋翼飛行汽車PAL-VOnePAL-VOne采用自旋翼飛機設計,同時融合了汽車和摩托車的功能,將旋翼折疊后可以在公路上正常行駛(圖6)。展開旋翼后,通過集體尾部的螺旋槳提供推力,使自旋翼旋轉產生升力,需170m的滑跑就可以起飛(圖7)。它飛行速度快,對場地的需求低,不具有懸停能力。相比于多旋翼飛行汽車,自旋翼飛行汽車的能耗低,飛行速度快,造價低廉,安全性高,不具備垂直起降功能。但它滿足了人們日常對汽車和飛行的需求,有一定的實用性。多旋翼飛行汽車多旋翼飛行汽車采用單邊安置兩組反向旋翼,通過兩組旋翼反向旋轉抵消扭矩產生升力。如圖8所示。多旋翼飛行汽車億航186億航186飛行汽車圖(9)完全放棄了傳統飛行汽車可在公路行駛的功能,只保留飛行能力,設計更加前衛。應用外置對稱螺旋槳原理,在提供足夠升力的同時并且抵消扭矩力。億航186也具有垂直起降的能力,不再局限于起飛和降落場地。他可以通過事先規劃的航線進行無人駕駛飛行,對乘員的操作能力限制低,誤操機率低,安全性高。但是相比于其他飛行汽車它的使用的成本高、速度慢、耗能大、航程小、維護成本高。僅適合小范圍內交通,短距離路程使用。混合式立體交通解決方案近來,信息技術的快速發展,城市的現代化建設迫在眉睫,未來城市和混合式立體交通解決方案被廣泛的應用。混合式立體交通解決方案是在傳統二維交通的基礎上,將交通拓展成三維。整合了傳統航空運輸,飛行汽車,傳統公路交通,軌道交通,地下軌道交通等多方面以及地下、地面、天空三方面場地,充分利用空間。地下修建地下城市高速,車輛停放場地建設在地下;將傳統陸地交通和行人安置于地表交通;飛行汽車等新式載具運行于中低空域;民航通航運輸運行于高空。將傳統的地表交通進行分流,減小交通壓力的同時也提高了運輸效率。但其缺少有效的的監管和引導方案,對人力需求高,造價成本高。
城市交通未來發展趨勢
在未來,城市交通會更加擁堵,傳統的陸地交通受阻嚴重。飛行汽車因為起飛場地限制、路線規劃復雜,交通管理難度高等不利條件,它并不能有效地被使用。未來智慧交通就能有效處理這個問題。智慧交通項目它整合了立體交通各要素的同時,引入了智慧感知、智慧決策、智慧運營等元素。智慧感知系統能夠有效的感知出實時交通壓力情況,對路況進行分析,上傳實時信息至指揮決策系統。智慧決策通過智慧感知系統傳輸的信息通過自我判斷,實時對交通進行指揮,盡可能的使交通更加流暢。智慧運營可以有效地根據感知系統和決策系統來實時管理車輛停放,潮汐路段管理等。此時混合式立體交通解決方案就能有效的體現出它自身的作用。通過相關部門提供的規章制度和智慧交通管理,可以有效地調配運力的分部,有效地分流,緩解交通壓力。同時減小交通事故的發生幾率。有效的保證駕駛人員和乘員的生命安全。減少資源的浪費,提高資源利用率,提高運輸效率。混合式立體交通的交通載具也應該引入智能化元素,這樣可以有效地降低復雜交通載具的操作難度,也降低了管理和引導的難度,甚至可以引入無人交通載具,可以有效降低人力成本。
作者:鄭一東 劉震磊 余子騰 段雷 聶波 單位:沈陽航空航天大學航空航天信息技術協會 沈陽航空航天大學航空宇航學院