第1章 科学(1)

飞行汽车不再遥远

文/赵洋

飞车上天

从科幻动画片《杰森一家》到科幻电影《回到未来》，数十年来，飞行汽车一直都是科幻作品中的重要道具。现在，这个梦想正逐渐接近现实，一种装配有折叠翼的汽车已经成功飞上天空。这种车辆既可以像飞机一样翱翔，也可以变形为道路上行驶的汽车。它可以在加油站添加普通汽油，闲置时可以折叠停入车库中。

2015年2月，美国一家名为Terrafugia的公司宣布成功打造出了一辆飞行汽车，该车拥有一对可折叠的机翼，可容纳多人乘坐。不过，驾驶者需要同时具备飞行和驾驶执照。

Terrafugia成立于2006年，是由麻省理工学院的几位毕业生组建的飞行汽车制造公司。Terrafugia是拉丁语，有“逃离地面”之意。“变形者”是Terrafugia研发的第一款产品，外形以白色和蓝色为主色调。它是轿车与私人飞机的典型融合：两排座设计，有四个车轮，以及一对可折叠的机翼。当它在地上行驶时，速度为110公里/小时；当它飞行时，巡航速度为160公里/小时。两种状态的转换可以在1分钟之内完成。

“变形者”毕竟也算一架飞机，没有飞行执照怎么办？别担心，只要通过20小时的培训，你就能驾驭它。如果是专业飞行员，接受5小时以内的培训就能摸透它的操作方式。

飞行汽车能覆盖机场到目的地的“最后一公里”路程，让人们不必再提着笨重的行李拦出租车。研发团队希望扩展飞机的定义，在他们看来，“变形者”不是一辆可以飞的汽车，而是一架可以跑的飞机。与单一功能的飞机相比，飞行汽车其实是一种优化产品。在地面上，“变形者”可以停放在路边或车库里，而且使用的是普通加油站出售的无铅汽油，价格比航空燃油低廉得多。对于需要频繁短途出差的人来说，“变形者”也是个不错的选择，虽然近28万美元的售价令大多数人望而却步。目前，“变形者”已预售出一百架，有望在2016年第二季度交付使用。

在安全方面，Terrafugia公司十分谨慎，为“变形者”配备了降落伞系统。目前，该团队正在完善“变形者”第三代原型机，它已经获得美国国家公路交通安全管理局的机动车辆安全标准许可证，并被美国联邦航空管理局认证为轻型运动飞机。

不同的飞法

科幻电影给我们描绘了飞行汽车的基本样貌。在《全面回忆》（2013版）中，出场的飞车必须沿着道路飞行，一离开道路就要抛锚。而在《第五元素》和《星球大战》中亮相的飞车则不必拘泥于轨道，可以像气垫船、直升机一样在任意表面上飞行。

要给飞行汽车下个定义的话，它就是一种既能在地面行驶，又能在天空飞行的交通工具。《全面回忆》里那种沿轨道开行的飞车，有个学名叫“磁悬浮飞车”；《第五元素》和《星球大战》中那种可以在任意表面上飞行的，才叫“飞行汽车”——飞行汽车有像飞机一样带有机翼和尾翼的，也有像直升机一样没有机翼仅靠旋翼提供升力的；既有采用螺旋桨推进的，也有使用喷气式发动机推进的。

磁悬浮飞车

磁悬浮飞车是一种尚处于研究阶段的新型交通工具，它利用磁悬浮技术将车体悬浮在磁性道路上，并保证车体和路面之间没有接触，用螺旋桨或喷气发动机驱动飞车沿着道路运动。由于车体和道路之间没有接触摩擦，空气阻力是其运行所受到的唯一外部阻力，因此飞车具有了高速运行的可能性，同时也避免了摩擦带来的功率损耗。但磁悬浮飞车的弱点也是明显的：完全依赖磁性道路，在没有铺设磁性道路的地方便寸步难行，其适应性还没有轮式汽车强。另外，磁悬浮飞车的开行速度太快，驾驶者面对危险时很难及时作出反应。目前，商业运营的磁悬浮列车的速度可以达到每小时430公里，未来磁悬浮飞车的速度也可以与之媲美，这比常规轮式汽车快多了。磁悬浮飞车只能靠电脑控制的自动驾驶系统作出躲避障碍、超车、并线等动作，相比之下，从飞机演变而来的飞行汽车能带给乘客更大的自由度。

旋翼飞行汽车

美国的一款名为“天空巡航者”的概念型飞行汽车，集飞机、汽车和四轴旋翼飞行器的功能于一身，可像直升机一样垂直起降。这款飞行器克服了飞行汽车面临的一个最大问题，即起飞和降落需要较长的跑道。“天空巡航者”装有4个主旋翼，无需跑道便可垂直起飞，升空后切换到正常飞机模式。

“天空巡航者”机身长8.4米，翼展9.5米。在地面上，它收起机翼，利用安装在车轮中的电动机行驶，地面速度可达到每小时112公里。水平飞行时，它使用尾部的两台150马力的电动机驱动。四个弹簧刀型旋翼赋予“天空巡航者”垂直起降性能，能够在保持常规飞机的空气动力学性能的同时，在面积较小的区域盘旋和降落。

其实，第一次尝试垂直起飞的飞行器并非直升机，而是四旋翼飞机，那还是20世纪20年代的事。不过，早期的四旋翼飞机也有自己的问题，那就是没有自动驾驶系统来对飞机进行控制，飞行员必须持续不断地调整四个螺旋桨的升力大小，这样一来，他们就没有精力控制飞行了。好在现在出现了高性能的飞行计算机，它们能够自动管理多台发动机及飞机姿态。按一下按钮，飞机起飞；往左推杆，飞机就朝左飞行。如此一来，飞行员不仅不需要担心校准问题，还能很好地控制飞机的飞行。

折叠翼飞行汽车

前面提到的“变形者”被誉为“世界上第一台真正的飞行汽车”，它于2009年3月10日成功首飞。当时飞行了37秒，飞行900多米后着陆。

该车采用一台汽油发动机提供动力。切换到飞行模式时，用轴驱动推进式螺旋桨；处于汽车模式时，通过无级变速器驱动车辆前轮。机体采用碳纤维复合材料，机翼铰链和悬挂接头采用铝部件。驾驶舱沿用轿车驾驶室的设计，以便于家庭用户快速掌握驾驶技巧。

这款飞行汽车的最大特点是两侧机翼可伸缩。使用飞行模式时，驾驶员只需按下模式转换按钮，机翼便会自动展开，前轮驱动发动机转换为螺旋桨发动机，通过短距离滑跑后便可升空；着陆时，驾驶员同样按下模式转换按钮，机翼就会自动从根部和中间向机身后方折叠收起，发动机也自动转换成前驱发动机，飞机变成四轮汽车。为防止意外，在飞机没有完全着地前，即使驾驶员按下飞机模式转换为汽车模式的按钮后，内部锁定机构也会自行防止机翼折叠。只有当发动机传动完全转变为汽车模式和机轮完全承载了飞行汽车的全部重量后，机翼才会开始折叠。同样，从汽车模式转换为飞机模式时，飞行员输入个人识别码后机翼才会展开，机翼展开后还要进行一段慢滑行检查，确认无故障后才能进入起飞滑跑程序。

“变形者”飞行汽车采用标准飞行操纵系统和标准汽车驾驶系统，且两套系统完全独立，驾驶舱的双屏显示器通过模式转换按钮自动切换为飞行显示器或汽车仪表。它配有全球卫星定位系统等高端科技装备，驾驶操作很简单。