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【2020电动汽车百人会】清华大学张扬军:飞行汽车电动化牵引,增强汽车和航空电动化自主创新和产品升级

2020-01-13 作者:直播君  来源:盖世汽车 

1月10-12日,2020中国电动汽车百人会论坛在钓鱼台国宾馆隆重召开。本次论坛围绕“把握形势 聚焦转型 引领创新”主题,邀请政府有关部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表,就行业、企业、政策的转型与创新展开深度研讨。以下是清华大学教授,张扬军在本次论坛上的发言:

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清华大学教授 张扬军

感谢欧阳老师和组委会的邀请,飞行汽车的研究在清华是欧阳老师作为国家重点实验室主任的时候,交通电动化的布局进行的研究,今天非常高兴有机会和大家进行探讨。

最近飞行汽车有点热,大概从汽车公司角度来讲,出了吉利、宝马、奔驰、奥迪、福特、丰田等9家公司和Uber进行股权投资或者直接参与,进入飞行汽车领域,我今天主要给大家介绍一下这方面的思考。

早期飞行汽车是一个狭义的概念,是具备飞行功能的汽车,也就是说汽车能够飞起来,面向陆空一体化的交通,是这样的概念。最近就把这个概念延伸了,城市的交通,地面的是汽车,解决城市空中的交通,刚才徐强博士讲了,空中交通就是飞行的,所以飞行汽车就是面向城市交通,空中出租车,这是一个基本的概念。我主要从研究背景、现状和瓶颈简单给大家做一个交流。

为什么要研究飞行汽车,我从技术的推动、需求牵引和梦想激励三方面简单交流一下。

汽车技术的发展刚才讲了很多,可以简单来说,目前正在跨入飞行汽车的时代。即将迎来智能汽车时代,陆空一体化的飞行器时代,将是汽车技术电动化、智能化之后的必然发展。航空技术的发展,电动化、智能化使得航空业也进行伟大的革新,刚才徐强博士讲了,而汽车电动化的发展为航空电动化奠定了较好的基础。因此,航空的发展正跨入电动通用航空的时代,即将迎来智能城市空中交通的时代,而陆空一体化的飞行器时代,将是航空技术电动化的一个重大发展。因此汽车和航空技术的跨界渗透与融合发展正在成为新一轮科技革命和产业革命的大趋势,所以研究第一背景就是技术推动,跨界融合,交通技术电动化之后的必然发展。

第二个方面需求牵引,交通拥堵成本我不具体说了,北京是一个大城市,每年北京市拥堵的成本就有300的亿元,还有环境的成本,以及社会的成本。飞行汽车将道路从地面拓展到低空,是一个立体的交通,有效解决交通拥堵问题,是有它现实的需求。

第三个方面,梦想,人像鸟一样自由飞翔,是一个永恒的梦想。飞机实现人在天空的飞行,但是并不是想飞就飞,人类自从一百多年前发明汽车和飞机以来,一直在探索将两者结合起来,而飞行汽车,就是梦想的激励,将促使飞行汽车从科幻走向现实。

研究的现状方面,飞行汽车这个概念与飞机同时产生,也是走过了百年。第一辆飞行汽车问世是2017年,在百年的时间,吉利收购了Terrafugia,所以说是百年。现状大概是三类,一个是面向城市空中交通,再就是面向未来的立体交通,再一个就是特种装备的发展。

城市交通主要是基于汽车电动化的基础,面向城市空中交通研发电动垂直起降飞行器,有点像简易版直升机或放大版多旋翼无人机。空客前几天刚刚试飞成功飞行汽车,起飞2吨,韩国发布了未来汽车产业计划,把新能源和自动驾驶和飞行汽车作为三大核心技术,所以现代汽车成立了空中交通部门,它没有地面行驶的功能,所以是广义的飞行汽车。现在像吉利研究的东西,面向的是飞起来的飞行汽车,就是未来的,这也是一个研究的热点,比如特斯拉过去马斯克说反对飞行汽车,现在也开始干了,这是现在的进展。

面向特种装备,简单来说,未来的战争可能主要的战场是城市作战,谁控制了城市是战争胜负标志,主要是立体交通,这方面主要是美国,2015年空中骡子,前几天刚发布了优先领域,城市空中作战是它的最优先方面,计划2021年列装部队。美国还有无人运输平台,以及海军陆战队两栖作战平台,俄罗斯也启动了飞行装甲车的计划。

我们认为有三个阶段,第一就是现在,电动通用航空,中期会进入城市,空中出租车,现在Uber和各个地方在做,远期就是和真正的智能飞行汽车结合,从面向空中交通的空中出租车发展为面向立体交通的飞行汽车。预计2050年,陆空一体的飞行汽车能够用起来。

主要的瓶颈发展三个障碍,第一个是性能上的障碍,因为飞行汽车的性能必须要满足城市空中交通以及未来立体交通工具的要求及比通航要求的要高。第二是法律管理的障碍,因为它完全是全新的,空域管理比较复杂。第三个是运营消费的障碍。目前美国、欧洲和日本在法规认证方面做了很多的研究,Uber在运营消费方面做了很多的探讨,我简单把性能障碍这方面简单做一个介绍。

主要需要四大基本的性能要求,第一个是要求能够垂直起降,由于垂直空间限制必须要具备垂直起降的功能,而且要融入未来的交通,必须要处置起降。第二必须需要高效能低噪声的空中飞行,进入城市,噪声是非常大的问题。第三个要有良好的地面行驶性能,对前期空中出租车可以没有要求,但是真正的飞行汽车就需要具有地面驾驶功能。另外就是智能辅助驾驶,这里面一定要有良好的智能辅助驾驶,这是基本的要求。

瓶颈一个是动力方面的瓶颈,主要是要求实现垂直起降,要求功重比高、效能高、噪声低。第二就是车身的瓶颈,因为垂直起降飞行机进入城市产生的能耗高于固定翼飞行器,车身这块怎么能让它起来,我们是低速飞行,能够有效产生升力并降低能耗,这是第二个大瓶颈。第三个瓶颈是底盘,现在像奥迪搞了分离式底盘,未来得有底盘,才能保证地面行驶良好的自动性能操作稳定性,现在底盘太重了,怎么实现轻量化。第四个方面就是驾驶瓶颈,飞行汽车除了传统汽车,汽车又提出来新四化,这是一个二维概念,飞行汽车进入三维概念,这个时候面临传统智能汽车障碍还有复杂气象环境的飞行安全问题,智能驾驶问题。

针对这方面简单说一下国际上做的工作进展,第一电动风扇推进,主要是电池,一个是风扇要高比能量,还有结构的改变,兼顾地面行驶的通过性和空中飞行气动性的要求,产生较高的升阻比。再就是轻量化的电动底盘,目前也在做各种探讨,也有直接分开。第四个结合智能网联汽车,基于汽车的技术,开展城市的智能感知。主要的特点是复杂气象环境的感知,时空特征和环境流场,主要是气象的感知问题。

简单来说,汽车与航空,看似两个独立行业,但从产业发展历程来看,两者有着较强的关联度。以电动化推进技术为结合点,世界各大汽车企业与航空企业正在相互渗透、跨界融合发展。依托汽车工业的技术基础、设计思路和供应链,将有效促进电动航空领域的技术进步,降低电动航空的制造和使用成本。飞行汽车是交通电动化技术及产业链的高端,对电动化技术的性能有更高的要求。以飞行汽车电动化为牵引,将有效增强汽车和航空电动化的自主创新能力和产品升级,促进相关产业的发展。

谢谢大家。

敬请关注【盖世直播】中国电动汽车百人会论坛(2020)
https://m.gasgoo.com/news/topic/223
提示:本文根据发言整理,未经专家审核,请勿转载。