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《航空知识》

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汽车与飞机,两个都想要

2013-11-27 20:04:42

汽车与飞机,两个都想要

王亚男

 

迪斯尼著名动画影片《飞机总动员》中,有一个有趣的小配角弗兰茨(Franz),它是一辆小巧的飞行汽车。如果你是个飞机粉,你绝对应该快速甄别出它的原型,那便是泰勒上世纪50年代推出的Aerocar。这个小配角反映了社会公众对飞行汽车的长期眷恋。今天关于飞行汽车的新闻仍不绝于耳,但如果以为飞行汽车是解决交通拥堵的终极解决方案,那么你一定错了。且不说当年追逐这一概念的人们初衷本不如此,如果没有超乎我们想象力的管制技术和能力,那么这些能飞能跑穿梭城市之中的东西可能不是令人心悦的交通精灵,而是安全的祸害。

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《玩具总动员》中的飞行汽车弗兰茨及对应的儿童玩具

 

Transition变形记

2013EAA大会上,美国terrafugia transition飞行汽车进行了首次公开飞行表演,在20分钟的演示飞行中,这“架”飞行汽车表演了机动飞行,以及从飞机变身为汽车的能力。在公路上行驶时,Transition依靠后轮驱动,最高速度可达185千米/小时,巡航速度172千米/小时,能轻松钻进标准车库。只要按下座舱内的转换按钮,它就能自动展开机翼,在30秒内变身为一架双座飞机,从公路上滑跑起飞,绝对拉风。如果你驾驶这样的东西从公路上起飞,身后一定甩下无数惊愕的表情。

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TerrafugiaTransition飞行汽车,机翼可自动折叠收放,转换过程自动化,乘员不必下车即可完成。

从技术上说,Transition并非是一架能飞行的汽车,更准确的描述应该是,一架能够在公路上行驶的双座飞机。Terrafugia公司设计它的目的,和把九十年前的热衷于飞行汽车的前辈们一样,即为了解决从小型机场到最终目的地“最后一英里”的交通问题——据统计美国公民到机场的平均驱车时间不少于30分钟,这还亏得美国全境有5000个以上公共机场。

Transition的研制已经用去7年,2012年进行了飞行测试,随之进行了改进。今天的Transition不需要使用专用航空煤油,它的那台100马力Rotax 912iS发动机只需普通的高标号车用汽油就能运行。除了玻璃化座舱,Transition甚至还配备了全机应急降落伞,能在危机十分挽救乘员。

作为飞机,它正努力获得美国FAA(联邦航空管理局)的轻型运动飞机型号合格证,后者已经批准其起飞重量适当增加,已强化公路行驶的安全性;而作为汽车,Transition也拥有合法身份,它是种符合公路交通工具法规的汽车。

美国国家公路交通安全管理局也对Transition颇为慷慨,在2011年特批该机使用聚碳酸酯风挡和非认证多用途车辆轮胎,允许其不安装电子稳定控制系统,因为该系统可能在飞行中意外切断发动机动力。最后还允许Transition使用常规安全气囊,不必配装先进气囊。

Terrafugia公布的Transition售价为279 000美元,但交付日期尚未公布,据估计大概会在2016年前后。Terrafugia似乎有足够的信心,他们正大举投资准备研制更为先进的垂直起降型飞行汽车TF-X,这种采用了“鱼鹰”式倾转旋翼技术的飞行器让人不免有点儿担心,毕竟把私用航空器与军用级先进航空技术融合起来,确实有点儿冒险。

 

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飞行汽车的渊源

如果愿意深究一下,我们不难发现,飞行汽车在历史上受到的追捧和鄙薄一样多。2010年,美国红男爵古董拍卖行成交了一架被誉为“现存最古老的飞行汽车”,成交价高达65 175美元。1935年美国电气工程师弗兰克•斯克罗拜克(Frank Skroback)制造它时,原本是打算解决私人通用飞机使用的现实问题——即从机场到住宅“最后一英里”的交通方式。有了这样的东西,就能从私家车库直接开着它经公路前往机场,并从那里起飞旅行了。为了能在公路上行驶,他把机翼裁得极端,用增加机翼的数量来弥补升力的不足,于是就有了这种带有6只机翼的东西。

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1935年美国电气工程师弗兰克•斯克罗拜克制造的飞行汽车

 

链接

沃特曼的Aerobile

上世纪30年代后期沃特曼设计的Aerobile是一种无尾双座单发推进式飞机,它也是一种能在公路上行驶的飞机。尽管采用了飞翼技术,但Aerobile在许多人眼里既不像飞机也不像汽车,没能引起消费者的购买欲望,只制造了5架。

 

康维尔118:曾离成功很近

1947年的康维尔118型飞行汽车曾经距离成功非常近,但还是遗憾地沦为失败者。康维尔118型飞行汽车是联合-弗尔梯飞机公司(后来并入康维尔公司)试图机身战后民用航空器市场的冒险尝试。早在1946年,《大众机械》杂志便介绍了康维尔116型飞行汽车,引起了不少人的关注。作为118型的前身,116型飞行汽车拥有一个两座车身,后部装一台26马力(19千瓦)发动机,车身外附装机翼和尾翼,以及一台90马力(67千瓦)航空发动机,驱动一副2叶螺旋桨。继116型成功试飞之后,康维尔又开发了更复杂的118型,该机(也许应该说“车”)仍采用附装转换设计,车身改为4座,附装一台190马力(142千瓦)莱康明O-435C活塞发动机。康维尔打算试飞成功后批量生产,产量至少16万辆,目标单价1 500美元。

19471115日,118型成功首飞。但就在几天后的1118日,118型便在一次演示飞行中坠毁。坠毁的原因可以追溯到该机的设计思想上:118型拥有两套燃料系统,汽车发动机和航空发动机各有自己的油箱,试飞员起飞时检查油表时认为“满油”,但实际上他看到的是汽车发动机的油量表,而当时航空发动机油箱并未加油。结果飞上天不一会就坠落下来,试飞员大难不死,但飞行汽车却没那么幸运,严重损毁。后来康维尔回收了部分残余零件,制造了第二架118型原型机,但康维尔随后发现公众对这样的飞行汽车热情远没有想象的高,市场前景虚无缥缈,于是果断地终结了该项目。

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试飞中的康维尔1181947年。

 

泰勒飞行汽车:技术成功,市场失败

尽管一直没能成为大众航空器,但对飞行汽车的追逐却从未停止。美国人穆尔顿•泰勒(Moulton Taylor)自1946年起就开始设计钻研飞行汽车,他在1949年完成的Aerocar飞行汽车采用了一些新理念,如可折叠机翼,一个成年人只需要5分钟就能完成从汽车到飞机的转换。泰勒更为出色的设计在于使用同一台发动机作为公路行驶和空中飞行的两用动力。转换成飞机时,飞行员只要下车将机翼和尾翼装好,同时将发动机动力连接到螺旋桨上即可。试验中,Aerocar最大飞行速度达到了每小时176千米。

1956年泰勒拿到了民用航空器许可证,并开始联络厂家准备量产——他原以为自己能拉到至少500架订单。但后来发现订单严重不足,于是量产计划泡汤,最终泰勒的飞行汽车仅制造了6架。由于产量极少,如今留存下来的Aerocar都已成为弥足珍贵的航空收藏品。话说回来,以今天的眼光分析,泰勒Aerocar没能赢得市场的重要原因,可能还是因为人们认为开着一辆尾部拖着机翼和尾翼的飞行汽车在公路上不够“拉风”。

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这架1954年制造的泰勒Aerocar编号N101D,如今属于私营黄石航空公司,仍然能飞,目前估价125万美元。

 

链接:富尔顿的加法

1950年,富尔顿(Robert Fulton)的Airphibian成为首架取得民用航空管理局认证的飞行汽车。早在1945年,罗伯特•富尔顿就研制成功Airphibian,这种飞行汽车分为前后两部分,拆除了后部的机翼、后机身和尾翼后就是纯粹的汽车,加上这些东西,再在机头装上螺旋桨,就是飞机。1947521日首架生产原型机进行了试飞

飞行时巡航速度180千米/小时,技术上算是成功的。但市场不认可这种东西,一方面转换相当费事,一个人很难搞定,另一方面由于重量过大,飞行性能不佳。

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富尔顿的Airphibian也输在了转换麻烦和性能平庸上

 

AVE Mizar:害死设计师

1973年先进车辆工程公司(AVE)推出的Mizar飞行汽车设计思路更为简单,直接将一架赛斯纳“天空大师”的后半段和一辆福特“花斑马”轿车组合起来。飞机的前置发动机被拆掉移到后部,留下前机身框架与轿车连接。AVE原本打算取得订单后再专门制造机身部分,原型机部分算是暂借赛斯纳的部件。

Mizar仍然拥有汽车发动机和航空发动机两套动力系统,设计师试图同时使用它们来完成起飞,这样将显著缩短滑跑距离。一旦升空,汽车发动机将关闭,航空发动机负责飞行。在降落时,4个车轮上的刹车系统可帮助Mizar160米内停住。

1973年中,AVE已经制造了两架原型机,一架用于静态展示,另一架则安装了Teledyne Continental Motors公司210马力(160千瓦)活塞发动机,在197358日公开展示。随后进行了一系列滑跑试验,接着是飞行测试。AVE宣称当时FAA认证试飞已经开始,另有三架已经开始制造。AVE希望能在1974年投产Mizar,当时公布的单价是18 30029 000美元。

1973826日,加利福尼亚的飞行测试中,Mizar起飞后不久,右侧机翼连接撑杆突然脱落,由于害怕转弯会直接扯掉机翼,试飞员不敢转弯,直接驾机迫降在一片大豆地里。然后又驾驶几乎完好无损的飞机从公路返回。1973911日的试飞就没那么好运气了。这次右侧机翼连接部分再次脱落,Mizar的设计者兼试飞员斯莫林斯基试图驾机转弯返航,但机翼向上折起,无法提供升力,飞机坠毁,斯莫林斯基及其助手不幸丧生。

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AVE Mizar的简单附加式设计加上制造技术不过关,最终害死了设计师斯莫林斯基。

事后调查显示,Mizar设计不够合理,重量过大,部件组合间隙过大,且焊接部位强度不足,这些因素导致了坠机发生。斯莫林斯基死后,Mizar项目也随之告终,即便该机能修改完善,恐怕也市场也难以接受害死了设计师的飞行汽车。

 

穆勒飞行汽车:钱烧完了,车还没好

保罗•穆勒(Paul Moller)的Skycar虽然名字里有个“汽车”,但实际上它与传统的飞行汽车已经拉开了些许距离。Skycar设计的独特之处,在于它不像过去的飞行汽车那样拥有车轮。实际上,它也并非主要作为公路交通工具出现的,穆勒希望这种能够垂直起降的飞行器能像当年的轿车一样走进千家万户,成为新时代的家用交通工具。Skycar采用涵道风扇作为动力,以典型的Skycar M400为例,它可载4人,安装4台推进涵道风扇,可以垂直起飞,升空涵道风扇转向转入水平飞行。M400的动力也是专门研制的转子活塞发动机,设计最大速度可达500千米/小时,航程超过1 000千米。但迄今为止,穆勒仍然没能完成Skycar的全部试飞工作,即便成功,Skycar的价格可能也是市场化的绊脚石——M400预计售价50万美元,虽然穆勒声称随着产量增加,单价有望降至6万至8万美元,但这一预言值得怀疑。如今穆勒除了要应付各种技术完善问题,更重要的是解决钱的问题。在耗去三十多年光阴和近1亿美元之后,穆勒的公司已经很难再吸引到投资,后续开发工作已经难以为继。

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穆勒的Skycar系列的吸引力正在迅速消退,根本原因在于穆勒的公司已经陷入经济困境。

 

PAL-V:荷兰人的靠谱方案

荷兰PAL-V公司推出的PAL-V2012年进行了成功试飞。从技术上看,PAL-V比较成熟,它采用了旋翼机设计构型,利用后部的螺旋桨推进器和上部的自由旋翼升空飞行。说到底,荷兰人的创意并非新奇,这不过就是标准的旋翼机,唯一的不同是,这架旋翼机的机体更像是运动摩托车,平时它的旋翼可以折叠到后方,而后部的垂直安定面和尾撑可以收拢,地面行驶时,螺旋桨推进器和主旋翼保持不动,发动机的动力传给车轮,此时PAL-V就像是一辆三轮两座竞速摩托车。展开尾撑和旋翼,把发动机动力切换到推进式螺旋桨上,PAL-V只要滑跑165米就能升空,最大起飞重量910千克。它最大飞行速度为180千米/小时,航程在350500千米之间,公路行驶里程1 200千米。PAL-V使用普通汽油作为动力,未来也会推出使用生物柴油和生物乙醇的型号,该机操作简单,只要2030小时训练就能取得驾驶资质。PAL-V的价格也不便宜,大约300 000美元。如今PAL-V也在面临资金问题,在广泛吸纳投资者,以便筹集足够的资金完成开发和市场运营。

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展开尾撑和旋翼滑跑升空的PAL-V











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