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碳纤维“飞行车”即将亮相2020东京奥运会

所属分类:行业动态 | 浏览次数:0 | 发布日期:2017-05-05 17:20:59

 
1984年洛杉矶奥运会开幕式上,一位“火箭飞人”背着小型喷气式推进飞行装置从天而降,飞到了开幕式的会场。这种个人用喷气式飞行器因安全性和成本的问题没有得到普及,不过人在空中自由飞翔的情景震惊了全场,让观众对技术的进步充满梦想。
 
“在2020年东京奥运会上,我们将让全世界看到这个梦想的实现”,某大型车企的工程师中村翼充满热情地说道。以中村为核心的汽车工程师团队“CARTIVATOR”正在开发的,是个人可以利用的飞行汽车“SkyDrive”。目标是在东京奥运会举办之前实现产品化,在开幕式上进行载人飞行。
 
SkyDrive目前正在开发中,2015年6月,在面向风险公司创业者的活动“Infinity Ventures Summit(IVS)”上,CARTIVATOR首次公开演示了实物五分之一大小的试制品的飞行场景,受到了会场的关注,在围绕新业务开展的IVS竞赛中还获了奖。
动漫中经常能见到飞行车,但现实中却没有普及。问题在于尺寸和操作难度
  
以欧洲和美国等海外为中心,也有推进飞行车开发的企业,但主要是将飞机或直升机改造成汽车。因此,受飞机的巨大机翼或直升机螺旋桨的阻碍,无法在公路上起飞。而且需要特殊的驾驶执照,操作也很困难,普通人利用难度较高。
 
类似最近的无人飞行器,但可载人
 
而CARTIVATOR想把SkyDrive打造成一款单座、轻量、无需特殊操作和飞行执照的汽车。设想价格约为500万日元,目标是远远低于此前研发的2000万~3000万日元的飞行车。如果能实现实用化,“将成为全球首款在公路上行驶时从技术上讲可以直接起飞的飞行车”。
 
SkyDrive配备三个用于地面行驶的轮胎,四角安装了飞行用螺旋桨,分别利用各自配备的电动机驱动。就像是在长方形的无人飞行器上,安装了车轮和载人座舱。电力源采用的是一块锂离子电池。SkyDrive计划通过控制电机的转数,实现在10~20m高处飞行。不但能像目前的无人机那样垂直起飞,还可以像飞机那样在地面滑行后平稳起飞。
 
SkyDrive地面行驶和飞行的时速均设想控制在在100~150km/h。目标续航里程方面,地面行驶时为50km,仅飞行的话约为5km。目前正在讨论采用驾驶员可以不利用方向盘,而是通过移动身体重心来控制机体的方式。例如,重心前倾时,降低前方两个螺旋桨的转速,让机体向前倾斜着前进。
  
作为SkyDrive最初的用途,中村设想的是作为救护车等紧急车辆。优点是“即使堵车,也能迅速飞到患者身边”。另外,还可以在普通汽车不方便行驶的沙漠和海上作为移动工具使用。这样的话,在道路和隧道等交通基础设施不完善的地方也能移动,中村充满期待地说,“以基础设施为前提的城市交通状态也许会发生改变”。
  
今年31岁的中村是大家公认的汽车发烧友。从庆应义塾大学研究生院理工学研究科毕业后,中村以工程师的身份进入某大型车企。但他很快就发现,以年轻人为中心的“去汽车化”现象越来越严重。着手开发SkyDrive就是因为“想制造一款能吸引年轻人和孩子的、有梦想的交通工具”。
  
而三项现有技术给中村带来了开发灵感。这三项技术分别是单座小型纯电动汽车、无人机和可通过移动身体重心控制的站乘式电动二轮车“赛格威”。中村打算在利用电池驱动的轻量小型汽车上,安装与无人机相同的螺旋桨,实现飞行功能。如果能像赛格威那样通过移动身体重心直观操作,将制造出史无前例的飞行车。
  
这个想法得到了中村所在汽车公司的年轻工程师、设计师乃至营业、采购和法律方面负责人的赞同。此外,大型汽车零部件厂商的工程师及软件公司的数据管理专家等也非常支持,于是在2012年,CARTIVATOR正式成立。现在,它在开发中还得到了德岛大学和名古屋大学等的技术支持。
  
“虽然以前没想过制造能载人的无人机,但在技术上是完全可行的。实现载人飞行时我想最先体验一下”,为机体的设计和控制技术提供协助的德岛大学工学部副教授三轮昌史说道。
 
采用碳纤维实现轻量化
 
不过,SkyDrive要想走向实用,还有几个困难要克服。中村表示,“飞行中会受到风的影响等,有很多仅凭汽车开发的拓展技术难以解决的课题”。
  
无人机的体积越大越难控制。人坐上去容易重心不稳,因此需要更加精密的机体控制技术。
  
比如,需要安装多个检测倾斜和动作的传感器,随时掌握机体在空中的姿态变化,检测出当前姿态与稳定姿态之间的差别,以千分之一秒为单位调节各螺旋桨的转速。
  
此外,必须采取提高安全性的措施。虽然机身体积小,但坠落的话也可能酿成严重事故。为了保证在飞行过程中撞到鸟等导致部分螺旋桨发生故障后也能够继续飞行,打算安装备用螺旋桨,为了避免坠机时酿成严重事故,还考虑在机体下部配备气囊。
  
不过,装备越多重量就会越重,不但难以控制,续航里程也会缩短。中村称,“SkyDrive的重量至少要降到普通汽车的十分之一左右”。因此,还计划采用重量比铁板轻的碳纤维增强树脂基复合材料制造车体。
  
资金方面也存在问题。载人飞机的开发需要上亿的资金。目前,由于CARTIVATOR的定位是公司外部的志愿者团体,所以很难筹集到大量资金。因此,中村利用了互联网众筹获得了一定的资金。但今后还要接受企业的支援或者通过基金等筹资,以确保足够的开发经费。

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