|“采访新基础设施”
采访|丁广生
整理|花园
高安全性、高能效、低噪音、低成本是飞行汽车的主要课题，也是其未来发展的关键。
本次《网易科技关于新基础设施的访谈》就飞行汽车发展及关键技术的话题采访了张阳军教授，并与他进行了深入交流。张阳军，清华大学车辆与运载学院教授，特聘教授，教育部长江学者，清华大学特种车辆与动力研究所所长，汽车安全与节能国家重点实验室常务副主任，清华大学通用航空空技术研究中心主任，中国电力联合会中国空新能源与动力专委会主任。张阳军教授因其在飞行汽车方面的研究工作，于2019年获得莱特兄弟奖章，这是该奖章自1927年设立以来，中国首位获奖者。
飞行作为一种面向城市交通空和未来立体智慧出行的交通工具，其发展有两大核心驱动力。第一个是从根本上解决城市地面交通拥堵的需求牵引；二是对新能源汽车技术发展的推动——车辆电动化、智能化技术水平的提升为飞行汽车的发展奠定了技术和产业基础。
在需求端，解决城市地面交通拥堵问题是飞行汽车的历史使命，这也意味着它孕育了一个巨大的商业市场。在技术方面，新能源汽车的发展极大地促进了车辆电动化的技术水平，降低了成本，为飞行汽车的发展奠定了产业基础。
张阳军教授认为，未来所有的汽车都会飞起来，高安全性、低噪音、高效率是前提。直升机的经济性难以满足大规模使用时控制车辆成本的要求。汽车的大规模发展必须实现低成本，因此其生产和供应链应充分利用汽车工业。
根据张阳军教授的预测，2020-2030年，飞行汽车将开启城市的交通时代空；2030-2050年，将逐步进入飞行汽车商业化运营时代；2050年后，将实现立体智能城市交通，飞行汽车将在空具备飞行和地面行驶功能。
“安全”是交通运输发展的第一前提，安全也是张阳军教授在访谈中提到最多的一个词。“飞行器发展的最大挑战在于低空复杂瞬态气象环境对飞行安全的影响。要解决这个问题，首先要实现对低空气象环境信息的感知，而这个“感知”比汽车对交通流量的感知要困难得多，数据量也大得多。"
张阳军教授告诉《新基础设施访谈》，飞行汽车的性能主要涉及垂直起降平台配置、低空飞行智能驾驶和新能源推进三个技术领域。新能源的低功率重量比和安全性是当前飞行器性能研发面临的主要问题和技术挑战。
张阳军教授在采访中也指出:“在飞行汽车发展的初期，比较好的应用场景是物流运输，这为载人运输打下了很好的基础”。
以下是张阳君教授的第一人称叙述:
1.什么是飞行汽车？
飞行汽车的传统概念是汽车“会飞”。现代飞行汽车的概念已经扩展为面向城市交通空和未来立体智慧出行的交通工具，面向城市交通空的电动垂直起降飞行器电动垂直起降将是飞行汽车发展的重要阶段。
从历史渊源看，1886年人类有了汽车，1903年莱特兄弟飞上了天。基于汽车活塞发动机，我们实现了人类飞行的梦想。自从汽车和飞机出现后，人们实际上已经开始探索汽车和飞机的结合。1917年，在北美航展空上，就有将机翼与车身结合的尝试，我们一般称之为飞行汽车历史上的第一步。
lt莱特兄弟飞行器一号的首次飞行>:
如今，汽车电气化和智能化技术的发展为航空空电气化和智能化技术的发展奠定了良好的基础，使航空空飞机的设计发生了革命性的变化。基于电气化技术的垂直起降飞行器EVTOL，可实现分布式推进，安全性大幅提升，有效降低噪音和成本；智能技术的应用不仅可以提高电动垂直起降的安全性，还可以在电动垂直起降的大规模普及应用中有效减少飞行驾驶的瓶颈和障碍。
因此，飞行汽车是航空空与汽车跨界融合发展的结合点，是航空空技术电气化、智能化发展的必然，未来将与空融合。很多人说现在的城市交通电动垂直起降空不具备地面行驶的属性。为什么叫飞行汽车？！个人认为这主要基于两个原因:第一个原因是城市空的交通规模会比传统的通用航空空大1到2个数量级。称之为“飞行汽车”可以让人们将其与传统的通用航空空区分开来，体现出“新导航”的大规模第二个原因是，从城市交通空的发展来看，未来城市交通空将与地面交通融合，实现三维智能出行，即未来的电动垂直起降也将具备地面驾驶功能，现在的电动垂直起降飞行汽车是未来飞行汽车发展的重要历史阶段。未来，飞行汽车的地面驾驶属性将得到实现和加强，人类将在全新的智能出行交通系统下回归并实现“飞行”汽车的梦想。
从汽车的发展来看，汽车电动化、智能化之后的下一步是什么？是地空的融合，也就是未来的汽车会“飞”。我们正在步入电动汽车时代，我们即将迎来智能汽车时代。陆地空一体化飞行汽车时代，将是汽车电动化、智能化之后的必然发展结果。
汽车是汽车与航空空电动化、智能化跨界融合的结合点和创新载体，将引领汽车与航空空的新发展。
2.安全是最重要的问题。
lt交通的一个最大特点一定是规模和普及。图为飞行汽车漫画>:
汽车作为城市空交通和未来立体智慧出行的交通工具，应满足“高”、“低”、“大”三个基本性能要求。
汽车的飞行性能主要涉及三个技术领域:垂直起降平台的配置、低空飞行中的智能驾驶、新能源推进。目前对飞行车辆性能的技术研究主要集中在垂直起降平台的配置和低空飞行智能驾驶。对飞行汽车新能源动力的研究很少，主要是基于现有的新能源动力技术和产品进行车辆选型、系统集成和应用。
新能源的低功率重量比导致飞行汽车的有效载荷低，航程短。新能源的应用还会带来新的航空空安全问题，如电气安全、热安全、氢安全等。新能源的低功率重量比和安全性是当前飞行器性能研发面临的主要问题和技术挑战。
汽车的安全性是一个极其重要的问题，也是我们最关心的问题。与电动汽车不同，飞行汽车对电池和电机的可靠性和安全性要求更高。目前人们更多关注的可能是电力系统的低功率重量比，导致飞行汽车的载重低，航程短，但安全问题更重要。由于电气化对于航海空来说是一个全新的领域，目前应该说对电机、电池等关键部件以及电气化系统的安全设计和适航研究非常缺乏，现有的电气化系统要满足航海法规的安全要求还需要做大量的工作。
我在各种场合都强调过，飞行汽车一定要有很高的安全性。Low 空飞行安全是飞行汽车性能的核心。正如智能汽车具有减少车祸的潜力一样，low 空飞行智能驾驶技术将有效提高飞行汽车的安全性。优步的城市交通白皮书空认为，飞行汽车将比传统汽车更安全，通用飞机每乘客公里的死亡率是私人驾驶车辆的两倍。通过分布式推进和辅助智能驾驶，飞行汽车可以将这一比例降低到通用飞机的至少1/4，即飞行汽车的安全性可以提高到私人驾驶车辆的2倍。
汽车在起飞和降落时会接近地面、建筑物和人。虽然可能存在空域限制，需要注意其他飞行汽车或低空飞行器，但总体来说，飞行汽车低空飞行智能驾驶技术面临的障碍环境并没有地面行驶汽车那么复杂。但是气象环境会严重影响低空飞行的安全。与智能汽车的无人驾驶技术一样，飞行汽车在低空飞行中的智能驾驶功能主要包括感知、决策和控制三个部分。对低空气象环境的感知、决策和控制，并且在遇到不确定性或错误时，飞行汽车不能像地面汽车一样停在路边，必须提供短时恢复模式，保证安全着陆和停车。这是飞行汽车low 空智能驾驶技术面临的最重要的挑战。
要想飞入城市，实现大规模应用，除了安全之外的另一个重要前提就是要有低噪音。第三，高效率是满足大众出行的经济要求所必需的。最后，要有低成本，大型车辆一定要做到低成本。依托汽车行业的技术基础、设计思路和供应链，将有效降低飞行汽车的制造和使用成本。
3.现在的关键不是载人而是后勤。
我们说飞行汽车作为城市空交通的新型交通工具，已经进入了一个新的发展阶段。但总的来说，飞行汽车的发展还处于从研究探索到商业应用的早期阶段。飞行汽车作为一种新型交通工具投入使用，涉及飞行汽车的设计制造、适航审定、城市管理和低空空域管理。要研究制定相应的法律法规、标准规范和监管制度。
飞行汽车的发展需要建立相应的生态。飞行汽车的开发应用生态如何建立？个人认为飞行汽车的应用应该先载货再载人，即使有规则等诸多瓶颈。是目前物流车示范应用的最佳场景，可以实现规模化应用，同时对安全性的要求也比较低。在物流应用过程中积累的数据和经验，将为提高飞行汽车的安全性提供重要基础。载人示范应用，从应急救援等特殊领域入手，进而走向大众交通领域，可能是更合适的载人示范应用方式。
lt电动车辆电池组>:
4.关于飞行汽车的未来发展和想象。
从20世纪开始，一百多年对飞行汽车的实践和探索，通过汽车和飞机的结合，设计出既有地面行驶功能，又有空飞行功能的汽车。现阶段，让汽车“飞”起来主要是基于人类飞天梦的动机。
21世纪，交通拥堵已经成为各大城市的普遍问题。修建高架道路、地下隧道等传统措施已经难以有效解决城市拥堵中交通流的网络效应，迫切需要利用城市3D 空域来缓解地面交通拥堵问题。电力推进、智能驾驶、通信网络技术的发展，为空城市交通的发展奠定了良好的技术基础。飞行作为城市交通空的新型交通工具，从最初个人梦想家的小范围实践，发展到导航空和汽车两大领域的关注焦点，受到资本市场和新兴科技公司的关注。同时，飞行也是发展新能源航空空的重要抓手和突破口。
在不久的将来，汽车飞行的重点是空中型交通的商业示范运营。预计2030年左右，我们将迎来城市空中等交通时代。这一时期的技术和应用场景优先支持空中飞行汽车的飞行功能属性，突出飞行模式的优势。随着汽车和航空的机动化和智能化技术空的跨界渗透和融合发展，以及智能交通设施的不断发展和完善，未来飞行汽车的地面运行功能属性必将得到实现和强化。未来，2050年左右，所有汽车都会飞起来，实现三维智能出行。人类将在全新的智能交通系统下回归并实现“飞行”汽车的梦想。
(完)
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