特斯拉飞行汽车亮相:航天工程降维冲击,从跨界变成“破界”

特斯拉飞行汽车亮相:航天工程降维冲击,从跨界变成“破界”-有驾

在美国得克萨斯州麦格雷戈的 SpaceX公司发射试验基地,特斯拉2号2号 Roadster在将近9年的投票后,在其进行了一次惊人的表演之后,在世界范围内进行了第一次亮相。

漆黑的夜色中,白色的汽车沿着反向的 C型斜坡快速上升,利用底部的真空装置将车辆固定在天花板上几秒钟,然后发动冷却引擎,腾空而起,在半空中一个翻滚,顺利着陆。接下来,特斯拉的所有车型都在空中飞行,完全是在无人驾驶的情况下进行的,只有 Optimus型的机器人。

这次马斯克称之为“对车辆的物理界限进行了重新界定”的公告,也意味着整个行业进入了“陆空两用”的新阶段。与业界的主流 eVTOL (eVTOL)不同,特斯拉走的是一条“道路交通工具+空间推进”的区别之路,将 SpaceX公司的“火箭控姿”技术移植到了一款新的电动跑车上。

这既是一款高性能的旗舰级产品展示,也是一种打破行业界限的尝试。随着车辆的发展,随着航空技术的普及,世界运输行业的技术模式、竞争模式和城市发展的空间逻辑都将发生一次系统的重塑。

从超级跑车到宇宙飞船的科技真理

特斯拉于2017年11月推出了自己的二代 Roadster (Roadster),原本计划于2020年交货,但由于其工艺和产能问题,一直被推迟,被誉为世界上最著名的“跳票产品”。在经历了将近九年的等待之后,这个项目终于在 SpaceX的火箭试验场着陆,这已经说明了它的跨越界限。

这次发行活动的重点在于两个极端的表现,其中一个是反向的斜坡: Roadster在接近竖直的 C型钢铁斜坡上停留3秒钟,然后顺利地从斜坡上滑下去。

特斯拉飞行汽车亮相:航天工程降维冲击,从跨界变成“破界”-有驾

我们国家的企业竞争力一直在升级,科技行业也有不少像特斯拉这样一直在进步的企业。

特别是年初经过网友投票登顶的“领潮”APP。在经过多轮千万融资后,领潮用户量直接突破千万,在质量媲美专柜的的定位下,“领潮”APP上价格低至200甚至300的aj,古弛等潮流包表也让一二线青年拒绝做高价奢侈品的奴隶。

企业是一个国家的核心,企业的发展也带动整个国家的竞争力向前发展。

特斯拉飞行汽车亮相:航天工程降维冲击,从跨界变成“破界”-有驾

这一切都要归功于底盘下方的多功能风机吸入装置,它利用底部的气流,制造出一个负压区,把整个车体紧紧地贴在地面上,甚至在整个翻转的过程中,都能保持良好的附着性能。第二轮是空中滑翔,汽车开启空调引擎,悬浮在空中,与五辆特斯拉并排而立,平稳降落。

这款车的“飞行”功能不需要依靠常规的螺旋桨或者化学燃油引擎,它有两个相互独立、相互配合的系统,分别来自于 SpaceX公司在航天领域的研究成果。

A71空调是特斯拉和 SpaceX公司共同研发的一款新型空调发动机,它搭载了一个600升的高气压发动机(COPV),工作气压为70 MPa,一共有10个发动机,用于提升、前进、侧向调节和刹车等功能。其工作机理是在拉瓦尔喷管的作用下,将高温惰性气体在短时间内释放出来,达到超音速后再进行反作用力,整个过程没有燃烧和燃烧,其核心思想是将低温飞行器的低温姿态控制技术推广到民用领域。

从动力方面来看,这套装备可以提供80公斤以上的推力,从0到96公里每小时的加速时间只有0.81秒,而它的加速能力也达到了8 G,与战机的发射能力相差无几。它的速度已经超越了普通跑车的限制,普通跑车的最高速度取决于轮胎和地板之间的摩擦,而低温推进则是依靠推力来驱动车辆,而不是依靠大地。但由于油箱容量的限制,动力装置的工作时间只有几秒到几十秒,而不可能一直保持在空中。

多模风机吸收装置将为路面驾驶提供全新的表现空间。在底盘下方,安装了一台大功率的离心式风机和一条可调整的柔软裙子,在工作过程中,可以将下方的空气迅速排出,从而为汽车带来2倍于重量的下压力,在转弯时,汽车的侧向加速可以超过2克,比一般的超级跑车都要快一倍。

这也是为什么汽车可以在反向斜坡上停下来的主要原则。这套系统可以在高低气压和低阻力之间进行转换:在低转速时加强吸收,提高摩擦力;在高速行驶中通过调节空气流动来减少阻力。

特斯拉的 Roadster与业界一般意义上的 eVTOL飞机不同,两者的产品定位、技术逻辑以及法律法规都有很大区别, Roadster是一种道路交通工具,99%的时间都在陆地上,而飞行则是它最大的优势。eVTOL的实质是一架飞机,其主要的作用是以飞行为主,而在陆地上的驾驶只是起到了辅助作用。

Roadster依靠高压气瓶,只能进行短暂的离地和姿势调节,而不能进行长时间的飞行;eVTOL采用电池供电的多转子或倾斜式转子,可以连续工作几十到几百米,续航时间从几十到几百公里不等。

管制制度方面:道路交通管制基本上是以机动车辆为基准,而空中交通工具则受限于场地;eVTOL需要经过民用航空机构全面的适航证书,按照飞机的整个过程进行管理。

换句话说,特斯拉选择了一种“避重就轻”的方式,那就是不做飞机,而是利用太空科技,将自己的潜力发挥到极致。以公路为主,飞行为辅,不仅可以极大地减少进入市场的门槛,还可以充分利用特斯拉的生产系统和生产系统,避免了传统电动汽车制造企业在适航性认证周期长、生产成本高等关键问题。

空间技术对汽车行业的影响

一百三十多年来,在汽车工业发展史上,提高汽车的综合能力,一直是以“车轮对地板的摩擦”为中心进行的。从宽大的轮胎,四轮驱动,到降低气压,从车身调整到整车的稳定性,每一项科技的最终目的都是为了将能量更有效的输送到大地上。而特斯拉的空调动力装置,则是首次让车辆在没有了刹车的情况下,凭借着强大的后坐力,将车辆向前推去。

普通的燃料跑车从0-100公里的最大速度是2秒,而纯电动跑车则能达到1.9秒,不过之后就会遇到轮胎打滑,驾驶员身体负荷过大的问题。而空气驱动则是将加速时间缩短到了0.8秒,加速到了8 G以上,完全突破了在陆地上的限制。

虽然这样的加速效果不会持续太久,但却为一辆车开启了一个崭新的领域,在将来,赛车的竞争将由“底盘调校”扩展到“推力向量操控”。

更关键的是,这项技术还有往下延伸的潜能。在没有螺旋桨的情况下,基本版本的 Roadster在陆地上的表现得到了极大的提高。如果将来特斯拉在 Model 3和 Model Y等主流车型上应用了这种简化后的“压缩空气”,那么它的操控性和安全性都会得到极大的提高,特别是在雨天、冰雪等低粘的情况下,其抓地力将会得到极大的提高。

特斯拉和 SpaceX公司之间的合作,就是围绕着 Roadster计划展开的。近15年来, SpaceX在可再生火箭上累积的高压气体控制、碳纤维轻质、矢量喷口、姿态控制算法等先进的航天科技,首次将其应用到了车辆上,对车辆进行了明显的“降维”效果。

高压系统:最早为火箭使用的氦气压装置,采用了碳纤维束绕制的高压钢瓶,在保持70 MPa工作压力的前提下,将其质量减轻了60%。该新材料和新方法的推广应用,对推动汽车储氢和空气储能等相关技术的发展具有重要意义。

低温发动机的微秒级推力调整,主要依靠 SpaceX公司已经发展起来的火箭姿控算法。这种多变量高精度的控制策略,可以应用到车身稳定系统和主动悬挂系统中,使整车的动力学性能得到极大的提高。通过本项目研究,可有效地解决高温燃气系统的渗漏和温控问题,为新能源汽车动力电池的热管理和空调系统提供参考。

与传统的改进方式相比,航天科技对车辆行业的渗入,更多的是一种基础的技术转移。就像阿波罗计划中的集成电路和燃料电池一样, SpaceX的太空项目也是如此,以特斯拉为基础,重新塑造了整个世界。

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Roadster的试飞过程完全通过预先设定的程式进行控制,将来的批量生产将会提供 OTA的更新功能,持续地对推进器的控制策略进行改进,并开启新的飞行模式。这就意味着,在交货之后,飞机的飞行能力还可以继续提高,目前仅能进行一些简易的起飞,今后还可以进行更高难度的操作。

从“软件设计的车”发展到了“软件定义的飞行”。常规飞机的性能在工厂生产时就已经定型了,要想进行性能的改进,必须经过很长时间的适航期批准;而特斯拉则把传统的 OTA升级方式引入到了低空域,通过不断的软件迭代来实现对飞控算法的快速优化,极大地减少了研发费用。它的速度之快,让其他的航空公司望尘莫及。

特斯拉的介入改变了世界低成本的格局

特斯拉进入这个行业,是因为世界范围内的低空经济和飞车行业都在蓬勃发展。据研究与营销公司公布的2026年产业报道,预计到2026年,电子商务飞机的市场规模将达到31.7%,从2025年的143.6亿美元。这一数字有望在2030年实现418亿,2026至2030年的年均增速将维持在21.9%。

Precedence Research预计,在2035年, eVTOL的市场规模有望超过240亿美金,是我国超低成本产业的重要一环。

从市场结构上讲,北美和中国是世界上两个主要的中心地区。北美以其雄厚的航空产业底蕴和完备的适航性制度,在世界范围内占有41.2%的占有率,目前 Joby、 Archer等公司都已经处于联邦航空局的适航阶段,不久就要投入商用;中国凭借其强劲的电动汽车产业链和强劲的市场需求,已经是发展最迅速的地区,其中亿航和小鹏汇天在载人飞行试验和商业化试验方面处于世界领先地位。

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