飞行汽车背后的技术

  飞行汽车需要具备高单位体积内的包含的能量和高功率密度的电池。例如小鹏汇天的旅航者X2采用了400V飞行汽车电池系统，该系统的高能高功电池系统集成效率高达75%，持续放电功率密度达到1.5kW/kg，这一水平在飞行汽车行业中处于领头羊，是电动汽车放电功率水平的1.5 - 3倍。

  电池管理系统至关重要。旅航者X2的BMS采用了创新的1+4管理架构，实现多并&高压电池系统的并入切出、能量管理、安全监控及诊断等关键功能，并且有保姆式电池温度监控，每两只电芯都由一颗温度传感器进行实时监控，温度监控覆盖率达到行业领先的50%。

  为确保电池在全工况和全生命周期内稳定工作，采用如低功耗主动风冷技术。旅航者X2电池风扇进行了交叉分组，并增设了风扇保险盒，每组风扇都加入保险熔丝，有很大成效避免因单路风扇供电失效引发的电池过热问题。

  例如旅航者X2搭载的400V高功率风冷电驱系统，采用国内首个峰值功率达到50kW的风冷电驱技术，电机采用无刷外转子结构，最大扭矩高达200N.M。

  电驱系统的散热技术影响其性能，旅航者X2的电控系统采用均热板辅助散热技术，为电驱系统提供更大的功率输出能力。

  旅航者X2采用分布式动力布局，电池包和电机在物理位置上相互区隔，即便单一部件出现一些明显的异常问题，不可能影响其他部件正常工作，可确保飞行汽车安全降落。

  海鸥科技的海鸥EAGLE - 212飞行汽车搭载全自动驾驶技术。在飞行汽车的运行过程中，全自动驾驶技术可以在一定程度上完成精准的航线规划、避障等功能，提高飞行的安全性和效率。

  海鸥科技已获批智能飞控系统技术发明专利等多项知识产权。这一系统能够对飞行汽车的飞行姿态、速度、高度等进行精确控制，保证飞行的稳定性。例如在空中可能遇到气流干扰时，智能飞控系统能及时作出调整飞行姿态以保持平稳飞行。

  许多飞行汽车采用轻质化材料和结构设计以减轻重量，提高飞行性能。例如高强度钢、铝镁合金及复合材料等是重要的应用方向。部分飞行汽车的机体采用轻质化结构设计，在保证强度的同时减轻重量，以此来降低飞行时的能耗，提高航时性能和载荷能力。

  海鸥EAGLE - 212飞行汽车采用模块化设计思路，分为自主垂直起降飞行器模块、智能操控座舱模块和地面无人驾驶模块三个独立模块的分体式构型。这种分体式组合重构方案，能充分的发挥近地飞行器与地面行驶底盘各自优点，可实现人员、货物空地转运的无缝衔接，具备更大灵活性。

  海鸥科技自研的航电系统包含先进的宇航芯片和航空计算机平台等。其中宇航芯片具备高性能、高可靠性等特点，能快速处理飞行过程中的大量数据，如飞行参数采集、传感器信息处理等。航空计算机平台为飞行汽车的整体运行提供计算支持，保障飞行汽车各个系统的协同工作。

  数据链技术确保飞行汽车在空中飞行时与地面控制中心或别的设备之间的通信，传输飞行状态、导航信息等重要数据。飞行参数采集及记录仪能够实时记录飞行汽车的各项参数，如速度、高度、发动机状态等，为飞行性能分析、故障诊断和事故调查等提供依据。

  自汽车和飞机发明后的100多年间，人们就一直试图将两者的功能结合起来，设计出同时具备地面行驶和空中飞行功能的汽车。1917年，飞行汽车之父柯蒂斯（Curtis）尝试研制人类第一款飞行汽车，1939年泰勒·霍华德（TaylorHoward）设计并制造了第一辆具备可拆卸机翼的飞行汽车原型，但这些早期的飞行汽车结构较为复杂，使用场景受限，更多是飞行梦想家的小范围实践。

  在这一阶段，由于受到当时技术水平的限制，如发动机技术、材料技术等还不够先进，飞行汽车的发展进展缓慢，主要停留在概念探索和初步设计尝试阶段。没形成较为成熟的产品，也没有办法进行大规模的商业化推广。

  传统飞行汽车多是汽车和飞机的简单组合，其结构较为复杂，导致重量较大，对动力系统要求很高，当时的发动机技术难以满足其需求。例如早期的飞行汽车往往采用燃油发动机，功率不足且燃油效率低，限制了飞行汽车的航程和载荷能力。

  在控制方面，传统飞行汽车在飞行过程中的操控复杂，要专业的飞行员做相关操作，难以实现普及化的民用。而且在转换形态（从陆地行驶转换为飞行等）时，操作繁琐且耗费时间，这也限制了其实际应用场景的拓展。

  1991年第一款垂直起降飞行汽车问世，给飞行汽车的发展带来新的思路。2016年，优步（Uber）公司发布了《快速飞入城市空中交通白皮书》，电动垂直起降飞行器（eVTOL）正式成为空中出租车的主要形式。eVTOL以电力为动力来源，不需要专门的跑道，能轻松实现垂直起降和空中悬停，这一技术突破是飞行汽车发展史上的重要里程碑。

  电动垂直起降飞行器的出现得益于多个技术领域的发展。在电池技术方面，近年来锂电池技术的发展，使得电池单位体积内的包含的能量提高、成本降低，能够为eVTOL提供相对可靠的电源。在电机和电控技术方面，高效电机和先进的电控系统能够将电能高效地转化为动力，实现垂直起降和飞行控制。

  在eVTOL的基础上，飞行汽车的类型逐渐多元化。目前有不同结构和功能特点的飞行汽车被研发出来。例如从结构上看，有单独的陆空两栖型飞行汽车，如吉利收购的美国Terrafugia（太力）旗下的太力飞车Transition（TF - 1）在2019年首次获得美国FAA颁发的轻型运动类航空器适航证；也有侧重纯电动垂直起降功能类似eVTOL功能的飞行汽车，如亿航216在2023年取得全球首张适航证等。

  在技术融合方面，现代飞行汽车不断融合了无人驾驶、人工智能、新材料等新兴技术。例如飞行汽车的无人驾驶技术在持续不断的发展完善，结合先进的传感器和算法，飞行汽车能更智能地进行飞行控制。新材料的应用也在不断的提高飞行汽车的性能，如碳纤维等轻质高强度材料大范围的应用于机身制造，降低机身重量。

  在国际飞行汽车发展的大趋势下，中国也热情参加到飞行汽车的研发和探索当中。2016年CES国际消费类电子科技类产品展会上，广州亿航发布了其于2012年开始研发的亿航184载客无人机。这表明中国企业在飞行汽车领域开始早期布局，并且在电动垂直起降飞行器方面紧跟国际领先技术。

  中国在民用无人机产业领域已经处于世界领头羊，这个产业基础为飞行汽车的发展提供了良好的技术支撑，例如在无人机的飞控系统、电池管理技术等方面的经验可以被借鉴到飞行汽车的研发中。

  2022年，全球首款载人级两座智能分体式飞行汽车工程样车在重庆发布。2023年，中国民航局颁发首张飞行汽车型号合格证（TC证书），小鹏汇天也发布了陆地航母分体式飞行汽车和陆空一体式飞行汽车等成果。这显示出中国飞行汽车在研发技术、设计制造以及适航认证等方面取得了重要的本土性成就，在世界飞行汽车的发展格局中占了重要地位。

  飞行汽车需要在低空飞行，面临复杂的气象条件和地形环境。例如在城市低空飞行时，高楼大厦林立，气流复杂多变。临时出现的风切变、紊流等气象情况会影响飞行汽车的稳定性，如何确保飞行汽车在这些复杂环境下的安全性是一个挑战。

  飞行汽车大多要实现全无人驾驶以便大规模普及。目前的自动驾驶技术虽然在某些特定的程度上能够应对常规情况，但在应对突发紧急状况，如空中忽然出现不明障碍物、鸟类撞击等情况时，需要更先进的智能决策系统和快速反应能力来保障飞行安全，目前这方面的技术还不够完善。

  飞行汽车的底盘既要满足陆地行驶的需求，又不能对飞行时的升力、稳定性等造成负面影响。目前飞行汽车在这方面的技术突破较为困难，由于要搭载许多飞行相关的设备如电池、电机等，往往会加重底盘重量，已知飞行汽车升阻比小、底盘重会带来结构碰撞安全性差和低空飞行驾驶安全性问题，因此就需要优化底盘结构和布局，降低重心并提高车身整体的强度和安全性，但这需要在材料科学、机械设计等多领域技术协同创新下才能实现。

  目前应用于新能源汽车上的新能源系统能力和功率密度尚不能够满足飞行汽车要求。飞行汽车需要足够的动力来实现垂直起降、高速飞行和长航程飞行。现有的电池单位体积内的包含的能量尽管在逐步的提升，但与飞行汽车理想状态下的要求还有差距，导致飞行汽车载荷小、航程短，难以完全满足使用要求。

  发动机或者电机的功率输出有限。如飞行汽车在满载人员或者货物起飞时，需要瞬间较大的功率输出，在飞行过程中还需要持续稳定的动力供应，目前的动力系统在这方面还未达到理想的性能指标。

  飞行汽车的动力系统一旦在空中发生故障，后果将不堪设想。例如电池在飞行过程中假如慢慢的出现过热、短路等故障，可能会引起飞行汽车失去动力，造成坠机危险。所以要保证动力系统具有更高的可靠性，在复杂多变的飞行条件下能稳定运行。

  为了提高动力系统可靠性，除了硬件设备本身的质量保证，还需要可靠的监控系统。但是目前对于飞行汽车动力系统的实时监控，在预警准确性和故障排除能力上还有待提高。

  在追求车体轻量化的同时，需要确保车身材料强度满足碰撞安全性要求。使用轻质材料如铝镁合金和复合材料时，这些材料在受到冲击时的吸能和抗变形力需要重点研究。如果材料强度不足，可能在发生碰撞（无论是陆地行驶还是飞行中的轻微碰撞）时无法有效保护车内人员。

  如何将不同的材料合理组合使用在车体平台上也是一个难点。例如将碳纤维等高强度低重量材料与其他材料配合使用时，要考虑接口的连接工艺、热线胀系数等因素，以保证车体整体的结构完整性和性能稳定性。

  车体平台需要适应飞行汽车不同的工作状态，如陆行状态要良好的道路通过性，飞行状态需要较低的空气阻力和良好的气动布局。目前的车体平台设计在从陆行到飞行转换时，可能没办法快速、完美地适应两种状态的需求。例如，某些飞行汽车在展开飞行装置时可能会影响其在陆地上的外观尺寸方便性，或者在陆地行驶时可能会对飞行相关设备造成一定的隐蔽性磨损等问题。

  小鹏汇天在产品上经历了六代以上的迭代，产品形态包括EVTOL陆空两栖车在内的多种形态。这种多代产品的迭代研发过程，使其积累了丰富的技术和设计经验，能不断优化飞行汽车的各项性能。

  在动力系统技术方面表现出色。旅航者X2的动力系统技术处于行业领头羊，400V飞行汽车电池系统、400V高功率风冷电驱系统等有关技术在电池性能、电驱功率、系统安全性等方面都具有非常明显优势。例如其电池系统中的碳纤维电池壳体实现了单包和整机的轻量化，高能高功电池系统集成效率达75%，电驱系统采用的均热板辅助散热技术提高了系统的功率输出能力等。

  是全球首个获得世航三大通行证的EVTOL机型的制造商。这一成就表明其生产的飞行汽车在安全性、设计合理性等方面符合相关国际标准，体现了公司在飞行汽车整体研发技术、制造以及质量管理等方面达到较高的水平。

  亿航智能的飞行汽车产品如亿航216运行过程中，从起飞前的自检、到飞行过程中的导航定位、姿态控制以及与地面指挥中心的通信等环节，都有一套完整且可靠的技术体系支撑。其全自动驾驶技术、自主避障技术等为飞行的安全性和精确性提供了保障。

  是飞行汽车（eVTOL）领域的有突出贡献的公司，在低空领域通航整机设计研发、发动机制造、新材料开发应用和整机先进制造领域具备全球一马当先的优势。在整机设计研发方面，可以依据飞行汽车特殊的飞行和陆地行驶需求设计出合理的机身结构和布局。在发动机制造方面，能够给大家提供满足飞行汽车动力需求的高性能发动机。其新材料开发应用能够为减轻飞行汽车重量、提高机身强度等贡献力量，整机制作的完整过程中使用先进的制造工艺和质量控制体系保证产品的高品质。

  万丰奥威形成了汽车金属部件轻量化产业和通航飞机创新制造产业双引擎驱动发展的策略。这一战略有助于公司在飞行汽车的研发和制作的完整过程中充分整合汽车和航空领域的资源，例如汽车零部件制造中的工艺和材料优势可以被应用到飞行汽车的制造中，实现两个产业之间的协同发展和技术互补。

  截至2022年12月，已获批42项知识产权，包括智能飞控系统技术、智能监控指挥系统技术、快速分离组合技术等多项发明专利以及外观设计专利等。这些专利技术涵盖了飞行汽车的飞行控制、系统监控、模块化组合等关键领域，体现了公司在技术创新方面的成果。海鸥科技的智能飞控系统技术能够对飞行汽车的飞行姿态进行精确控制，快速分离组合技术有助于实现飞行模块和地面行驶模块的高效结合与分离，提高飞行汽车的使用灵活性。

  其研发的海鸥EAGLE - 212飞行汽车采用自动化驾驶技术和智能安全系统，包含两级降落伞自动保护装置、高安全智能电池管理系统、宇航级AI芯片等多项核心技术。还采用模块化设计思路的分体式构型，三个独立模块分别为自主垂直起降飞行器模块、智能操控座舱模块和地面无人驾驶模块，这种设计充分的发挥了近地飞行器与地面行驶底盘各自的优点，在城市低空交通运输、景区旅游观光、消防应急救援等多需求领域有较好的适用性和安全性保障。

  随着人工智能技术的持续不断的发展，飞行汽车的飞行控制管理系统将变得更智能。未来飞行控制管理系统不仅仅可以实现基本的飞行操作，如起飞、降落、巡航等，还能够对复杂气象条件和飞行环境进行智能感知和分析。例如，可以依据实时气流数据自动调整飞行姿态，提高飞行的安全性和舒适性。

  智能飞行控制管理系统还会与地面交通管理系统等实现更深度的融合。它能够接收来自地面交通管理部门的指令，如空中航线的调整、临时禁飞区的避让等信息，实现飞行汽车与整个交通体系的和谐共生。

  飞行汽车的无人驾驶功能将从目前的初步状态向更高级别发展。在未来，飞行汽车有望实现完全的无人驾驶，无需驾驶员干预就可以完成整个飞行过程。这需要更精确的传感器、更强大的算法以及更高级别的安全性认证。

  高级自动驾驶功能将包括更精准的导航定位。飞行汽车能够在高楼林立的城市空间中准确找到目的地，实现毫米级精确降落，同时在飞行过程中能够与其他飞行器精确保持安全距离，利用卫星导航、激光雷达、视觉识别等多种技术方法实现高精度定位和避障功能。

  为了延长飞行汽车的航程和提高载荷能力，研发更高单位体积内的包含的能量的电池是一个重要的趋势。科学家将探索新的电池材料和化学体系，如固态电池等。固态电池相比传统锂电池具有更高的单位体积内的包含的能量、更好的安全性等优点，如果应用到飞行汽车上，有望解决目前电池能量不足的问题。

  在电池的制造和管理方面也会有新的突破。例如更为精确的电池管理系统，能够实时监控每一个电池单元的状态，提高电池的常规使用的寿命和性能稳定性。同时，新型电池的快充技术也将持续不断的发展，减少充电时间以提高飞行汽车的使用效率。

  除了纯电动动力系统，飞行汽车可能会探索混合动力系统。例如结合燃油发动机或者燃气轮机与电动系统的优势，在起飞、爬升等需要大动力输出时利用燃油或燃气发动机补充动力，在巡航飞行阶段切换到电动系统以降低噪声和能耗。

  对其他新能源的研究和利用也会继续推进，比如氢燃料电池。氢燃料电池具有能量转换效率高、零排放等优点，如果在飞行汽车上得到应用，将有利于缓解目前动力系统面临的一些难题。

  未来飞行汽车的机身将更多地采用复合材料。复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，可以在减轻机身重量的同时提高其结构强度。例如在机身外壳、机翼等部位采用碳纤维增强复合材料，能够在降低空气阻力的同时保证机身的抗撞击能力。

  多层复合材料结构的设计将更加精细。不同性能的材料分层组合，如外层采用耐磨抗腐蚀材料，内层采取高强度材料，中间层加入缓冲、隔热等特殊功能材料，以满足飞行汽车在不同工作条件下的需求。

  进行一体化结构优化设计是未来的趋势。飞行汽车的机身、机翼、起落架等部件的结构将被设计成一个有机整体，减少不必要的连接部件，提高结构的整体性和传力效率。

  可拆卸和可变型结构设计也将受到关注。例如，飞行汽车在从陆地行驶转换为飞行状态时，部分结构能自动进行巧妙的变形和调整，既满足飞行需求又方便陆地行驶时的机动性。

  飞行汽车将与城市的地面交通、轨道交通等其他交通方式实现无缝连接。例如在城市中设置专门的飞行汽车停靠站点，这些站点与地铁站、公交站等距离较近，方便乘客换乘。同时，飞行汽车的运营时间表将与其他交通方式的时刻表相协调，形成一个完整的综合交通体系。

  交通信息的共享和整合也是重要方面。飞行汽车将能够实时获取其他交通方式的信息，如地面交通拥堵状况、列车晚点信息等，从而更好地调整自己的飞行计划，同时其他交通方式也能获取飞行汽车的相关信息，如航线、预计起降时间等，以便及时作出调整运营计划。

  空陆联运模式将不断成熟。即飞行汽车与传统航空运输在长途和短途运输之间实现有效的衔接。例如，乘客可以先乘坐飞行汽车从城市中心到达机场附近的特定区域，再转乘飞机进行长途旅行。这种模式可以充分的发挥飞行汽车在短途运输和灵活起降方面的优势，以及传统航空运输在长途运输上的优势，提升整体交通效率。

  飞行汽车会采用冗余系统来确保飞行安全。例如配置多个飞行控制管理系统、多套动力系统等。在亿航智能的飞行汽车中，多个飞控系统之间相互备份，一旦主飞控系统发生故障，可以迅速切换到备用飞控系统，保证飞行姿态的稳定控制。小鹏汇天的旅航者X2在动力系统方面采用分布式动力布局、三冗余低压供电设计，降低了空中断电等风险，即使部分部件发生故障，仍旧能依靠其他备份系统安全降落。

  先进的传感器和监测系统会对飞行汽车的各个关键系统来进行实时监测。一经发现潜在故障风险，系统会提前发出预警信号，以便驾驶员或者地面控制中心采取应急措施。例如在电池管理方面，当监测到电池温度异常升高或者某一电池单元性能直线下降时，系统会及时提醒并可能自动采取调整充放电策略等应急操作。同时，飞行汽车多数会配备应急降落装置，如海鸥科技的海鸥EAGLE - 212飞行汽车配置了两级降落伞自动保护装置，在遇到紧急状况时能保证车辆安全降落。

  在国际上，各个航空管理部门和汽车安全监督管理的机构正在共同制定统一的飞行汽车安全标准。例如美国联邦航空管理局（FAA）和欧洲航空安全局（EASA）等都在热情参加飞行汽车相关的安全标准制定工作。在中国，民航局等部门也在不断研究和完善适合中国国情的飞行汽车安全标准，从飞行汽车的设计、制造、运营、维护等所有的环节进行规范，如2023年中国民航局颁发首张飞行汽车型号合格证（TC证书），这是建立飞行汽车安全标准体系的重要一步。

  适航认证是飞行汽车进入市场的重要门槛。适航认证会对飞行汽车的整机性能、安全性、可靠性等方面做全面严格的审核。通过适航认证的飞行汽车意味着在安全性等方面达到了规定的标准，可以合法进行生产销售和商业运营。如亿航216取得全球首张适航证，表明这款飞行汽车在安全性和技术性能上得到了认可，有助于增强花了钱的人飞行汽车安全性的信心。

  由于飞行汽车的特殊性，要建立专对于飞行汽车驾驶员和操作人员的培训体系。这一体系包括飞行技能培训、安全操作培训、应急处理培训等内容。例如飞行技能培训中会注重低空飞行技巧、从陆行到飞行转换的操作等；安全操作培训则涉及飞行前检查、飞行过程中的系统监控等操作规范；应急处理培训教会驾驶员在遇到突发情况如动力系统故障、恶劣气象条件时如何正确应对。像中信海直这类企业如果涉足飞行汽车运营，其在航空运行方面的经验可以为飞行汽车的人员培训提供参考和借鉴。

  为了确保飞行汽车在使用的过程中的安全性，会制定详细的操作规范手册。手册内容有飞行汽车的日常维护规范、飞行前准备流程、飞行中的操作要领以及着陆后的检查流程等。这些操作规范将严格规范驾驶员和操作人员的行为，确保每一个操作环节都符合安全要求，从操作流程层面保障飞行汽车的安全性。

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