“飞行汽车”会造成空中交通堵塞吗？

在天气好的时候，假设天气不错、交通不拥堵、驾驶技术高超，从皇后区的约翰·肯尼迪国际机场乘坐出租车到曼哈顿市中心大约需要 45 分钟。但是谁能准确预测纽约市的交通情况呢？在天气不好的时候，这段路程可能需要两倍的时间。

现在假设你可以完全避开街道，在几分钟内到达曼哈顿下城。据估计，有超过 200 家初创公司正在竞相部署流行文化中所谓的飞行汽车。而且，根据他们公认的乐观估计，到本世纪末，从肯尼迪机场出发的 45 分钟路面驾驶有可能变成 10 分钟的空中飞行。

致力于开发空中出租车的领导者认为，机场等场所的日常乘客将不再依靠四轮驱动，而是选择在空中飞行。加州飞行出租车制造商 Overair 的移动运营负责人约翰·克里齐斯 (John Criezis) 表示：“能够飞越交通并在更可预测的时间内到达目的地将非常有吸引力。”NASA 委托进行的市场研究预测，到 2030 年，每年将有多达 7.5 亿次航班将乘客运送到美国城市附近或城市内的目的地。

因此，让我们乐观一点，假设各公司克服了空中出租车面临的普遍技术挑战：更新百年历史的飞行控制系统、制造耐用的碳纤维结构、设计出能够垂直和向前飞行的飞机、开发使用寿命长且不会过热的电池。（哦，还要获得美国联邦航空管理局的批准。）除此之外，还有一个令人困惑的问题。我们将如何管理空中所有这些新交通？

在寻找答案的过程中，首先考虑一下机队将会是什么样子会有所帮助。不管《大众科学》杂志可能向我们承诺了什么（呃，很抱歉），这些飞机都不会是可以飞到奶奶家的家用轿车。许多提议的飞机都采用固定机翼，带有多个旋翼，可在枢轴上起飞和降落。这些锂电池供电的电动垂直起降飞机（能够垂直起降的飞机）旨在颠覆传统公共交通。“我们打算作为一种空中拼车服务，在城市内外运送人们，”Archer Aviation 战略和业务发展总监 Andrew Cummins 说。要实现这一点，垂直起降飞机需要着陆地点和飞行走廊。

最初，Archer、Overair 和许多同行都希望使用现有的基础设施。他们希望在美国 5,000 个公共机场和直升机场租用空间。选择任何大城市，想法都是一样的：在机场降落后走出机场，经过一排排带轮子的出租车，一架垂直起降飞机等着你，它会把你送到距离你的会议地点仅几个街区的市中心某栋建筑的顶部直升机停机坪。（反之亦然。）去年 10 月，空中出租车公司 Joby Aviation 宣布与达美航空建立首个此类合作伙伴关系，在纽约和洛杉矶以这种方式运送乘客。

最终，城市还需要专门的垂直起降飞机降落和停放区，也就是业内所称的垂直起降机场。这些机场位于停车场顶层或大型停车场内，是 6,000 磅重的垂直起降飞机充电、维护和起飞的地方。

密苏里大学系统工程学教授苏吉特拉·拉金德兰 (Suchithra Rajendran) 在过去五年中一直在规划这种网络在纽约的布局。通过分析两年的出租车数据（包括飞行次数和上下车点），拉金德兰的模型建议建设 17 个垂直起降机场，其中有 84 架垂直起降飞机。假设每架飞机搭载 4 名乘客，那么每天就有 6,500 名乘客出行 1,600 次。

空中出租车公司的模型也假设了巨大的市场。在纽约和洛杉矶这样的大城市，司机每天大约要出行 5000 万次，他们预计可能有 500 万乘客更适合使用 VTOL。

目前，布洛克·拉斯卡拉 (Brock Lascara) 负责设计这些飞行器将飞向何处，他是 MITRE 的系统工程师，MITRE 是美国联邦航空管理局资助的非营利研究机构。首先，你不会看到它们在建筑物之间飞驰，他说：巡航高度将达到几千英尺，这是达到 150 英里每小时的最佳速度所必需的。同时，这些出租车不能争夺现有的受控空域（海拔 10,000 英尺以下），这些空域是为起飞的客机准备的。拉斯卡拉补充说，必须建立特定的城市走廊——机场附近和穿过城市的 VTOL 专用通道。这些通道将让客机知道通勤鸟儿的位置，并让 VTOL 飞行员知道他们可以在哪里飞行，不能在哪里飞行。

然而，没有人愿意用街道上的拥堵换取空中的交通堵塞，这意味着还有另一个问题需要解决。“一个很大的制约点是垂直起降机场本身，”拉斯卡拉说。解决潜在骚乱的一种方法是通过一种称为矢量化的技术。这种技术已经在空中交通管制中使用，它将派遣各种垂直起降飞机，所有飞机都在争夺着陆空间，通过不同的路线飞往同一目的地。一架飞机可以直线飞行，而另一架飞机则以半圆形俯冲，为第一架飞机降落、放下乘客和再次起飞提供足够的时间，然后另一架飞机才需要着陆。

如此靠近城市网格也会产生自身的空气动力学问题。这就是为什么拉斯卡拉的同事、系统工程师迈克·罗宾逊 (Mike Robinson) 参与了他自己的 MITRE 项目，以预测建筑物之间的峡谷产生的湍流风会如何影响飞行。通过运行一个名为 JOULES（联合室外室内城市大涡模拟）的模拟器，罗宾逊的团队已经能够绘制出大西洋城、芝加哥和纽约市大片地区等地的风害。这些数据可以帮助确定垂直起降机场的位置，以便强风不会在垂直起降飞机降落时对其造成干扰。

至于暴风雨来临时该怎么办？“天气就是天气，”罗宾逊耸耸肩说。我们可能会发现，飞行出租车有很多天根本无法起飞。好消息是什么？与飞机停飞不同，我们还有另一种选择——如果我们能忍受交通拥堵的话。

这个故事最初发表在《大众科学》高刊上。阅读更多 PopSci+ 故事。