百年气垫船旅行梦依然存在

从空中城市到机器人管家，未来主义的愿景充斥着 PopSci 的历史。在“我们到达了吗？”专栏中，我们检查了实现最雄心勃勃的承诺的进展情况。请在此处阅读本系列的更多内容。

说到未来汽车，杂志封面艺术家亚瑟·拉德博用他富有想象力的汽车交通构想让数百万人眼花缭乱。1958 年至 1962 年，拉德博在漫画《比我们想象的更近！》中描绘了科幻风格的轿车和敞篷车，如飞翼车、阳光轿车和快速变色车。他的一些设计已经跨越了现实的门槛，比如电动汽车和自动驾驶汽车。但总的来说，尽管漫画的标题很乐观，但他的汽车和其他发明从未真正实现过。但有一个看似牵强但已经制作了原型的想法显示出了希望：一辆无轮的空气车，他称之为飞毯车。

1959 年 7 月， 《大众科学》高级编辑马丁·曼恩 (Martin Mann) 对空气汽车或气垫汽车 (ACV) 着迷不已，他宣称：“它们可能会彻底改变交通方式，让你集跑车、快艇、半吨卡车和背包直升机于一体。”当时，福特汽车公司刚刚展示了一款悬浮汽车原型 Ford Levacar Mach I。福特副总裁安德鲁·库彻 (Andrew Kucher) 推广了这款模型，该模型的特色是一辆由气垫推动的无轮汽车。1961 年， 《大众科学》接着刊登了另一篇关于家用汽车未来的故事，由空气汽车发明家威廉·贝特森 (William Bertelsen) 撰写。故事展示了一款色彩鲜艳的空气汽车，被称为 Aeromobile，这是一种地效机器（或 GEM），可以通过密闭管道飞行。贝特森只是众多追逐气垫船梦的发明家之一。英国发明家克里斯托弗·科克雷尔 (Christopher Cockerell) 于 1952 年申请了气垫船专利，因此被誉为气垫船的发明者。1959 年，桑德斯-罗 (Saunders-Roe) 气垫船首次亮相，在气垫的帮助下顺利横渡英吉利海峡。

克里斯·菲茨杰拉德 (Chris Fitzgerald) 还记得，桑德斯-罗 (Saunders-Roe) 飞机于 1959 年首次亮相，这是 ACV 的首次商业飞行，当时他被深深吸引。“我当时在澳大利亚，和家人一起看电视，”现任 Neoteric Hovercraft 总裁的菲茨杰拉德回忆道。“我一直对飞行很感兴趣。”但菲茨杰拉德有很多朋友成为学员，并在飞行中丧生。他说，气垫船可以是一种“一只脚踏在地上”的飞行方式。因此，他最终于 1960 年在澳大利亚创立了 Neoteric Hovercraft，该公司制造了第一艘个人尺寸的气垫船 Neova One。除了福特的 Levacar、Bertelsen 的 Aeromobile 和 Fitzgerald 的 Neova One，市场上还涌现出许多新进入者，其中许多都来自英国，包括 Air Bearings、Curtiss-Wright、Cushion Flight、Bartlett 的 Flying Saucer，以及美国首批 ACV 之一 Crowley 的 Hydro-Air。气垫船的未来似乎已成定局。

“当时有很多小公司试图制造气垫船，”菲茨杰拉德说，他于 1976 年将公司迁至印第安纳州，以开拓美国市场。“但大多数公司都失败了——原因有很多。”

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传统飞机的升力来自伯努利原理：流体（这里指的是空气）流动得越快，其压力下降得越厉害。飞机机翼、直升机或无人机旋翼上方和下方的气囊之间的压力差是实现升力和飞行的因素。气垫船或气垫飞行器与传统飞机不同，因为它们的升力来自空气对地​​面的压力——一种称为地面效应的空气动力学现象。这使得气垫飞行器能够在离地面几英寸到几英尺的高度滑行。

基于地面效应原理的飞行器可以追溯到 1716 年，当时瑞典科学家伊曼纽尔·斯威登堡绘制了已知最早的设计之一。19 世纪末和 20 世纪初，航海工程师寻求利用地面效应减少船体在水中阻力的方法，方法是通过泵入船体下方的气穴来产生升力——让人觉得它漂浮在水中更高的地方。但第一次和第二次世界大战的压力促使美国和欧洲的军队追求高速水陆气垫船，以便快速将海上部队、设备和补给运送到岸上。这有助于早在 20 世纪 30 年代就启动海上气垫船的实验市场——这项技术最终转移到陆地和汽车工业上。

尽管在 20 世纪 50 年代和 60 年代，ACV 技术创新如火如荼，但至今仍未解决的难题。2008 年， PopSci采访了 Bertelsen，在 GEM 全国首发近半个世纪后，他仍在寻找投资者并解决其 ACV 的问题。Bertelsen 声称他的 ACV 比汽车省油得多，并将缺乏兴趣归咎于“上个世纪的低油价”，但这一说法很难以事实为依据。一些 ACV 每小时使用时消耗的汽油量与汽车相似，而载重量与汽车相似。其他 ACV 消耗的汽油量则要大得多。

菲茨杰拉德认为，气垫船“消耗大量燃料”。但他辩称，将气垫船与汽车进行比较是不公平的。他解释说：“当汽车在路上行驶时，它行驶在一条每英里价值百万美元的轨道上，这使得它的燃油效率更高。”从设计上讲，气垫船可以穿越无路或无法通行的地形。谈到军用气垫船，菲茨杰拉德承认，它们的燃油效率远低于船或卡车。“当你必须把坦克开到海滩上时，谈论效率是没有意义的。”商业渡轮也存在同样的高运营成本趋势：例如，自 1959 年以来一直横跨英吉利海峡的气垫船服务于 2000 年停止运营。

如何在车辆行驶时保持车辆下方的气垫一直是气垫车的主要设计难题，这会降低燃油效率和稳定性。人们使用了柔性和刚性裙边，以使空气滞留在车下方。但裙边磨损很快。“很多技术都体现在裙边上，”菲茨杰拉德说。“这是在向气垫车中注入多少空气以将其升起与牺牲多少裙边之间的折衷。”空气越多，升力越大，这可以减轻裙边的磨损，但需要更多的燃料。此外，气垫车在变得不稳定之前能升起的距离也是有限制的。据菲茨杰拉德说，“这大约是车辆宽度的十分之一。”

然后就是转向问题。对于那些曾设想过无轮汽车在街道上飞驰的人来说，事实证明，ACV 很难操纵，而且很容易受到风、天气和过往车辆引起的压力变化的影响。一条挤满 ACV 的高速公路更像是一场碰碰车游戏。菲茨杰拉德说，目前的高速公路并不是为这种浮动船而设计的。它们的表面是圆形的，以方便排水，“但（对于 ACV）它们应该是凹面的。”菲茨杰拉德说，已经提出了许多想法来尝试在拥挤的道路环境中控制 ACV。“所有显而易见的想法，”他指出，“比如在它上面安装（小型方向盘）。但如果给它装上轮子，你很快就会发现最好的办法是扔掉气垫船，只使用（汽车）。”

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20 世纪 60 年代末，ACV 设计师还建议使用履带式版本来解决转向问题，类似于 Radebaugh 在他的飞毯车中描绘的版本。最著名的履带式 ACV 项目是法国的 Aérotrain，旨在取代法国老化的铁路网。但在奥尔良北部乡村修建了数英里的高架混凝土轨道后，该项目于 20 世纪 70 年代中期被放弃。维持增压的技术问题和大风扇的噪音问题——再加上政治因素——注定了这个备受瞩目的项目的失败。大约在同一时间，英国人尝试了自己的版本，称为履带式气垫船，承诺将乘客从伦敦运送到 330 英里外的爱丁堡——将 6 个多小时的车程缩短到 90 分钟以内。技术困难和过高的成本使该项目于 1973 年停止。20 世纪 60 年代末，工程公司格鲁曼为美国交通部探索了一个类似的履带式 ACV 项目，但该项目从未获得批准。

尽管许多项目都注定失败，ACV 技术如今确实存在——在面向公众较少的交通运输领域取得了成功。市场可以分为菲茨杰拉德所说的“重工业”和“轻工业”。重工业以军事用途为主，主要用于两栖部队调动和后勤。ACV 还在制造业和仓库中用于运输超重货物。此外，一些客运气垫船渡轮仍在使用，尽管大多数已被运营成本较低的双体式快速渡轮取代。

轻工业包括依靠专业气垫船（如 Neoteric 的救援型号或 Griffon Hoverwork 的搜索和救援 ACV）在地形复杂的地方执行救援任务的当地应急服务。此外，还有针对个人的休闲市场。

经过六十多年的发展，菲茨杰拉德仍然对未来的 ACV 市场持乐观态度。“如果你看看我们现有的整个运输系统，”他指出，“你会发现其中有一小块地方什么都不太管用——薄冰、泥浆、湍急的水流和浅水。”ACV 可以在这些类型的环境中大展身手。他说，沼泽地区、地形不稳定的地方、容易发生洪水的土地以及经历极端高温的地区（这些地区可能会破坏路面）也可以从 ACV 中受益。“气垫船可以在其他任何东西都无法胜任的地方发挥作用。”在未来地球变暖、自然灾害更频繁的情况下，气垫船也可能是一种很有前途的交通方式：菲茨杰拉德说，ACV 独占鳌头的“小地方”可能会发展壮大，即使它只是用于救援任务。

虽然如今有少数几家公司生产气垫船，但 Neoteric Hovercraft 可能是唯一一家自 20 世纪 50 年代至 60 年代 ACV 鼎盛时期以来一直持续经营的美国公司。菲茨杰拉德说，他能够适应市场需求，同时又坚守制造个人气垫船的使命，这使他的公司得以生存。“我一直在尝试许多不同的模型，以了解市场的需求，”他说。“目前，我们最大的市场是个人。”

如果您一直在等待一辆 Radebaugh 风格的无轮汽车，它可以像飞机一样飞行，像船一样漂浮，或者像汽车一样在任何地面上行驶——潮湿、干燥、沼泽或冰冻。您可以在市场上购买价格与汽车大致相同的 ACV。但您仍然希望将城市或高速公路驾驶留给汽油或电动汽车。