汽车真正飞起来需要什么

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。

在奥维尔和威尔伯·莱特兄弟用螺旋桨推动飞机飞行的几十年前，飞行汽车（或马车）的梦想就得到了意想不到的实现。1856 年，法国船长让-玛丽·勒布里斯驾驶一架以信天翁为造型的马拉滑翔机在天空中翱翔。这架飞机名副其实地命名为“人造信天翁”，将勒布里斯带到了离地面 300 英尺的高度——在 19 世纪中叶，当第一辆蒸汽动力汽车才刚刚开始在道路上行驶时，这是一个令人印象深刻的高度。尽管飞行时间很短，但意义重大，飞行汽车的原型就此诞生。随后，飞行马车的迭代不断涌现，并取得了不同程度的成功，例如航空业巨头格伦·柯蒂斯于 1917 年设计的自行式 Autoplane。虽然他的汽车飞行器有了很大的改进，但它的滞空时间只比勒布里斯的略好一点。

随后在 20 世纪 20 年代，费尔柴尔德工业公司的创始人谢尔曼·费尔柴尔德（其父亲乔治·W·费尔柴尔德是 IBM 的联合创始人兼首任总裁）提出了一个更实用的概念。这个概念真的奏效了！正如《大众科学》在 1926 年 9 月报道的那样，谢尔曼·费尔柴尔德设计并制造了第一批飞行汽车之一，其机翼“像甲虫一样折叠”。当时，《大众科学》预测，费尔柴尔德的飞机汽车（他曾用它载着他的高尔夫球友在长岛黄金海岸兜风）将成为“家庭车库空间的有力竞争者”。尽管一个世纪以来，人们一直试图将飞行汽车推向主流，但障碍仍然太大。但航空技术和工程领域的良好发展表明，这种情况可能很快就会改变。

“飞机发明之初，人们对飞机的用途提出了各种各样令人惊叹的想法，”俄亥俄州代顿大学历史学教授、航空历史学家珍妮特·贝德纳雷克说道。社会对飞行器寄予厚望：“它们将创造世界和平，改善人类生活，实现更大的种族和性别平等，”她说道。当然，将已经很受欢迎的汽车与新型飞机融合的想法更具吸引力。“这是（航空理想）中最持久、永不消亡的部分，”贝德纳雷克指出。如果以小说作为衡量标准（《飞天万能车》、《杰森一家》、《回到未来》），那么飞行汽车已经俘获了我们的集体想象力；它们通常代表着个人自由——能够随时随地前往任何地方，甚至穿越时空。

飞行汽车的概念，或者至少是每个车库里都有一架飞机的概念​​，在国民意识中根深蒂固。1934 年，新任美国航空商务局局长尤金·维达尔发起了一场经济实惠的家庭飞机竞赛，名为“飞行飞机”（“飞行飞机”是廉价汽车的俚语，因福特的 T 型车而流行起来）。参赛者从汽车公司到独立发明家，如沃尔多·沃特曼，他利用斯图贝克的车架制造出了他赢得比赛的 Aerobile，又名 Arrowplane。但即使有山姆大叔的支持，飞行汽车的销售也从未起飞。

十年后，第二次世界大战结束，许多受过训练的飞行员返回家园，每个车库都有飞机的想法又得到了提升。发明家罗伯特·富尔顿（据称是同名著名蒸汽机先驱的后代）推出了 Airphibian——一种只需拆卸机翼和螺旋桨即可改装成汽车的飞机。同一十年，第一架背包直升机（或称跳跃直升机）由霍勒斯·彭特科斯特制造，《大众科学》在 1945 年 7 月对此进行了报道。然而，这些设计并没有获得关注，导致飞行汽车爱好者又度过了令人失望的十年。

自航空业诞生以来，飞行汽车从未从原型发展到现实。“将汽车连接到飞机上很难提高效率，”密歇根大学自主航空系统实验室主任、航空航天工程教授埃拉·阿特金斯 (Ella Atkins) 表示。“汽车不会注意到与飞机部件之间的太大差异，但飞机会受到汽车存在的影响。”

让飞行汽车梦想破灭的不仅仅是不切实际的工程设计。毕竟，早在 1926 年，费尔柴尔德的可折叠设计似乎就达成了汽车与飞机之间的粗糙妥协。但他无法解决飞行器本身的复杂操作问题。“飞行员需要比 16 岁获得驾照的年轻人更多的训练和练习才能熟练掌握，”阿特金斯说。

此外，驾驶一辆生锈的破旧汽车比驾驶一辆汽车危险得多，即使是对受过训练的飞行员来说也是如此。如果维达尔在 1934 年成功说服制造商制造和销售价格合理的家用飞机，那么当维护成本开始超出家庭预算时，他让每个车库都有一架飞机的宏伟愿景很可能会失败。“飞机的维护非常密集，”贝德纳雷克说。“拥有一架飞机的成本比拥有一辆车高得多。”

对于飞机而言，维护工作不仅仅要确保机上乘客的安全，下面的世界也同样脆弱。“我曾经坐过一辆汽车，它的后座电池掉到了地板上，”阿特金斯说。她补充道，如果这种情况发生在飞行汽车上，飞行员是不会选择靠边停车的。电池从天上掉下来会给任何社区带来冲击波，而将零件抛射到社区甚至可能不是飞行汽车最严重的后果。“这关乎噪音。这关乎烦恼，”阿特金斯说，她补充说，这些飞行器还可能造成严重的交通拥堵。“我们不能在拥堵的空中交通中停下来，”她补充道。“即使我们有能够悬停的飞机，我们也要燃烧大量的燃料或电力才能保持在空中。”

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更重要的是，任何交通拥堵都只会加剧飞机的现有排放量。航空业已经排放了地球上 2.5% 的温室气体，而飞行汽车交通拥堵则不会带来额外的噪音和恶臭。毫不奇怪，21 世纪出现了自己的特殊转折：气候变化。如果航空业是一个国家，那么它的二氧化碳排放量将位居世界第六位。“航空业作为一个巨大的排放源正成为众矢之的，”贝德纳雷克说，他认为气候变化对整个航空业都构成了生存威胁，更不用说飞行汽车了。

尽管面临诸多障碍，交通运输领域可能最终还是为飞行汽车做好了准备——这主要归功于财力雄厚的投资者。Terrafugia、Klein Vision、Pal-V 和 Aeromobil 等多家公司已宣布计划很快推出真正的混合动力飞行汽车，既能在高速公路上巡航，又能在天空中翱翔。Bell Nexus 和 Joby Aviation（2020 年收购了 Uber 的空中项目 Uber Elevate）将目光投向了全电动垂直起降 (eVTOL) 空中出租车，预计将于 2023 年首次亮相。阿特金斯说：“北加州正在设计几个规划中的社区，其模式实际上是使用太阳能电池板为 eVTOL 充电，以便每天提供进出湾区的通勤服务。”

但就在飞行汽车似乎即将取得突破之际，一类全新的交通工具正在迅速占领天空：自动驾驶无人机越来越多地用于包裹递送、监视、测绘、新闻和娱乐。阿特金斯解释说：“这一切的最大障碍是从基于语音的空中交通管制过渡到数据链路。”她所说的数据链路是指让飞机能够直接相互通信，几乎不需要人工干预。

在飞行汽车、空中出租车或无人机大量飞上天空之前，空中交通管制需要进行重大升级。阿特金斯设想了一种主要采用自动驾驶的解决方案——城市空中交通（UAM）空中交通管制系统。UAM 将使飞机能够直接相互通信（无需人类参与），以及与中央指挥中心和社区中心进行通信，这些中心结合起来，将能够处理大都市地区数千架同时飞行的飞机。

贝德纳雷克对即将到来的空中交通风暴并不那么乐观，包括飞行汽车。“我认为人们实际上会对环境影响感到厌恶，”她说，并提到视觉、噪音和碳污染。“即使我们能做到，我也不完全相信我们应该实现这一目标。”不过，她承认，飞行汽车仍然“可能是那些热衷于飞行的人最执着的梦想”。

更正： IBM 的联合创始人是谢尔曼·费尔柴尔德 (Sherman Fairchild) 的父亲乔治·W·费尔柴尔德 (George W. Fairchild)，而不是最初所述的谢尔曼·费尔柴尔德 (Sherman Fairchild)。