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酷站介绍:穆勒和他发明的空中汽车

http://www.sina.com.cn 2001/01/31 16:12 新浪科技

  新浪科技特约顾问--秦笃烈

  网址:穆勒国际公司

  交通拥塞是全球性头痛问题。在雅加达的汽车速度为每小时6英里,东京、香港等城市为12英里。汽车的功率仅发挥不足1/8。

  早在20世纪初,也就是怀特兄弟发明的飞机在1903年升空后的10多年后,会飞的汽车便成为当时一些思想开放的人追逐的梦想。美国专利商标局里至今还保存着近80种飞行汽车的发明资料。其中有一小部分还真的试飞过,但是由于种种原因,没有一种飞行汽车最后投入批量生产。

  1961和1963年在加拿大麦克基尔大学获得硕士和博士学位的前加州大学力学和空气动力学教授保尔穆勒(Moller)博士于1983年创建穆勒国际公司,研制空中汽车(SKYCAR)。为研制空中汽车28年来花费了4,000多万美元。有包括研究生在内的900多人投入研制工作,费时60万人时。穆勒顽强拼搏锲而不舍,不达目的誓不罢休。经过无数次实验,终于进入成功者行列。1989年,穆勒推出的M200X首次试飞,升空高度为21.33米。1992年在世界上首次申请了专利。穆勒将他的空中汽车描述为“可以从驾车道上升空,能够运送到希望到达之处,并且能够准确着陆的个人化运输工具。”在现今社会没有比以往的庞然大物变成个人化的工具更加令人神往的产品了。科学家卡力夫(Kalif)将空中汽车称为21世纪的计算机之梦。他创建了穆勒国际公司,专门从事开发空中汽车以及其他航空设备。图1是网站主页。图2是这位空中汽车大发明家穆勒的照片。页面中空中汽车不凡的创新造型和诱人的性能吸引了无数访问者。空中汽车将使城市交通塞车现象从无法根本改善的困境中摆脱出来。交通将变得永远畅通。人类变成自主飞人的梦想即将成为现实。穆勒于2000年5月16日向美国国会航空委员会递交了申请测试的报告(图3),认为他发明的空中汽车今后可以取代85%的轿车,也可以取代900英里以内的飞机业务。像日本这样的国家推广空中汽车最合适。比目前建造海地隧道要大大节省。空中汽车只需要2小时就可以到达任何地方(图4)。图5展示穆勒申请M400专利的草图。从穆勒公司站点的空中汽车页面可以分别进入技术要点、应用、安全性、性能、操作、优点以及空中汽车型号系列(XM-2、XM-3、XM-4、M200X、M150以及M400)的页面。

  


图1

  


图2

  


图3

  


图4

  


图5

  穆勒空中汽车的关键部件

  穆勒空中汽车的关键技术是Aerobot和汪克尔(Wankel)旋转引擎。介绍这两项技术的页面或站点均可以从穆勒公司站点的主页进入。

  Aerobot(图6)是穆勒的专利。它的最大功能是使空中汽车实现垂直起降。独特之处是将翼扇置于管道内。对人、物和其他部件的损害可能性降低。也可以显著减少通过热和雷达检测被发现的概率。

  穆勒空中汽车M400另一项核心技术是汪克尔(Wankel)发动机(图7和8)。汪克尔发动机由汪克尔于50年代获得专利。1965年穆勒就和一些公司讨论采用汪克尔发动机的可能性。后来由Freedom引擎公司投资30亿美元,在30多年中不断改进。共取得1500多项专利。现在的产品名称为Rotapower。的内部燃烧特点和普通汽车一样。但是具有旋转活塞。重量很轻但是能够提供很大的功率。M400共有8个汪克尔(Wankel)旋转发动机,功率为720马力,设置在两边的4个金属车架里。其中4台发动机供正常飞行用,另外4台备用。任何一台发动机出现故障,其他的发动机都可以使汽车继续在空中行驶。空中汽车的发动机比一般的发动机小,但功率却不比后者小。它的最大特点是由发动机缸体内三角形的转子取代了传统的活塞,发动机内的压缩、点火、燃烧过程由于转子的持续转动完成,改变了传统发动机活塞上下往复的运动方式,这就大大减少了能源的浪费与机器的振动,同时也大大降低了发动机的噪声。Rotapower有可能完全消除润滑和制冷系统。功率达到极大,而功耗大大降低。图9展示4冲程活塞和4冲程转子工作过程的比较。Rotapower的功耗降低了25倍。

  


图6

  


图7

  


图8

  


图9

  穆勒空中汽车引起航空巨头的高度重视

  穆勒首创的空中汽车的开发尚未完成最后测试。按照美国AFF要求需要安全飞行700小时,但是这样重大的发明往往需要5,000小时的飞行测试。但是成功的结局已经胜券在握。这项划时代的产品引起波音、麦道和NASA的工程师对空中汽车的未来成功充满信心。波音公司国防和太空研发小组的设计工程师亨利拉霍尔对空中汽车进行了系统研究,在站点http://www.skyaid.org发表了长篇报告。从报告中可以看到空中汽车有以下特点:

  ·垂直起飞和降落空中汽车能够垂直起飞和降落(VTOL)。只需要直径35英尺的面积就能够实现起飞和降落。可以在圆形隔热屋顶上起降。不难想像,将目前的可数以及有限的马路数量和平面宽度扩大到无限大的空中立体空间,交通拥塞现象当然就不复存在了。

  ·操作自动化空中汽车由电子飞行员操作。人的干预很少。人为犯错误的可能性降到最低限度。空中汽车的功能十分复杂,但是操作面板并不吓人,图10展示驾驶舱。

  


图10

  ·安全性 空中汽车的安全性特别好。可以实现全电子操作。全天侯飞行。引擎、计算机、雷达、通信和导航系统均有备份。任何部件的故障对飞行均无影响。即使所有引擎损坏,还提供2个弹道降落伞避免坠毁。空中汽车掉入水中时能够浮起。空中汽车具有极好的容错性能。它按照灵敏度极高的电子飞行规则航行。它可以接收来自其他空中汽车、飞行物以及地面控制台的雷达和广播信号、地面LORAN、地面参考点雷达信号以及其他广播信号。和其他空中汽车的距离在5英里以前就能够采取措施。它利用全球定位系统(GPS)导航。

  ·低噪声空中汽车的风扇装载管道内。噪声比飞机大大降低。在50英尺高度空中汽车的噪声只有70分贝。地面听到的噪声仅持续10秒。

  ·低污染空中汽车对环境污染极低。由汽油发动时产生的氧化氮比酸雨低4倍、比社区碳氢化合物污染指标低10倍、产生的二氧化碳比构成全球气温升高的指标低3倍。如果使用液态天然气或液态氢作为燃料,污染将更加显著降低。

  ·良好的航行性能空中汽车M400可以载客4名。速度达到每小时390英里,即600公里。从北京到上海只需2小时。飞行高度达30,000英尺。续航距离达900英里。可以在夜间、大雾、大风中飞行。但是龙卷风、雷暴、严重冰冻等极度恶劣天气应该避免飞行。

  ·载客效率高在当今社会不同国家人们在不同程度上已经拥有或者追求小轿车。但是并非每个人或家庭都要拥有空中汽车。如果空中汽车数量达到目前轿车数量,载客效率可以提高20倍。预计在今后将广泛出现空中出租汽车服务。

  穆勒空中汽车的发展阶段

  穆勒很早就研制成功空中汽车的样机。图11展示1975年样机的飞行。图12展示1989年M200X样机的飞行照片。即使到达实用阶段,也仍然属于广泛性试飞。拉霍尔总结了穆勒空中汽车进入商品化样机生产以后经历的发展阶段:

  


图11

  


图12

  1.第一阶段(1995-1997)

  这时的样机需要飞行员。1995年生产了10架样机,到1997年一共生产了200架。价格开始为89.5万美元,到1997年底为75万美元。1995年美国政府批准空中汽车为实验性飞行器。限于政府机构以及商业及个人拥有者使用,不能出租。美国以外的国家比美国的批准手续要快,只要应用地面控制设备以及经过批准,就可以购买。1997年开始进入轻型飞机市场。全力以赴电子飞行规则、电子导航、空中交通规则、减少噪声以及制造工艺的设计和研究。穆勒国际公司和航空运输即制造公司建立了战略联盟关系。

  2.第二阶段(1998-1999)

  在这期间每年生产1000架,价格为50万美元。这时的型号为载客4人的M400。图13展示穆勒坐在他设计的空中汽车中的照片。不过到目前为止,穆勒还没有取得驾驶他自己设计的空中汽车的执照。FAA批准了帮助飞行员的电子飞行规则。规定只能在授权的位置着陆,燃料不能耗尽,可以使用来自其他空中汽车的信息,远离飞机和机场,如果自动检查发现某些设备出现故障就不得起飞。经过分析,空中汽车最大的市场不是在美国,而是亚洲。工厂的设计能力为每年1万架。图14展示装配中的M400空中汽车。

  


图13

  


图14

  3.第三阶段(2000-2005)

  年产达到1万架。价格为30万美元。在新的空中汽车中以及起飞及地面控制站安装全自动电子导航设备。乘客很快相信电子导航的可靠性。空中汽车进入商业运作,政府必须认可电子导航的可靠性。空中汽车的出租服务迅速发展。开始推出载客6人的M600空中汽车。

  4.第四阶段(2005年以后)

  进入广泛使用阶段。年产10万架。价格为20万美元。市场开始成熟,军事、警察、惊险特技表演、救护、残疾人、水上着陆、包裹运输等业务或服务开始运营。空中汽车将大举进入作为关键运输部门的汽车市场。开始建造年产10万架以上规模的工厂。

  空中汽车是汽车和飞机的大革命。空中汽车充分发展了,高速公路简直就会冷冷清清了。机场也会同样冷冷清清了。人们可以享受每小时600公里的空中汽车,谁还愿意去坐车速每小时35-150公里的出租呢?人们可以从家门口坐上空中汽车,为什么花几个小时到机场去后机呢?由于空中汽车的速度是如此之快,一个城市只要集中建设一个或两个停车场就够用了。像图4所示,按照目前飞机的标准,日本全国只要在一个小岛建设一个空中汽车的停车场也许就够用了。如果空中汽车能够普及,人们出行如同神话中的神仙。口中“念念有词”(给空中汽车调度中心打个电话),“上苍”(调度员)马上将空中汽车派发到任何所在位置,你就可以“驾一朵祥云”(乘坐出租空中汽车)迅速到达目的地。



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