在汽車造型已經(jīng)高度趨同化的今天,飛行汽車在造型設(shè)計方面,卻展現(xiàn)出了一副百家爭鳴的局面。
2024年11月,小鵬匯天發(fā)布了飛行汽車“陸地航母”。這款飛行汽車采用了汽車+飛行器的分體模式,平時飛行器隱藏在汽車尾廂中,飛行時則從尾廂中脫出。
同年12月,廣汽高域推出了兩款飛行汽車。其中一款復(fù)合翼飛行汽車AirJet的造型非常接近一臺傳統(tǒng)汽車,只是在車頂上方延伸出了四條可折疊的螺旋槳臂。
而另一款飛行汽車AirCar的造型則幾乎與一架飛機無異,只是原屬于起落架的位置多出了幾組車輪——這種設(shè)計取向也被億航智能、長安等飛行汽車采用,只不過后者的造型更接近一架特大號的載人無人機。
但與多數(shù)飛行汽車飛機+輪子的造型不同,馬斯克投資的飛行汽車Alef Model A則有著與汽車幾乎相同的外觀——只是細(xì)看之下,中空的車身內(nèi)卻隱藏著螺旋槳,并且在飛行中,座艙還會像陀螺儀那樣始終保持水平狀態(tài),更像是一架有著汽車形狀的UFO。
顯而易見的是,近年來飛行汽車正在從科幻概念走向現(xiàn)實,但過于多樣性的造型設(shè)計也不禁讓大眾對飛行汽車的未來產(chǎn)生疑慮,飛行汽車是否存在統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?當(dāng)下飛行汽車的造型現(xiàn)狀是否是一種行業(yè)亂象?未來的飛行汽車會朝哪一方向趨同發(fā)展?
不同的設(shè)計流派
顯而易見的是,想要看清飛行汽車的造型發(fā)展是否,就需要先厘清現(xiàn)階段飛行汽車在造型設(shè)計領(lǐng)域的設(shè)計流派。
截至目前,全球已經(jīng)涌現(xiàn)出了超過300個飛行汽車相關(guān)的研發(fā)項目,從這些項目產(chǎn)品在外觀上的巨大差異,可以折射出行業(yè)處于爆發(fā)前夜的混沌狀態(tài)。這種造型設(shè)計的多樣性既是技術(shù)路線的競爭性探索,也是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失的必然結(jié)果,更映射出人類對三維交通革命的多元化想象。
不過,想要看清飛行汽車的造型究竟為何會五花八門,以及未來究竟會朝向哪個方向進行趨同化演進,就需要先厘清現(xiàn)階段飛行汽車在造型設(shè)計領(lǐng)域的設(shè)計流派——在現(xiàn)有飛行汽車產(chǎn)品中,設(shè)計語言主要沿著三個維度展開:
第一種是地面優(yōu)先的融合設(shè)計,這一領(lǐng)域最早的代表便是Terrafugia Transition。這款飛行汽車融合了飛機和汽車的特征,既保留了傳統(tǒng)汽車的封閉座艙、方向盤和四輪結(jié)構(gòu),又能夠通過可折疊機翼切換至近似固定翼飛機的飛行形態(tài)。
Terrafugia Transition強調(diào)陸地與飛行駕駛習(xí)慣的延續(xù)性,例如機翼折疊后車身寬度控制在2.5米以內(nèi),符合普通道路行駛標(biāo)準(zhǔn)。但融合的不足也較為明顯,就是飛行模式下機身的空氣動力學(xué)效率相對較低,導(dǎo)致飛行續(xù)航有一定折損。
第二種是空中性能優(yōu)先的解決方案,以億航智能216系列為典型。這類飛行汽車采用多旋翼垂直起降架構(gòu),完全摒棄地面行駛功能,這使得其造型極其近似無人飛行器。
對比廣汽高域AirJet這類兼顧陸地與飛行的融合類飛行汽車,億航智能216系列更像是"空中出租車",因為無法在陸地行駛,這導(dǎo)致其正常的起降必須依靠起降場網(wǎng)絡(luò)建設(shè);此外,這類飛行汽車的載荷能力通常限制在400kg以內(nèi),巡航速度普遍低于130km/h,更適合城市空中交通場景。
第三種則是顛覆式結(jié)構(gòu),例如PAL-V Liberty。這臺飛行汽車不僅可以在陸地形態(tài)下折疊螺旋槳葉片,在飛行形態(tài)下,還可以通過螺旋槳+旋翼的混合動力系統(tǒng)飛行。此外,小鵬匯天與奇瑞推出的分體式飛行汽車也可以看作是一類顛覆式解構(gòu),因為它們打破了傳統(tǒng)交通工具的形態(tài)框架。
不過,設(shè)計流派的不同更多是設(shè)計者基于理想化需求的表達,就像汽車設(shè)計一樣,好的造型終究要在滿足主流審美之余,為工程能力與實用性妥協(xié)。那么在皮囊之下,是否有更深層的因素,在影響著飛行汽車造型的改變?
不同的取向博弈
在汽車設(shè)計界廣泛流傳著一句“概念林志玲,量產(chǎn)羅玉鳳”的玩笑話,它的原義是指那些在概念階段造型驚艷四座、但在量產(chǎn)后泯然眾人的新車。之所以會出現(xiàn)這一調(diào)侃,深層原因在于其與技術(shù)、法規(guī)、市場的三重博弈中,因為后者更高的困難性而被迫妥協(xié)。
在技術(shù)領(lǐng)域,飛行結(jié)構(gòu)對造型設(shè)計的影響是最直接的。由于當(dāng)前幾乎所有飛行汽車都采用純電動形式驅(qū)動,所以綜合電控算法技術(shù)與扭矩平衡技術(shù),多旋翼布局成為了相對更主流的選擇。
比如小鵬匯天“飛行航母”、億航智能216系列等。多旋翼系統(tǒng)本質(zhì)上是超靜定結(jié)構(gòu),其升力生成方式無需復(fù)雜的氣動面設(shè)計,顯著降低了對起降環(huán)境的要求;此外,某組電機失效時,剩余旋翼通過飛控算法重新分配推力,這種冗余設(shè)計能夠?qū)⑾到y(tǒng)失效概率有效控制在民航規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。
在法規(guī)層面,由于各國航空管理機構(gòu)尚未對飛行汽車建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致設(shè)計導(dǎo)向分化。例如美國FAA Part 23部修訂案則要求飛行汽車沿用有人航空器安全標(biāo)準(zhǔn),并且必須進行鳥撞測試;中國法規(guī)對飛行汽車的要求則更接近實用。例如最大起飛重量≤500kg、起飛點30米外噪聲≤65dB、強制配備整機降落傘系統(tǒng)等。
這導(dǎo)致中美飛行汽車的造型呈現(xiàn)出了鮮明的地域化差異。例如美國Archer Aviation推出的飛行汽車采用了螺旋槳+固定翼形式,并使用渦輪+電動的混合動力系統(tǒng),與傳統(tǒng)飛機更接近;中國則更多采用多旋翼+純電驅(qū)動,所以它們的造型更接近無人機。
最后則是不同的應(yīng)用場景。面向應(yīng)急救援的飛行汽車強調(diào)懸停穩(wěn)定性,如中國億航216采用8軸16旋翼設(shè)計;而跨城際運輸產(chǎn)品更注重巡航效率,美國Archer Midnight通過傾轉(zhuǎn)旋翼設(shè)計實現(xiàn)240km/h巡航速度。消費級產(chǎn)品還需兼顧美學(xué)設(shè)計,小鵬旅航者X2的星際戰(zhàn)艦造型即融合了科技感與品牌辨識度。
所以,飛行汽車的造型取向并非是純粹的天馬行空,而是由技術(shù)、法規(guī)與市場所約束的,那么在百家爭鳴的局面中,究竟哪些造型是未來飛行汽車真正的設(shè)計方向呢?這些方向?qū)⒂墒裁礇Q定?
未來設(shè)計的四大收斂方向
在飛行汽車正式進入商業(yè)化階段后,造型設(shè)計將首先回歸基本的物理定律,這會幫助飛行汽車提升運行效率。例如在物流運輸和公共交通方面,如何確定飛行汽車的最佳能效比,進而制定技術(shù)方向與運營模式,將對經(jīng)營者帶來巨大的受益。
以Joby Aviation、Lilium為代表的美國飛行汽車企業(yè),就在產(chǎn)品研發(fā)中遵循了這一原則。其飛行汽車普遍采用固定翼+傾轉(zhuǎn)旋翼的構(gòu)型,不僅具備垂直起降能力,也可獲得相較多旋翼更快的飛行速度,能夠適應(yīng)更多場景與需求。
此外,根據(jù)NASA的研究顯示,傾轉(zhuǎn)旋翼在時速150-300 km/h時的能效優(yōu)于多旋翼40-60%,并可以在200km/h時達到最佳能效。
由此可以看出,未來主流的飛行汽車很有可能會轉(zhuǎn)向固定翼+傾轉(zhuǎn)旋翼的形態(tài),尤其是在電池能量密度未發(fā)生重大突破、令基于純電驅(qū)動的多旋翼構(gòu)型無法忽略能耗的情況下,這一構(gòu)型或?qū)⒁愿叩倪m應(yīng)性與更好的能效表現(xiàn)獲得市場的好評。
第二項約束將來自于各國航空機構(gòu)與國際民航組織制定的新標(biāo)準(zhǔn)。比如尺寸,就像不同的駕照與牌照限制了乘用車的長度一樣,起降平臺的直徑也將對飛行汽車的尺寸進行控制,直到趨于統(tǒng)一。
在這方面,國際民航組織(ICAO)正在制定的"Vertiport設(shè)計指南"就要求飛行汽車的起降平臺直徑不能小于15米;而波音參與的SkyGrid項目數(shù)據(jù)顯示,直徑12米級的八旋翼設(shè)計能最佳匹配未來城市空中交通節(jié)點布局。
相較駕駛汽車,飛行汽車多出了高度這一維度,導(dǎo)致駕駛難度陡增;而自動駕駛技術(shù)的快速迭代,則極有可能會快速滲透至飛行汽車,進而重塑其座艙設(shè)計邏輯,將座艙布局從駕駛導(dǎo)向轉(zhuǎn)向空間體驗導(dǎo)向,這將是第三項約束。
以豐田的SkyDrive項目為例,該飛行汽車雖然只有類似F1賽車的一個駕駛艙,但駕駛員面前卻并沒有操控桿——基于自動駕駛技術(shù),SkyDrive已取消傳統(tǒng)駕駛艙設(shè)計,改為開揚感更足的環(huán)抱式客艙。
而在與駕駛功能解耦后,座艙舒適性的提升還遠不止于此。例如在2018年"CityAirbus"座艙原型測試中,MIT團隊就發(fā)現(xiàn),將座椅仰角設(shè)定為45°時,乘客的空間方向感評分提升23%;AgeLab在2021年發(fā)布的《城市空中交通乘客心理模型》報告提到,“30°-50°仰角區(qū)間有助于緩解飛行焦慮”。
第四項約束則在于材料技術(shù)的進步。目前結(jié)構(gòu)件在飛行汽車總質(zhì)量中的占比在20-25%區(qū)間,是除動力電池外最重的零部件,而在動力電池的能量密度暫時無法完成技術(shù)突破的情況下,結(jié)構(gòu)件的輕量化就成為了提升續(xù)航、降低能耗的關(guān)鍵;而在相同的抗拉強度下,碳纖維的重量僅為鋁合金的19.6%,無疑成為了飛行汽車減重的最佳材料。
以小鵬匯天“陸地航母”為例,當(dāng)前飛行汽車結(jié)構(gòu)件的主要材料為鋁合金,通過以碳纖維替代鋁合金,使得整車減重23%,并由此讓續(xù)航增加了30km。據(jù)了解,飛行汽車每減重10%,航程可提升15-20%;而結(jié)構(gòu)重量比每降低1%,就能釋放對應(yīng)的總重量用于載客。但碳纖維材料目前也面臨成型精度要求高、固化工藝難度大等劣勢,這導(dǎo)致其成本達到了鋁合金材料的3-5倍。
最后一項約束,則在于社會對飛行汽車造型設(shè)計的接受度。以汽車為例,經(jīng)過百年歷史發(fā)展,消費者對汽車造型的審美已經(jīng)在燃油車時代定格;而在新能源時代,由于發(fā)動機、變速箱、傳動軸等部件的取消,汽車比例向短機艙、長車廂的一體化方向演進,這導(dǎo)致眾多消費者一時間難以接受,進而影響到新車銷量。
飛行汽車也是如此,由于在現(xiàn)階段飛行汽車尚未實現(xiàn)規(guī)?;虡I(yè)落地,市場對其造型仍處在觀望為主的中立態(tài)度;而一旦進入落地階段,市場影響必然無法忽視。
總結(jié)
飛行汽車的造型雖會受到各類現(xiàn)實因素影響,但考慮到其目前仍處在起步階段,未來發(fā)展方向如何,仍具有不小的遐想空間。
但在可預(yù)見的未來,飛行汽車將分化為三個涇渭分明的品類:城市通勤型延續(xù)多旋翼設(shè)計,堅持緊湊尺寸和低噪音特性;城際運輸型發(fā)展混合翼身融合布局,航程突破500公里;特種作業(yè)型保留模塊化設(shè)計,適配醫(yī)療救援、物流運輸?shù)忍厥庑枨蟆?/p>
這種分化不是技術(shù)路線的失敗,而是三維交通網(wǎng)絡(luò)成熟的必然結(jié)果。正如汽車分化出轎車、SUV、皮卡等品類,飛行汽車的設(shè)計語言終將在市場選擇與技術(shù)演進中找到平衡點,在多樣性中孕育新的統(tǒng)一。