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铝引用丨会飞汽车时代就要来临啦!

中国有色金属报2022-06-21 10:11:01



能飞上天一直是人们梦寐以求的,在希腊神话里人类就想象在浩空自由飞翔的模样,一千年来中国出了嫦娥奔月的故事,1903年美国莱特兄弟发明了飞机,人类飞天的梦想实现了。

  

现在人们想要的飞行器,既不是无人机,也不是气球,而是一辆有翅膀的普通汽车,张开翅膀可随意飞到目的地,收起翅膀可停到马路上,在马路上飞跑,就象鸟儿那样,其实那就是一辆会飞的汽车。

  

顾名思义会飞汽车是一种多功能交通运输工具,既是一种汽车,但为了环保又不能烧油,还是一种能垂直起降的直升机,不能滑行起飞与降落,因为拥挤的市区哪有这种空地,所以它是一种说飞就飞、说降就降的飞行器,只要有中型乘人车那么一块地就行。

  

会飞汽车纷纷亮相  电耗与出租车相当



人们盼望的这个时代终于来临了,2017年可以认为是会飞汽车元年,是它走上实用道路的头一年,粗略地统计一下,现在从事这类汽车研发工作的世界知名大企业有:欧洲空中客车飞机公司、优步公司、谷歌公司、欧洲航天局、中国的亿航公司、斯洛伐克飞行汽车公司、德国利利厄姆公司等等。

 

客中客车飞机公司

  

客中客车飞机公司是世界第二大飞行器制造企业,世界最大的A380客机就是它的杰作,它在天津设有A320型客机组装公司,现又在中国建设直升机制造厂。该公司早些年就致力于开发飞行汽车,已取得巨大成就,已搞定了飞行汽车的上市时间,有关负责人称,这款名为“瓦哈纳”的通勤飞行车将在今年年底试飞。2017年初,空客公司与意大利乔治亚罗公司提出了一个名为“多方式联运交通概念”的飞行汽车装备,被称之为“Pop.Up”的快捷交通工具实际上是一辆装上轮子能在路上奔驰、安上螺旋可在空中飞行,还可以与轨道车辆等相联的万能汽车。

  

欧洲航天局的利利厄姆电动飞行器

  

这种载人私人电动飞行器是欧洲航天局与德国一家初创公司联合开发的,可以乘座两人,能垂直起飞与降落、易操作、噪声低、更环保、不排放任何物质,计划2018年推向市场。

  

利利厄姆公司的飞行出租车

  

利利厄姆公司是一家德国企业,总部在慕尼黑,它的一款五座“飞行出租车”早已试飞了其缩小版,它在天上是一架能够垂直起降的飞机,在地面就是一辆疾驶如飞的电动出租车,供城市空中服务和出行共享服务。

  

该公司对外宣称,在试飞时一架双座原型机进行了包括空中换挡在内的机械操作,所谓空中换挡就是从无人机那样的盘旋模式转换为常规飞机那样翼载飞行模行。据称这种飞行出租车在空中飞行时的航程约300km,巡航速度300km/h,是当前世界上唯一一款既能垂直起飞又能依仗喷气动力飞行的电动飞行器。利利厄姆公司说,这款喷气电动飞行器每千米电力消耗与一辆电动汽车相当,可以常规出租车那样的价格提供载人飞行服务,速度约比普通出租车快4倍以上,不怕堵车,发生碰蹭事故的几率几乎为零,出门办事利用这种交通工具多惬意啊!

  

中国亿航公司的“亿航184无人机”

  

公司称这是一款全电动低空自动驾驶载人飞行器,不能手动驾驶,事先设定好目的地,坐在舱内等待下机。据称,它的尺寸与一辆小型轿车相当,可以搭乘体重≤100kg的客人一名,飞行23min,最大飞行速度100km/h。此产品用途广泛,可用于医疗急救、旅游、城市运输、转送快递和自然灾害救援等。

  

斯洛伐克飞行汽车公司的飞行车

  

斯洛伐克飞行汽车公司是总部位于斯洛伐克的一家工程公司的一个子公司,于2014年开发出其飞行汽车样车,直到2017年3月才推出其新车型,并在4月20日于摩纳哥举行的顶级奢侈器展上初显峥嵘,受到广泛关注。该公司称,这种即将到来的下一代交通工具既能作为普通四轮汽车上路行驶,又能作为飞行器在空中自由翱翔,另外它还很环保,因为它的发动机是混合动力型的。

  

飞行汽车公司称,他们的初心是,想通过实现速度快的中程“门到门”出行以及在道路基础设施有限的地区实现“门到门”旅行来大幅度提高个人交通效率和环保;,也就是说,拥有飞行汽车的主人如要驾驶它必须拥有汽车驾驶执照又必须握有飞行器执照。公司负责人说:“我们筹集了足够的资金,即将批量生产这种飞行汽车,它是有史以来首款可量产飞行汽车”,从2017年4月起接受订货。

  

优步公司及谷歌公司的飞行车

  

2017年4月底,优步公司宣布,计划于2020年推出飞行出租车,名为“优步飞行车”,采用电力驱动,可垂直起降,将有效地缓解城市交通拥堵难题。

  

谷歌联合公司创始人佩奇(L.Page)投资的小鹰公司研发的飞行汽车——飞行车也于2017年上半年与大众见面。那是一款单座超轻纯电动的飞行器,可直接从地面或水面起降,最大承载量100kg,操作极其简便,任何有汽车与飞行器双驾照的人都能在几分钟内轻轻松松地学会如何安全驾驶这款汽车。

  

会飞的汽车已有了很多雏形,有的已开始订货,大城市交通拥堵问题有望获得根本解决,但是,离飞行出租车公司正式组建与投入商业营运并不能一蹴而就,还需要一段较长时间,可能要2020年或长一些,个别私人拥有则会早一点,因为还有许多工作要做,,,;二是公众对会飞汽车的认识也需要一个过程,特别是对其安全问题的认识不是一下子能解决的,这可不是天高任鸟飞的问题。

  


铝是打造会飞汽车最佳材料

  

制造飞行汽车的材料必须可靠,且经过长期使用考核,能确保安全,万无一失。同时,要求车的自身质量应尽量轻,宜用密度尽量小价格适中,但不能太高,否则车的成本会过高,增加运营成本,乘客难以接受;报废后材料易于回收,而且回收成本应低,便于建立良性循环经济,加工成形性能好,既可以制造结构,又可以当功能材料用等等。因此,只有铝(含铝合金)能同时满足上述要求,是制造会飞汽车性价比最高的材料。为此,笔者认为这种触手可及的高科技汽车应是全铝的,所谓全铝的,就是在当前的技术条件下,凡是可用铝材制造的零部件都是铝质的,在中国制造的ARJ21支线客机中,铝质零部件质量占飞机净质量的75%左右;在C919大飞机中,铝件质量占其净质量的65%。所以,在会飞的汽车中,笔者认为铝件净质量宜力争达到车的净质量的80%以上。

  

会飞的汽车虽是航空器,但档次不高,属低端,因为它们的飞行速度不高,飞行距离短,飞行高度低,续航时间不长,所以用的铝材可跟ARJ21支线客机与C919大飞机的不一样,它们用的铝材多是2xxx及7xxx系硬铝及超硬铝,占铝材总用量的80%以上。飞行汽车结构件及覆盖件用6xxx系与5xxx系变形铝合金与ZL1xx系铸造铝合金即可。

  

制造结构件的挤压材及锻件可用6061合金加工,它是一种久经考验的航空结构及其他产业结构的结构铝合金,强度中等偏高;各种钣金件及覆盖件可用5754合金,它是一种响当当的汽车合金,在国内外汽车制造中已获得广泛应用。汽车底盘大梁可用挤压大型材制造或用较厚板材冲制,合金宜用6061及7N01合金。

  

7N01是一种日本合金,牌号中的“N”即日本Nippon的头一个字母,它的成分(质量%)与美国的7005合金相当,为:Si0.30,Fe0.35,Cu0.30,Mn(0.20~0.7),Mg(1.0~2.0),Cr0.30,Zn(4.0~5.0),Ti0.20,V0.10,Zr0.25,其它杂质每个0.05、合计0.15,其余为Al。它的物理性能:密度2.78g/cm3,液相线温度620℃,20℃~100℃的平均线胀系数23.6×10-6/℃;室温时的典型力学性能如下:

  

也可以根据零部件具体情况选用其他铝合金,但是笔者不推荐使用铝-锂合金,因为飞行汽车没有必要使用这种高端材料。

  

现在研发的会飞的汽车不是电动的就是混合动力的,当然选用电动的是上策,因为它安全与环保双全。铝燃料电池是最好的动力源,以色列菲内奇公司(Phinergy)的铝燃料电池堆由50块铝板组成,产生的能量为120km/块,一个电池堆可使1500kg的乘人车在标准城市马路上行驶1600km。中国浙江台州非常新能源科技有限公司、四川德阳东深新能源科技有限公司等都分别成功研发有实用价值的铝燃料电池,但总体技术水平与菲内奇公司的还有一些差距,现在它又与美国奥科宁科(Arconic)公司联手对铝燃料电池作进一步的深入研究。





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责任编辑:彭薇

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