您的位置
主页 > 网站优化 » 正文

20世纪畅想的未来出行,在21世纪成真了吗?

来源:www.jz265.com 点击:1908

近年来,人们听说有关飞行汽车,超高速铁路,喷气背包和无人驾驶汽车等新型车辆的报道,但目前这些领域的产品似乎并不实用。移动旅行的未来在哪里?人们梦寐以求的这些车辆目前的发展状况如何?

喷气背包和飞行汽车似乎在科幻小说中比在你的家庭车库中更多。 1924年,《大众科学》(PopSci)杂志预测航空汽车可以在20年内实现,但这种看似过于乐观的乐观主义并非没有理由:发明家已经一步步进行了一个多世纪的革命。交通工具正在向前发展。 Hyperloop的历史可以追溯到19世纪70年代。巡航控制系统于20世纪50年代首次亮相。第一架空中车原型机在同一个十年内启航。在20世纪60年代,贝尔实验室推出了喷气动力背包的原型。这些未来的通勤方式仍然依赖于大众市场的胃口:它安全吗?它可靠吗?它便宜吗?以下是对人们移动旅行梦想的现实评估。

01

飞车

什么时候会实现:20年后

有哪些发展障碍?

飞行汽车的意义是方便:它们可以腾空并避开地面交通。这意味着飞行汽车的推进技术必须足够强大才能飞行,并且安全,安静且足够灵活,可以降落在郊区车道上。

虽然初创公司已开发出智能飞行解决方案,但尚未有公司在汽车驾驶模式和飞机飞行模式之间取得良好平衡。硅谷开瓶器有一个单座飞机,使用八个转子垂直起飞,但这款小型飞机没有配备轮子,这意味着它更像是一架私人直升机,而不是一条随时可用的道路。汽车。波士顿创业公司Terrafugia推出了一款带有可折叠机翼的双座过渡。部署机翼后,它可以在9,000英尺的高度飞行400英里。但这款产品存在问题:有一条起飞跑道。

即使这些公司能够有效地整合技术,由于繁文缛节和监管问题,他们的飞行汽车项目也将停滞不前。飞行汽车必须首先由国家公路交通安全管理局(NHTSA)和联邦航空管理局(FAA)发布。垂直飞行协会工程联盟的Michael Hirschberg指出,此类车辆至少需要10年才能获得批准。 Terrafugia是目前最接近完成审批流程的公司,而Opener仅在加拿大获得许可。

概念和原型

我们可能没有大众市场的飞行汽车,但这方面的研究已持续了数十年。

1949年:虽然Moulton Taylor的Aerocar飞行汽车获得了美国联邦航空局的前身认证,但它从未正式投入生产。原因不难理解:在飞行前,驾驶员必须安装螺旋桨和15英尺长的机翼。

2000年:Paul Moller的M400 Skycar?空中车登上了2000年3月号《大众科学》杂志的封面。单座飞机依靠四个风扇的力量“直接从你的后院起飞”,但它还没有真正大规模生产。

2018年:优步航空多旋翼飞机实现垂直起飞和着陆。出租车服务巨头的目标是在2020年在洛杉矶和达拉斯部署空中出租车车队,但这些车辆只能在该市的特定区域起飞。

有前途的技术

1.更好的电池

飞行汽车需要通过电力驱动,以防止发动机噪音影响郊区居民。但现在最好的电池,如Terrafugia使用的磷酸锂电池,只有2%的燃料能量密度。大多数初创企业会选择更多的电池组,但这会增加那些需要悬停在空中的车辆的重量。在这方面,固态电池技术将为飞行汽车带来飞跃。固态电池可以承受更高的温度,而更热的电池可以承受更多的能量。问题是没有人能制造出能够存储电力的固态电池。

2.更强的性能

对于飞行汽车来说,垂直起飞无疑是最好的起飞解决方案。但是,使用电动机或发动机来升高底盘和乘客将消耗大量能量。对于即将推出的Nexus混合动力飞机,贝尔航空系统公司借用了无人驾驶飞机中的高效起飞解决方案:四转子。在整个设备配置中,多个支持成员共享负载并帮助稳定航天器。优步计划中的空中出租车也会以相同的方式起飞,然后在固定的机翼上飞行。

02

超高速铁路

什么时候会实现:20年后

有哪些发展障碍?

在地下气动管道中,超高速列车可以以声速沿磁轨飞行。或者,正如特斯拉首席执行官伊隆马斯克在2013年的推文中所说的那样,首次提到这个概念:“协和式飞机是协和式飞机和轨道炮的混合体。”

马斯克预计,如果有几个团队同时开展这样一个项目,那么他雄心勃勃的想法将有更好的机会实现它,所以他开源了这个项目。它也很有用:已发布所需硬件的各种版本。电动马达将机舱送入铝轨道,提供悬架,而传统的真空泵将从超高速轨道抽出所有空气,以创造一个近乎无摩擦的行驶环境。

这些项目面临的最大的物理挑战是挖掘隧道,但这种困难更经济,而不是技术。马斯克为这个重型项目建立的公司Bors Company的报价是每英里(1.61公里)隧道10亿美元,但这可能只是一个保守的数字:想想纽约市第二大道地铁的建设。该线路每英里耗资25亿美元。

超高速铁路项目的启动并不顺利。面对与当地居民的法律纠纷,Boring公司选择放弃在洛杉矶西部的建设计划。但是,一些公司仍然乐观。今年,Hyperloop Transportation Technologies将在中国和阿拉伯联合酋长国破土动工,首席执行官Dirk Ahlborn已经在谈论发布时间。这种热情肯定是好的,但我们还没有看到太多的试运行。

概念和原型

人类通过地下真空管道进行快速通勤的梦想已有近150年的历史。

1870年:发明家Alfred Ely Beach获得了气动输送技术的专利,该技术由埋在地下真空管末端的大型风扇提供动力。他秘密在纽约市建造了一条示范隧道。

1970年:TrackedHovercraft旨在将从伦敦到爱丁堡的旅程缩短到90分钟。振荡磁场允许这种交通概念以每小时100英里或更高的速度飞行。但是,这个概念已被抛弃。

2010年:Max Schlienger的Vectorr火车漂浮在磁悬浮轨道上,由真空泵的气压驱动。在他位于加利福尼亚州纳帕的葡萄园里,他有六分之一的模特。

有前途的技术

1.巧妙的悬挂技术

超高速铁路将通过像Inductrack传感轨道这样的悬挂方案漂浮在轨道上方。这种配置不是依靠两个相互排斥的磁铁来提升吊舱,而是在火车底部以直角放置一组相互排斥的磁铁。一个称为Halbach数组的矩阵,并将线圈放在轨道上。在低速时,发动机沿着轨道滑动驾驶室。在每小时45英里的速度下,在驾驶室和线圈之间形成电磁场,从而升高整个列车。

2.真正的合金

经常以1马赫的速度移动会导致许多材料弯曲或开裂。结果呢,超级?环路运输技术公司使用一种叫做Vibranium的专利复合材料来覆盖它的机舱。这种碳纤维基化合物的强度不仅是钢的10倍,而且只有钢的五分之一重。此外,整个机舱都配备了传感器,因此可以随时进行结构完整性检查。

03

喷气包

何时实现:10年后

发展障碍是什么?

1958年,《大众科学》预测人类“像鸟一样飞翔的远古梦想”可能比我们想象的要近。在不到30年的时间里,喷气包试飞员威廉苏托出现在1984年洛杉矶奥运会的开幕式上,在空中盘旋。即便如此,对《大众科学》的预测还是有点言过其实:苏尔的辉煌时刻喷气式飞机陷入低效状态,120磅重的只持续了20秒。

自从Sutto完成了特技表演后,喷气背包慢慢接近起飞。他的模型使用加压过氧化氢作为燃料,而今天的火箭服依赖更高效的煤油或柴油10到20分钟。然而,现代工艺品在其他问题上只取得了微小的进步。作为火箭,喷气背包非常嘈杂; Sutor的皮带发出130分贝的尖锐声音,Jetpack Aviation目前的模型噪音仅略低于120分贝。他们很沉重。 2015年,Jetpack Aviation首席执行官大卫梅曼(David Mayman)使用重达85磅的在自由女神像周围建造了一个环形交叉路口。比之前的更轻,但仍然非常大。而且,即使您的身体能够承受如此大的负荷,您也可能无法承受成本压力。该产品的入门级版本售价约为250,000美元。

概念和原型

将喷气背包从地面上取出相对容易,并且需要做很多工作才能将它们保持在高海拔地区。

1958年:美国陆军委托犹他州化学公司Thiokol启动项目草蜢项目,以创建一个粗糙的火箭背包。该装置用五罐氮气飞行五分钟。

1961年:飞行员哈罗德格雷厄姆飞到小型火箭升力装置后面112英尺高的地方。该设备的储气罐储存Bell Flight Systems开发的推进剂。

2009年:Raymond Li的Jetlev? Flyer成为第一款进入市场的水力背包。这个产品的问题在于,这个30磅重的设备通过软管系在船上,该软管装有发动机以抽水以产生推力。

有前途的技术

1.电传打字操作

翼装置由可调节的瓣阀操纵。过去,喷气背包系统使用的是机械硬件,如皮带轮和电缆,但较新的“电传操纵”技术取代了电动开关和发动机。整个装置因此变得更轻和更灵活,并且飞行员不再需要拉动电缆来操作。想飞到左边?转动杠杆或按下按钮。 Martin Aircraft的喷气背包采用了这项技术。 “当我在空中盘旋时,我几乎可以完全让我的手离开控制系统,”试飞员Paco Uybarreta说道。

2.微型发动机

推动人类飞行超过20秒需要一些比加压燃料更好的燃料。涡轮喷气发动机是微型燃气或柴油发动机,其使用涡轮机来压缩空气以产生推力。它们的功率重量比有助于减轻背包的重量。 Jetpack Aviation的喷气背包重20磅,可产生180磅的推力。足以将发动机,额外燃料,飞行系统和飞行员发送到空中。

04

无人驾驶汽车

什么时候会实现:10年

有哪些发展障碍?

在2018年初,无人驾驶汽车似乎已准备好上路了。然而,一天晚上,一辆来自优步的自动驾驶汽车在亚利桑那州的坦佩坠毁了一名女子。这一事件令公众非常担忧,并突出了该技术的一个重大缺陷:它无法可靠,可靠地识别任何环境中的危险。即使是过时的眩光也会破坏这种汽车的视野。

全天候自动驾驶依赖于一整套技术的有效运行。 GPS负责告诉汽车最佳路线,传感器雷达,激光雷达和相机负责围绕障碍物进行侦察。人工智能计算机负责处理来自各方的信息,以便做出快速决策:踩下行人的刹车,或像往常一样驾驶而不会掉落树叶。

车辆必须经过数十万小时的培训,以了解任何条件下的任何风险因素。汽车制造商可以通过在旅途中获得原型来更快地完成培训。这是优步所做的,但在2018年发生致命事故后,它停止了无人驾驶汽车的试点项目。今年某个时候,该公司将在匹兹堡重新推出更保守的新产品。它的汽车只能在白天晴朗的天气里行驶,每小时不到25英里。当Uber重新启动其项目时,Alphabet的子公司Eaglemo很可能成为竞争对手的赢家:它正在25个城市进行测试,并于去年12月在凤凰城推出无人驾驶出租车。服务。

但是,可以控制任何环境的模型要到几十年才会出现。密歇根大学自动驾驶考试主任Huei Peng说:“无人驾驶汽车在雨雪中以65英里/小时的速度行驶需要很长时间。” Waymo的首席执行官最近提出了一个更悲观的预测:这可能永远不会发生。

概念和原型

自上世纪中叶以来,机器人已进入驾驶员教育领域,但他们尚未准备好进入公共道路。

1958年:工程师使用从0(完全手动控制)到5(完全自动驾驶)的六个等级来测量汽车中自动驾驶技术的程度。第一步是让你的脚离开踏板:巡航控制系统诞生于20世纪50年代后期并出现在克莱斯勒汽车上。

1989年:汽车自动驾驶达到2级,这意味着他们学会观察世界并识别基本危险。卡内基梅隆大学的ALVINN是一种改装的救护车,可以通过传感器和计算机大脑穿越校园。

2007年:3级及以上级别意味着汽车必须能够在没有太多外部帮助的情况下应对航线。卡内基梅隆大学的Carnegie Mellon Boss熟悉55英里长的路线,里面充满了交通信号和其他车辆。

有前途的技术

1.更便宜的传感器

电子眼可以提供完整的道路图,但高分辨率相机,雷达,激光雷达和其他传感器(保守估计)的总成本达到75,000美元。光学工程师正在开发这些传感器的更便宜版本。例如,Waymo声称在屋顶上建造了一个旋转的激光雷达只需7,500美元。所有自动驾驶汽车公司都在秘密进行内部开发并实施严格的保密政策。然而,随着工程师继续研究,这些组件的成本必然会进一步下降。

2.移动大脑

借助称为神经网络的人工智能,无人驾驶汽车将传感器数据解析为导航线索。这种类似大脑的系统必须能够识别在各种天气条件下拍摄的各种行人照片,然后在几毫秒内做出转弯,制动或前进的决定。自20世纪80年代以来,程序员一直在训练网络系统来驱动,但使用较旧,较慢的芯片。今天,部分由于视频游戏行业的发展,图形处理器已经变得足够快,可以立即读取道路状况。