▶ 特斯拉于15日(当地时间)在得克萨斯州麦格雷戈SpaceX试验场演示的Roadster,靠两种装置完成了飞行动作。
▶ 一种是安装在车底、将车辆吸附在路面上的风扇装置;另一种是喷射压缩空气、推动汽车并使其升空的冷气推进器。
▶ 汽车倒挂在赛道上靠的是风扇;在空中转向并跃过5辆车,则靠的是推进器。

特斯拉于15日(当地时间)在美国得克萨斯州麦格雷戈SpaceX试验场演示的Roadster,从倒挂的赛道上脱离,在空中转了一圈后着陆。
它还跃过了包括卡车在内的5辆汽车。特斯拉表示,这是压缩空气推进器和车底吸附风扇共同作用的结果。
这是汽车制造商首次将火箭部件装入量产车,并展示其空中机动能力。
本文根据特斯拉公开的资料、演示后发布的技术分析及分析师评价,梳理Roadster依靠哪些装置升空、这些装置能做什么和不能做什么,以及马斯克为何让SpaceX工程师参与打造一款不赚钱的汽车。同时,也将介绍真正的飞行汽车发展到了什么程度。
◆ 装置一:将汽车吸附在地面的风扇

回看演示的第一个画面:Roadster沿着类似过山车的弯曲赛道向上行驶,随后倒挂在天花板上。让汽车没有掉下来的不是推进器,而是安装在车底的大型风扇。
其原理与吸尘器相同。车底风扇抽走车身下方的空气后,车底气压会低于外部气压,外部空气便将车辆压向路面。车身周围的裙边则能防止外部空气漏入。
特斯拉将其称为“多模式吸附系统”。它与赛车高速行驶时依靠尾翼将车身压向地面的目的相同,但风扇即使在汽车静止时也能运作。英国麦克默特里公司制造的Spéirling赛车也采用了相同原理,曾演示让一辆重1吨的汽车产生相当于2吨的下压力,并倒挂在空中。
特斯拉在演示画面中显示,向下的压力为4700公斤。电动汽车专业媒体Electrek对此提出质疑,称对于一辆不到2吨重的汽车来说,这个数字过大。特斯拉去年9月还申请了一项专利,内容是在车底安装4个涵道风扇,打造“电动风扇汽车”。据称,道路版基础车型“Performance”也会配备吸附装置,用于在过弯时让车辆紧贴路面。
◆ 装置二:不使用燃料的火箭——冷气推进器

在空中转向并跃过其他车辆,靠的是推进器。马斯克称它“像火箭一样飞”,但它和喷火的火箭并不相同,而是冷气推进器。
火箭通过燃烧燃料和氧化剂产生高温气体。冷气推进器不进行燃烧,只是将预先高压压缩的气体通过喷嘴喷出。
其原理就像吹满气的气球松手后飞出去。它的推力远弱于火箭,但结构简单、不产生火焰,而且可以反复启动和关闭。
航天器稍微改变方向时使用的正是冷气推进器。SpaceX的猎鹰9号火箭在第一级助推器发射后返回时,会利用氮气冷气推进器翻转并调整姿态。
马斯克早在2018年就表示,要改造猎鹰9号使用的冷气推进器,并在Roadster上安装约10个。8年后,这一设想终于成为现实。
Roadster使用空气作为推进气体。特斯拉车辆工程副总裁拉斯·莫拉维在演示中解释,10个喷嘴连接到一个600升的压缩空气罐,以此让车辆升空并旋转。
车上有两个储气罐,装有约250公斤空气,压力达到1万psi,约合680个大气压,超过水肺潜水气瓶(约200个大气压)的3倍。要承受这样的压力,储气罐必须采用碳纤维缠绕复合材料压力容器(COPV)制造。
这正是SpaceX用于火箭氦气罐的部件。特斯拉表示,车内所有空置空间都被COPV储气罐填满。Electrek推测,飞行版“Rocket”之所以只有一个座位,可能是因为储气罐占据了副驾驶座的位置。

喷嘴有4个集中在车尾,是提供向前推力的主推进器。其余喷嘴分布在车身两侧和底部,用于在空中调整姿态。这就是马斯克所说的“姿态控制推进器和后部主推进器”。特斯拉表示,推进器的推力是轮胎对地面施力能力的4至5倍。
为什么要与轮胎作比较?汽车加速存在无法突破的极限。无论电机有多强,汽车都无法比轮胎推动地面的力量(抓地力)更快,因为轮胎会打滑。
从静止加速到每小时96公里需要1.9秒之所以被视为量产车的极限,原因就在于此。推进器不需要通过轮胎传递力量,而是直接向后喷射空气来推动汽车。因此特斯拉声称,赛车版“Thrust”的加速时间为0.9秒,“Rocket”则不到0.59秒。
跃过障碍也是同样的原理。车辆行驶时从下方喷嘴喷出空气便能升空,再通过侧面喷嘴调整姿态,最后落地。
车载压缩机可以重新为储气罐充气。马斯克称,汽车“能够自行充气,想做这些动作时随时都可以”。装有固体燃料火箭的汽车用过一次就得更换燃料,而空气不需要更换,这是特斯拉强调的优势。
◆ 能做什么,不能做什么

演示确实是真的,但它能做到的事情比想象中少。
汽车在空中停留的时间只有几秒。250公斤空气通过10个喷嘴喷出后,很快就会耗尽。特斯拉没有公布悬停时间、储气罐重新充气所需时间,以及充气需要消耗多少电力。
高压空气喷出后能到达数十米远,因此不仅在公共道路上,在赛车场也存在碎片飞溅的风险。一些媒体还指出,向上喷射的推进器会让轮胎离开地面、反而削弱抓地力,因此跃车并非性能表现,而只是“派对把戏”。
特斯拉也划清了界限。飞行版“Rocket”是单人座,只向受邀者出售,并且某些地区不在销售范围内;该车没有获得公共道路行驶许可。马斯克在直播中表示,这不是一辆以安全为优先设计的汽车;他还在播客节目中以法拉利为例说,如果安全是首要考虑,就不要买Roadster。他也表示,目标是“不要让任何人死于这辆车”。
价格尚未公布。道路版“Performance”的预订定金为5万美元(约7100万韩元),赛车版“Thrust”为25万美元(约3.56亿韩元)。生产计划于2028年在得克萨斯超级工厂启动。
2017年发布时承诺的2020年交付,后来先后推迟到2021年、2023年和2024年;原定今年10月1日举行的发布也因强风推迟到15日。2017年公布的1000公里(620英里)续航里程,后来被下调至“超过480公里”(300英里)。
◆ 马斯克为什么要展示这款车?
这不是为了赚钱。马斯克本人就表示,它对营收不会产生重大影响。2023年,他还把Roadster称为“小土豆”。
特斯拉股东、经常批评马斯克发布会的Future Fund管理合伙人加里·布莱克估算,即使每年售出3000辆、每辆赚取10万美元,Roadster对特斯拉2029年每股收益的影响也只有约0.06美元,相当于市场预期5.40美元的1.1%。
以看好特斯拉著称的Deepwater Asset Management联合创始人吉恩·蒙斯特认为,这不是商业化发布,而是技术演示;除了让传统汽车公司相形见绌之外,它没有商业价值,只是一场“工程实力展示”。

那么,特斯拉的意图是什么?
首先是兑现承诺。Roadster项目拖了9年,每当特斯拉遭到“只发布、不交付”的批评时,这款车都会被拿出来讨论。
马斯克在发布前表示,这将是“史上最令人兴奋的演示,无论能不能运行都是如此”;演示结束后,他则说:“成功了。”
这也是在本月21日公布第三季度业绩前扭转舆论氛围的筹码。特斯拉第三季度交付量下降了2%,股价今年以来下跌了17%至19%。演示当天,股价在常规交易时段下跌超过1%,但在盘后交易和次日盘前交易中上涨了3%至5%。
其次是品牌价值。马斯克称Roadster是“人类驾驶的最后一批汽车中最出色的一款”。
特斯拉停止了Model S和Model X的生产,并在原生产线安排人形机器人Optimus的生产。公司还推出了没有方向盘和踏板的Robotaxi Cybercab。特斯拉传递的信息是,人类驾驶汽车的时代正在走向终结。Roadster的作用,就是以最轰动的方式为这一时代的最后一章收尾。
InsideEVs的蒂姆·莱文认为,Roadster或许能重塑特斯拉的创新企业形象,但市场自2020年以来已经发生变化,因此难以再像当年那样带来冲击。Alphabet首席执行官桑达尔·皮查伊发文祝贺称:“这款车的自动驾驶版本一定会很惊人。”
邀请观众到场也是为了展示。马斯克在直播中说,有观众在场才能证明演示不是人工智能生成的视频;即使亲眼看到也会难以置信,所以希望观众告诉别人,自己确实亲眼见证了这一幕。在人工智能合成视频充斥的时代,他试图展现“这件事真的做到了”这一事实本身。
最后,演示也关乎特斯拉和SpaceX。马斯克强调,这场演示是两家公司工程师密切合作的成果。演示结束后,华尔街再次出现马斯克旗下两家公司可能合并的猜测。合并目前仍只是推测。不过,火箭部件(冷气推进器和COPV)首次装进汽车,这一点毋庸置疑。
◆ 飞行汽车会到来吗?
Roadster不是航空器。特斯拉没有向美国联邦航空管理局(FAA)申请航空器认证。压缩空气装置被作为道路汽车的性能选项处理,演示也在私人试验场进行。能在空中停留几秒的汽车,与搭载乘客往来于城市之间的飞行器,是完全不同的东西。
城市空中交通(UAM)正受到关注,被视为下一代交通体系。

那么,真正的飞行汽车发展到了什么程度?最领先的是空中出租车,也称电动垂直起降航空器(eVTOL)。它像直升机一样可以原地起降,但依靠多个电动机安静飞行,不会在道路上行驶。美国的Joby Aviation和Archer Aviation处于领先地位。
FAA的型号认证分为5个阶段,Joby已进入最后的第5阶段,Archer则处于第4阶段。尽管如此,目前还没有任何一家公司获得西方航空主管机构正式的商业型号认证。电池认证、噪音标准、空域整合和飞行员资质,仍是待解决的问题。
中国亿航于2023年获得中国主管部门的型号认证,但地方政府的飞行许可审批延迟,公司因此撤回了今年的营收预期。即使取得型号认证,仍须另外获得航线和运营许可。还有一些车辆既能在道路上行驶,也能在空中飞行。
美国Alef Aeronautics的“Model A”可以在道路上行驶后垂直起飞。该车于2023年获得FAA特别适航证,但仅限展览和研究用途。其目标售价为29.9999万美元,公司声称已有数千份预订,但预订并不等于确定订单。
中国小鹏汽车旗下子公司AeroHT则展示了另一种方案:用一辆可在地面行驶的“母车”装载小型飞行器,需要时将其取出并起飞。目前尚未确认其获得正式型号认证。
Roadster不属于上述任何一种。它不是飞行,而是在空中短暂悬起几秒;目的也不是运输,而是加速和表演。由于不受航空监管,特斯拉无需取得认证便能立即展示实车。这就是为什么在空中出租车还要花数年进行认证时,Roadster已经先飞上了天。

韩国的发展方向是空中出租车。韩国国土交通部已将城市空中交通(K-UAM)商业化目标从2025年再次调整至2028年。韩国曾在高兴郡和Ara运河开展验证试验,并从今年8月起开始指定示范运营区域,为2028年初期商业化做准备。地方政府和公共机构将负责设计航线与空域并提交申请。现代汽车集团美国子公司Supernal正在开发飞行器。
◆ Roadster留下的课题与机遇

Roadster清楚地展现了几个问题。首先是能源。要把250公斤空气压缩到680个大气压,需要消耗大量电力,特斯拉没有公布具体用电量。用这些能量换来的,也只是几秒钟的空中停留时间。
要飞行几分钟甚至几十分钟,就得携带多得多的电能。但电池很重,增加电池会让汽车变重;为了让更重的汽车升空,又要消耗更多电力。这是所有空中出租车公司都要面对的瓶颈。要解决这一问题,就需要能在同等重量下储存更多电能的电池,也就是能量密度更高的电池。
监管也是一大难题。现行航空规定主要围绕飞机和直升机两种类型制定。像Roadster这样能短暂升空几秒的汽车、像Alef这样可以从道路行驶状态起飞的汽车,以及依靠多个电动机垂直起飞的空中出租车,都难以归入现有类别。
没有相应规定,就无法认证;没有认证,就不能载人。Roadster无法在公共道路上使用、Alef只能持有展览用途许可,原因都在于此。要让飞行汽车成为商品,就必须修改现有规则或建立新的规则。
海外选择了建立新规则。美国联邦航空管理局(FAA)于2024年10月新增“动力升力航空器”类别,适用于像直升机一样垂直起降、飞行时又像飞机一样前进的航空器。
该类别还为飞行员资质和培训、最低安全高度等制定了新的运营规则。直升机于20世纪40年代被纳入新的航空器类别后,时隔约80年才有了这一变化。Joby和Archer的空中出租车之所以能够进入认证最后阶段,也是在相关规则出台之后。
韩国则通过特例区域放宽限制。2024年4月施行的《城市空中交通法》规定,在国土交通部指定的验证项目区域和示范运营区域内,大部分既有航空法规,如《航空安全法》《航空事业法》和《机场设施法》不适用。
法规只保留型号认证、适航认证等必不可少的最低安全要求。做法是在较小区域内先行试飞、发现问题,再逐步扩大范围。今年8月启动的示范运营区域指定工作,就是第一步。要在2028年实现商业化,还需要完成飞行器认证、飞行员资质、起降场(垂直起降机场)标准和噪音规定等事项。
这也为韩国国内产业带来机遇。韩国晓星先进材料量产碳纤维,一进氢能科技量产氢燃料汽车用高压储气罐。用于空中出租车的电池和电机,也是韩国企业在全球市场具备竞争力的产品。
马斯克在演示后发文称:“事实证明,未来会有飞行汽车。”但这次飞行只有几秒。要把这几秒延长到几分钟、几小时,取决于电池公司、航空主管部门和空中出租车企业,而不是特斯拉。