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杰克斯未来?评估飞行汽车在可持续移动中的作用

经过密歇根大学|2019年4月12日

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在20世纪60年代,乔治·杰森的动画迷信赛人,乔治·杰森在他的家庭规模的飞行车上工作,这在旅途结束时奇迹般地转变为公文包。

对飞行汽车的环境可持续性影响的新研究,正式称为电动垂直起飞和着陆飞机,或vtols,发现它们不会适合杰尔逊式短期通勤。

然而,VTOLS - 这与垂直起飞和降落的便利性相结合,与飞机有效的空气动力学飞行,可以在可持续移动中发挥利基角色,根据该研究,计划于4月9日出版物出版自然通信。世界各地的几家公司正在开发VTOL原型。

根据密歇根州大学可持续发展中心和福特汽车公司的研究作者

“To me, it was very surprising to see that VTOLs were competitive with regard to energy use and greenhouse gas emissions in certain scenarios,” said Gregory Keoleian, senior author of the study and director of the Center for Sustainable Systems at U-M’s School for Environment and Sustainability.

“具有全占用的VTOL可以优于旧金山到圣何塞或从底特律到克利夫兰的地面车,例如,”他说。“

U-M-FORD研究,VTOL的第一个全面的可持续性评估,看着VTOL的能量使用,温室气体排放量和节省VTOL的时间与地面乘用车相比。虽然VTOLS在飞行期间产生零排放,但它们的电池需要在发电厂产生的电力。

研究人员发现,对于100公里(62英里)的旅行,携带飞行员的完全加载的VTOL和三名乘客的温室气体排放量比地面车辆占用1.54平均车辆占用。与VTOL的排放比汽油车低52%,比电池电动车低6%。

Akshat Kasliwal是该研究的第一作者和U-M学校的研究生,为环境和可持续发展,调查结果可以帮助指导在商业化之前的新兴行动系统的可持续部署。

“通过这些vtols,有机会相互对准可持续性和业务案例,”Kasliwal表示。“不仅是高乘客占用的排放,也不仅有利于飞行汽车的经济学。此外,鉴于飞行与驾驶的大量时间,可以激励消费者分享旅行。“

在未来几十年中,全球交通部门面临迎接对方便客人流动性需求不断增长的挑战,同时减少拥堵,提高安全性和缓解气候变化。

电动车辆和自动化驾驶可能有助于其中一些目标,但受到现有道路上拥堵的限制。VTOLS可能通过启动驾驶出租车服务或其他城市和区域航空旅行服务来克服这些限制。

几家航空航天公司和创业公司 - 空中客车,波音,博尼航空和百合,例如 - 美国宇航局等机构已经开发了VTOL原型。这些飞机的一个关键效率推动器是分布式电力推进器,或者涉及使用几种小型电动推进器的DEP。

U-M和FORD研究人员使用这些来源和其他人的公开信息,以创建基于物理的模型,计算用于电动VTOL的能量使用和温室气体排放。

“Our model represents general trends in the VTOL space and uses parameters from multiple studies and aircraft designs to specify weight, lift-to-drag ratio and battery-specific energy,” said Noah Furbush, study co-author and a master’s student at the U-M College of Engineering.

“此外,我们进行了敏感性分析,探讨了这些参数的界限,以及网格碳强度和风速等其他因素,”福布斯也是U-M足球队的成员。

这项研究开始,而Kasliwal和Furbush是福特的夏天实习生。在福特密歇根州联盟补助金的帮助下,学生返回安娜堡的工作继续。

研究人员在VTOL飞行中的五个阶段分析了主要能量使用和温室气体排放:起飞悬停,攀爬,巡航,下降和降落悬停。这些飞机在起飞期间使用大量的能量并在巡航期间爬升,但在巡航阶段相对较高,以150英里/小时的方式行驶。因此,当巡航阶段占据总飞行里程时,VTOLS在长途旅行中是最节能的。

但是对于较短的旅行 - 任何小于35公里(22英里)的东西 - 单人占用的内燃机车辆使用较少的能量,而且产生的温室气体排放量比单人乘客VTOL更少。这是一个重要的考虑因素,因为平均基于地面的车辆通勤仅为17公里(11英里)。

“As a result, the trips where VTOLs are more sustainable than gasoline cars only make up a small fraction of total annual vehicle-miles traveled on the ground,” said study co-author Jim Gawron, a graduate student at the U-M School for Environment and Sustainability and the Ross School of Business. “Consequently, VTOLs will be limited in their contribution and role in a sustainable mobility system.”

毫不奇怪,VTOL完成了100公里的基本情况跳闸比地面车辆快得多。与较高速度相结合的点对点VTOL飞行路径导致时间节省约80%,相对于地基车辆约为80%。

“一般来说,飞机的电气化,预计将在不久的将来从根本上改变航空航天行业,”Furbush说。

该研究的作者指出,需要解决许多其他问题以评估VTOL的可行性,包括成本,噪音和社会和消费者接受。


提交:产品设计


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