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马年新春,赛车主题电影《飞驰人生3》勇夺春节档票房冠军。全球瞩目的F1大奖赛也已经在上海成功举办。赛车,本就是速度与激情的代名词,让人心潮澎湃!
你是否大胆畅想过,赛车能腾空而起,在空中竞速?

飞驰人生3剧照

图源:小红书


    其实这早已成为现实。属于飞行汽车的“空中F1”赛事,如Airspeeder EXA 系列比赛和Jetson Air Games,已在近些年于海外成功举办。


1997年上映的科幻电影《第五元素》中,飞行汽车在城市的“钢铁森林”间穿梭追逐的片段,已成为影史经典,让人记忆犹新。


然而,在汽车与飞机都已经服务千万家的时代。飞行汽车本身却因技术壁垒,长久地只存在于想象之中。


《第五元素》中的飞行汽车

图源:电影《第五元素》


进入21 世纪,新能源汽车与无人机技术浪潮席卷全球,飞行汽车的制造又重回大众视野。今年的全国两会,低空经济连续第三年被写入政府工作报告,定位升级为“新兴支柱产业”。作为低空经济的核心 “引爆点”,飞行汽车正成为科研人员的攻关焦点。


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多向进化的飞行汽车


1917年,一辆装有飞机固定翼和螺旋桨的“跨界”汽车出现在航展上,这被视为飞行汽车诞生的标志。它是由美国航空先驱格伦·柯蒂斯设计的“Autoplane”,被后世公认为世界上第一款飞行汽车原型[1]


而这一年,距离飞机诞生不过14年,汽车问世也仅31年。


人类设计的第一辆飞行汽车Autoplane

图源:https://flyingmachines.ru/Site2/Arts/Art4897.html


目前,飞行汽车通常指面向空地一体交通的电动垂直起降飞行器[2],已进化出三种形态,代表着飞行汽车从“能飞”走向“好用”,再到灵活“自由切换”的发展三阶段。


01


纯飞式


主要指eVTOL(Electric Vertical Take-Off and Landing,电动垂直起降飞行器),被业内公认超过70%的核心技术与电动汽车一致[1],正成为当前行业“内卷”的主赛道。


纯飞式飞行汽车

图源:https://www.ehang.com/Public/cn/ehangweb/image/216s/9-2.jpg


02


分体式


采用陆空分离的设计,飞行器与智能运载车各司其职、灵活组合,能够在没有合适起降场、飞行器无法起降时,开车前往目的地。


分体式飞行汽车

图源:https://www.xiaopeng.com/flyingcar.html


03


两栖式


即一体陆空两用,是真正“会飞的汽车”,需要完美融合航空技术和汽车技术,达到两个领域的安全标准,是飞行汽车的终极理想形态。


两栖式飞行汽车

图源:

https://news.seu.edu.cn/2025/0101/c5541a516343/page.htm


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想飞起来,首先靠航空技术


那么,飞行汽车是怎么“飞”起来的?它的“进化”其实离不开航空技术。1917年柯蒂斯让汽车“如虎添翼”的构想,一直影响着百年来飞行汽车的设计。以eVTOL为例,它融合了直升机、固定翼飞机和无人机的核心技术优势。


01


直升机的“垂直起降”


飞行器不需要向前运动,依靠旋翼实现垂直起降,这是两个原理共同作用的结果:


一是伯努利原理,流线型的旋翼的上方空气流速快,压强比旋翼下方小,由此产生向上的升力,把飞行器“托”了起来;二是牛顿第三定律,旋翼向下推空气,空气便向上推旋翼,形成向上的反作用力。


伯努利原理图

图源:

https://stock.tuchong.com/image/detail/2400150638428291111


上海科技馆飞行展区 

“升力从哪里来”互动装置


02


固定翼飞机的“巡航效率”


许多eVTOL在装有旋翼的基础上,也装有固定翼。固定翼不参与起降,而是在巡航阶段“托”起高效飞行。同样依据伯努利原理,固定翼上下方的压力差产生了向上的升力,动力系统就能集中全部能量产生向前的推力,实现更高效、更长距离的飞行。


固定翼eVTOL

图源:https://flyingmachines.ru/Site2/Arts/Art4897.htm


03


无人机的“多旋翼控制”


eVTOL安装了多个旋翼,为了实现飞行姿态的精准控制,飞控系统这个“大脑”,拥有分布式电推进和差速控制逻辑,能根据飞行情况独立精准地调节多个旋翼的转速,实现毫秒级响应。


技术融合也让eVTOL的飞行更加安全。通常民用直升机依赖单一、复杂的机械传动,主旋翼或尾桨失灵,飞行器便失去了核心升力与平衡力,极易酿成严重事故;而eVTOL即使有一两个旋翼失效,剩余旋翼也能在飞控系统动态调整下,保证飞行器安全降落。


多旋翼eVTOL

图源:https://www.volocopter.com/en


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想飞起来,还要靠电车技术


想要让汽车“起飞”,供能问题必须解决好。在汽车动力发展的历史上,燃油还是电动,始终是一场围绕技术进步与市场选择展开的“拉锯战”。


如今,随着车用电池技术走向成熟、绿色环保需求日益紧迫、传统能源日渐短缺等因素影响,现有汽车的主要动力类型有三类:一是纯燃油车,燃烧汽油或柴油;二是混合动力车,由燃油与电动协同工作;三是纯电动车,完全由电池供能。其中,纯电动车正在逐渐成为“胜利者”。


要将电车技术“升级”到低空飞行,零排放与低噪音、精准控制、成熟产业基础等因素,都必须纳入考量。中国电动汽车产业目前已跻身全球领先地位,深厚的技术积淀势必会将飞行汽车“卷”向新的高度。但我们也需要看到,现有电车技术也还未完全满足飞行汽车的全部需求。


以动力电池为例,在飞行汽车的应用场景中,它必须同时满足高能量密度、高功率密度与高安全性,但三个指标相互制约,难以兼顾,被业内称为“不可能三角


01


高能量密度


当前主流动力电池的能量密度为200W·h/kg~300W·h/kg,但eVTOL需要更充足的“耐力”。要实现200~400千米的商业价值航程,它的电池能量密度应超过400W·h/kg。


02


高功率密度


eVTOL在垂直起飞阶段所需的动力,是地面行驶的10至15倍[1]。为实现快速起降,电池必须要有强大“爆发力”,也就是高功率密度。


03


高安全性


载人飞行“人命关天”,这也让电车起火引发的“用电安全”问题,成为必须直面的刚需,也对飞行汽车的电池安全性提出了更严苛的要求。


这三个指标在现阶段很难同时兼顾,技术难题正推动着全球动力电池企业与研发机构持续攻关,让我们一起期待动力电池“可能三角”到来的那一天。



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想飞起来,还要多“吹吹风”


俗话说“一代风洞,一代飞行器”,风洞,最早诞生在航空领域,是空气动力学研究的核心基础设施。它就像一位“气流魔术师”,把看不见、摸不着的风,变得可控、可测、可重复,为不同飞行器提供最专业的“考场”。


在上海科技馆“飞行探秘”展区的风洞体验场中,就呈现了中国自主研发的超高速风洞等“大国重器”的超级风洞技术。


上海科技馆 风洞试验场

图源:作者


对飞行汽车来说,风洞测试也是必不可少的环节。2025年7月,我国首个低空飞行器风洞在广州南沙正式启用,为飞行汽车提供了更严密精确的“性能考场”。


这座风洞由入口整流段、闭口试验段和风墙三部分构成。在测试时,48个风机构成的风墙向外吹风,把空气“吸”进风洞,经入口整流段过滤杂质、消除涡流后,产生均质气流,对安放在闭口试验段、等比例缩小的低空飞行器模型开展测试[3]


飞行汽车需要应对城市低空特有的复杂风环境,并以7级风为抗风标准。在城市环境中,当气流穿过高楼之间的狭窄通道时,会形成“狭管效应”,也叫“峡谷风”,风速时常会达到13.9m/s~17.1m/s的范围,对应7级风。风洞的48个风机均可独立微调,风速可达17m/s,既能精准模拟“峡谷风”等城市典型气流,也能满足7级风的持续风、阵风、切向风等多样化测试需求,全面评估飞行器从悬停、过渡到巡航阶段的各项气动性能。


它不仅能提供精准详细的技术参数大幅缩短研发周期,更从源头上极大提升了飞行汽车的抗风安全性


国内首个低空飞行器风洞

图源:

https://www.gara.gd.cn/PublicPlatform/info.aspx?itemid=33


其实,除了技术发展外,飞行汽车要真正“飞入寻常百姓家”,还需要多方面的努力,如配套低空相关法律法规、交通规划、完善基础设施等。


科技的发展正追逐着想象的速度,以润物细无声的方式,从天马行空走入生活日常,重塑着我们的城市天际线。


未来飞行汽车应用图景

图源:AI生成


或许在《飞驰人生6》的赛场上,炫酷登场的主角就是飞行汽车了。毕竟,科技的发展,往往比电影续集来得还快。


参考文献


[1]马嘉欣,汪志鸿,刘卓,等.飞行汽车关键技术及应用研究综述[J].汽车工程,2025,47(11):2049-2069.DOI:10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.001.

[2]中国汽车工程学会.飞行汽车发展报告2.0:迈向空地一体交通新时代[M].2026.

[3]走近大国重器丨位于地面的 “空中考场”[EB/OL]. 2025-08-04. 

https://www.ccdi.gov.cn/yaowenn/202508/t20250804_438948.html


作者:杨淑蘅 上海科技馆展览研发中心
编辑:Shirley、一星期
鸣谢:中国科学院大学博士、高级工程师 郭玮宏为本文提供科学指导。

— END —



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