漫话空气动力汽车

河北省承德市营子区教体局 于国强

在探索汽车新能源的道路上，人类可谓是“绞尽脑汁”：电能、氢能、太阳能、风能、核能……也有人将目光转移到了空气上，空气动力汽车也随之应运而生。那么，空气动力汽车真的只用空气就可以“跑”下去吗？

概念

空气动力汽车，全称是压缩空气动力汽车，是一种使用高压压缩空气为动力源，空气为介质，运行时将高压压缩空气存储的空气能转化为其他形式能量驱动的汽车。

原理

压缩空气发动机：它在工作中将空气压缩成高压气体，高压空气进入到启动发动机中的气缸内进行膨胀做功，高压空气能够产生较大的动力，转换为使气体启动的动力。与传统内燃机相比，由于在气缸里没有高温高压的气体燃烧过程，只通过单纯的气体膨胀做功来达到功率输出的目的，因此不再需要复杂的冷却系统，机体也可以选用较低强度、轻质的材料和简单的结构，所以结构简单、尺寸小、重量轻、造价低。

涡轮机：它能够将空气进行压缩，使空气流动产生的能量更能够聚在一起，起到最好的工作效果。

气动马达：叶片式气动马达的工作过程主要有进气、膨胀、主排气、压缩、副排气等步骤，能够将空气的压力转化为机械能。

发展

空气动力汽车的研究最早始于法国。1991 年，法国工程师居伊·内格尔获得了压缩空气动力发动机的专利，其工作原理是利用车上储存的高压压缩空气驱动发动机缸体内的活塞运动进而驱动汽车前进，这是最接近真正意义上的空气动力汽车。随后，印度、美国等国家以及国内浙江大学等也有所研究。

前景

空气动力汽车工作的介质来自大气且排放的尾气是纯净的空气，对环境没有污染，可实现绝对的“零排放”；低温的尾气可以作为空气动力汽车制冷空调的冷源而不需要额外消耗能量，而且尾气排放到空气中有助于降低周围环境的温度，减轻城市热岛效应；空气动力汽车的运行噪音可以被控制在一个合理的范围，不像燃油车一样发出较大的噪音。

问题

目前，空气动力汽车研究面临的主要问题是汽车动力系统效率较低。空气动力汽车的尾气排放能量损失高达四成，而输出的机械能才占三成，车载有限的高压压缩空气的能量得不到有效的利用，从而限制了其行驶里程。尽管国内外在气动发动机等方面进行了较多研究和改进，但对于如何降低压缩过程的能量损失，尤其是如何对系统进行质量能量补偿的理论研究还非常缺乏。

另外，空气动力汽车的“零排放”也备受质疑：压缩空气从哪里来？空气在压缩的过程中，是需要耗能的。正如国内电动车依赖于火电厂燃煤发电，其本质能源就是煤炭一样，如果空气动力汽车也是这样的话，从环保的角度来看，只是把污染做了转移，并没有从根本上将污染问题解决。尤其是由于转换效率的问题，获得相同能量时，可能会浪费更多的能源，造成更多的排放。

空气动力汽车是一个全新的概念，清洁环保无污染是它的绝对优势。也许你暂时认为它太虚幻了，但是总有一天它会攻克重重难题，走进我们的生活。让我们期待空气动力汽车在技术上取得更大的突破吧！