张扬军飞行汽车将开启低空智能交通时代

文/本刊记者 祁娟

人物档案

张扬军，清华大学车辆与运载学院教授；1995 年获北京航空航天大学航空发动机专业工学博士学位。主要从事发动机流体力学理论、涡增涡电动力技术及在航空和车辆等运载领域应用的研究，获国家科技进步二等奖2 项，为莱特兄弟奖章中国首位获得者。现任汽车安全与节能国家重点实验室常务副主任、中国空天动力联合会新型能源动力专委会主任、中国通用航空产业创新联盟副理事长。

张扬军表示，当飞行器与汽车具备融合的可能时，由于便捷性上的不可替代，融合的飞行汽车就成为必然（摄影/李继刚）

北京，四月初，是一年中最充满生命力的季节。

交通运输部、科学技术部最近印发的《交通领域科技创新中长期发展规划纲要（2021—2035 年）》（以下简称《规划纲要》），也给飞行汽车带来了春天：其中，提到要“部署飞行汽车研发，突破飞行器与汽车融合、飞行与地面行驶自由切换等技术”，为飞行汽车未来发展指明了方向，也为其未来实现产业化提供了政策支撑。

清华大学，傍晚，阶梯教室内灯火通明，一场有关飞行汽车的主题讲座刚刚开始：

“我们常说，像鸟一样飞翔是人类永恒的梦想。自从有了汽车和飞机，人们就一直试图把二者结合起来，过去100 多年，这是梦想家的探索，但这种探索，并不算成功；而现在，2022 年被称为飞行汽车的‘真正元年’，它将给人类未来带来深刻而广泛的影响。”讲台上，张扬军教授面带笑容，一开口全场便安静下来。

张扬军目前担任中国空天动力联合会新型能源动力专委会主任，也是汽车安全与节能国家重点实验室常务副主任。他个子不高，语速快，逻辑强，且极富亲和力。在他身上，有很多标签——

他是航空动力专家，曾参与中推预研、涡扇10A 和涡轴8G 等多个航空发动机型号的研究，作为航天863 项目负责人在国内率先开展某先进发动机喷管的研究探索；带领团队解决了国内某高原无人直升机涡轴发动机高原大功率工况核心机超温的瓶颈问题并大幅降低油耗，美国《环球时报》《国防邮报》于2021 年12 月7 日报道称“中国已经在西南高原地区测试了针对无人机设计的高性能涡轴发动机”。他是汽车动力专家，带领团队研发了我国第一台车用内燃机跨声速涡轮增压系统、我国第一台车用燃料电池电动涡轮空压机系统。他是莱特兄弟奖章中国首位获得者，航空与汽车动力的跨界融合创新研究获2019年度莱特兄弟奖章，这是该奖章自1927年设立以来首次授予中国学者团队。

近期，伴随政策利好和技术加持，有关飞行汽车的话题持续升温，作为中国汽车工程学会飞行汽车工作组组长兼首席科学家，张扬军接受了《交通建设与管理》杂志记者的专访，并就相关热议问题进行了逐一解析。

飞行汽车热潮不退

过去100 多年，人类不断尝试为汽车插上“翅膀”，在空中安全飞行，遗憾的是都没有真正实现应用。很长一段时间里，飞行汽车的概念仍停留在梦想家的探索中。

飞行汽车再次备受关注，源自广义飞行汽车eVTOL（Electric Vertical Takeoff and Landing）的出现，而eVTOL 概念大约来自美国国家航空航天局2009 年的一则CG 动画视频。此后，尽管诸多相关企业尝试踏足 eVTOL，但并未生产出真正成熟的量产产品。直至近年来，“三电”、自动驾驶等技术的进步，低空智能交通对新型交通工具的急迫需求，才使得飞行汽车逐渐从梦想走向现实。

“从狭义角度讲，飞行汽车是指面向未来立体智慧交通的运载工具，是电动化、智能化、立体化的陆空两栖汽车，具有电动垂直起降、智能无人驾驶、陆空两栖运载等基本特征；从广义角度讲，面向低空智能交通的载物和载人的电动垂直起降飞行器，也就是eVTOL，是飞行汽车的核心技术和重要发展阶段，因此广义上通常也将eVTOL 称为飞行汽车。”张扬军介绍说。

2016 年，美国优步公司发布一份白皮书，首次提出“城市空中交通”（Urban Air Mobility，简称UAM）概念，这使得飞行汽车以“电动垂直起降飞行器”的形式拓展了传统定义，并迅速进入市场视野，获得各大资本的关注，从此走上了快速发展之路。

“当时全球仅有六七种飞行汽车在研发，”张扬军回忆说，“而截至2021年上半年，已有超过200 家企业或机构在研发约420 种型号相关产品。”其中，从事飞行汽车研发的机构既有波音、空客、贝尔等飞机制造商,也有以吉利、奥迪、小鹏等为代表的汽车厂商，还有亿航、腾讯等新兴科技企业。

张扬军再次切身体会到飞行汽车的热度，是在2021 年9 月召开的第三届世界新能源汽车大会（WNEVC）上。除了芯片以外，飞行汽车成为当时最受关注的话题。为此，大会还专门围绕飞行汽车开设主题峰会，张扬军受邀担任会议主席，与众多专家和企业家共同探讨解决方案和发展前景。

而随着相关技术的进步与完善，以及应用场景的逐渐丰富，飞行汽车或将在业内“如何实现技术和应用的突破”的讨论声中迎来爆发。

低空经济形成风口

在我国，政策层面也在释放积极信号。

2019 年，《交通强国建设纲要》明确提出要“构筑多层级、一体化的综合交通枢纽体系”；2021 年印发的《国家综合立体交通网规划纲要》中，提到“从2021 至2035 年，推进城市群内部交通运输一体化发展”“构建城市群内部快速空中交通网络”，尤其引人关注。

飞行汽车概念图（供图/小鹏汇天）

而伴随今年4 月《规划纲要》的发布，意味着蓬勃兴起的飞行汽车，终于得到了官方支持。“超前规划飞行汽车是非常必要的。”张扬军认为。他表示，通过培育飞行汽车未来产业，将把握立体智慧交通未来产业发展主动权，引领带动新能源汽车、新能源航空和新一代信息技术等相关战略新兴产业的发展，这是国家面向未来提出的一个重要战略思想。

“飞行汽车既是新能源航空和新能源汽车跨界融合的结合点，也是新一代信息技术重要的应用场景，它是典型的未来产业，对未来经济社会发展具有全局带动和重大引领作用，将开启包括载物和载人在内的低空智能交通新时代。”张扬军说。

此外，在我国积极推动“碳达峰、碳中和”的大背景下，飞行汽车解决交通拥堵带来的地面交通结构化减碳效应还将大幅降低整个交通运输行业的碳排放，可以说是切实踩中了各种利好政策。

据摩根士丹利在相关研究报告中预测，到2030 年，飞行汽车行业将创造3000 亿美元市场规模，最初会转化部分地面交通、飞机和公共交通的市场份额，而伴随技术发展最终会开启多个全新的商业领域，2040 年可发展至1.5 万亿美元市场。

事实上，海量资金的进入，瞄准的正是飞行汽车背后的商业价值，同时也加速了整个飞行汽车生态的成长。

“跨界融合”成为必然

对于张扬军而言，“跨界”这个词，不仅体现在飞行汽车上，放在他身上同样适用。

张扬军带领学生一起做研究（摄影/李继刚）

从1985 年进入北京航空航天大学四系（现能源与动力学院）读书，到1995年博士毕业进入清华大学流体机械研究所做博士后和留校工作，张扬军一直从事航空涡轮发动机流体力学的学习和研究工作；2000 年因清华校内学科布局调整，张扬军由流体机械研究所转至汽车工程系工作，开始了他基于航空涡轮发动机流体基础进行车用涡轮增压发动机技术研究的航空到汽车跨界研究；2015 年，张扬军和他所领导的特种动力团队开始将航空涡轮发动机技术与车用电化学动力结合，面向飞行汽车和电动航空进行涡电推进动力技术研究。回忆这段往事，张扬军笑言自己最初有点“懵”。

2000 年10 月，张扬军获得“首届中国优秀博士后奖”，著名物理学家李政道在颁奖时对这位最年轻的获奖者大加赞赏，并说：“向同行学习，产生量变；跨行业交叉，产生质变”，一语点醒了他，让他在探索航空与汽车交叉交融的过程中，步伐愈加坚定。

在张扬军看来，飞行汽车不仅将开启低空智能交通新时代，而且是汽车未来发展的必然。“需求是客观存在的。”他表示，交通拥堵是人类城市化发展面临的最大瓶颈，传统的修路、架桥和隧道等不能有效解决交通的网络流效应，而飞行汽车将道路从地面拓展到低空，利用城市三维空间，可有效解决交通拥堵问题。

在技术侧，汽车电动化、智能化与航空领域的跨界发展，使得“汽车飞起来”的技术障碍不再是难题，也让飞行汽车作为未来立体交通的运载工具在技术上成为可能。

“飞行汽车还具有不可替代性。”张扬军说，“人类总是在不断追求便捷性，飞行汽车能够更方便快捷地实现路空交通的快速切换，相较于传统的地面和空中交通工具换乘，在交通便捷性方面具有不可替代性。”

对于飞行器与汽车是否一定要融合，他表示，飞行器会有各个领域和方向的发展，但对于低空的飞行器，技术的发展使很多“不可能”变为“可能”，当飞行器与汽车具备融合的可能时，由于便捷性上的不可替代，融合的飞行汽车就成为必然。

安全和动力是命门

然而，在现有技术条件下，让“飞行汽车飞起来”不难，但“能飞多远”却仍然是个问题。

张扬军认为，飞行汽车要发展，还需闯关动力、平台和交通三大关键技术领域。“安全”是此次采访中被反复提及的词。“飞行汽车低空飞行智能驾驶功能主要包括感知、决策和控制三部分，对低空气象环境的感知、决策与控制，以及在遇到不确定情况或错误时，飞行汽车无法像地面行驶汽车一样停在路边，必须提供应急恢复模式来确保安全降落和停靠，这是飞行汽车低空智能驾驶技术面临的最主要问题。”

同时，由于动力推进技术带有自身特有的专业技术门槛和难度，当前有关飞行汽车性能的技术研究主要仍集中在平台构型和飞控驾驶方面，而专门针对飞行汽车动力推进的研究相对较少。动力推进的瓶颈待解，导致飞行汽车的有效载荷低、航程短，也是影响飞行汽车性能研发的一大命门。

此外，飞行汽车要进入城市，并实现规模化应用，还需要满足低噪声、高效率、低成本等基本特性。

在非技术层面，适航认证、“航线”制定、空中行驶规则、事故责任划分、空中执法手段等问题，以及空中交通的基础设施、运营模式、经济成本、用户体验等，都使得飞行汽车的下一步发展充满了重重挑战。

飞行汽车将如何改变出行

业内普遍认为，当前飞行汽车的发展还处于从研究探索走向商业化应用的早期阶段。

张扬军指出，在仍面临技术、规则等诸多瓶颈的情况下，飞行汽车的应用应该“先载物后载人”。他解释说，“这是从商业化的角度考虑，因为由物到人，可以通过载物不断地积累经验，包括技术的迭代和数据的积累等方面，对于飞行汽车的安全性和应用场景的成熟有重要意义”。

同时，“低空智能交通”概念亦被提出。张扬军认为，较大载荷的无人机和eVTOL 物流已成为重要的发展方向，尤其在中国的偏远山区，地面道路漫长曲折，但空中直线距离却很近，载物eVTOL 飞行汽车的推广应用途径在中国很有可能“农村包围城市”，或者说城乡空中交通也是飞行汽车的重要应用场景。“所以，我们把国外引入的‘城市空中交通’扩展为适合中国国情的‘低空智能交通’，把城乡空中交通兼容进来，即面向城市和城乡的低空智慧物流和出行。”

对于载人示范应用，他建议先从应急救援等专业特种领域为入口，逐步走向大众运输领域，可能是一个比较合适的载人示范应用途径。

“不久的未来，或许人们可以率先看到飞行汽车在消防救援领域大显身手，它将给高层建筑的消防救援和森林防火提供新的解决思路。”张扬军说。

更多人关心的是，飞行汽车将给未来出行带来哪些影响。

飞行汽车的应用建议先从应急救援等专业特种领域为入口，逐步走向大众运输领域。图为飞行汽车所用涵道风扇技术的消防应用（供图/ 玮航科技）

按照张扬军的展望，到2025 年，主要处于飞行汽车1.0 发展阶段，载物eVTOL 开始规模化应用，成为城市和城乡低空物流的载运工具；到2035 年，逐渐进入飞行汽车2.0 发展阶段，载人eVTOL 开始商业化应用，成为低空智能出行的载运工具；到2050 年，飞行汽车3.0 发展阶段，陆空两栖飞行汽车实现大众化应用，成为三维立体智慧交通的载运工具，届时所有汽车将都能“飞”起来。

至于在哪个区域尤其是城市层面先发展起来，他分析说，有两个区域具有较大优势，一个是长三角区域，另一个是珠三角大湾区。从创业和技术的角度来看，这两个区域是最活跃的，在低空智能交通发展方面具备相对优势，拥有强大的科技创新能力，而且这两个区域的需求也客观存在，因此都有望成为飞行汽车的先行“试验田”。

事实上，今年以来，除了《规划纲要》的发布之外，还有更多信息印证着张扬军教授关于2022 是飞行汽车“真正元年”的研判——

2 月9 日，中国民用航空局适航司正式颁发了《亿航EH216-S 无人驾驶航空器系统专用条件》，这是全球首份无人驾驶航空器系统的型号合格审定项目专用条件，自颁发之日起正式生效，这意味着，适航认证后，亿航研发的“空中的士”可开展商业化运营，主要用于城市空中交通环境的商业载客运行；

4 月21 日，中国汽车工程学会发布《关于成立中国汽车工程学会飞行汽车工作组及启动飞行汽车白皮书编制工作的通知》，明确提出，为推动我国飞行汽车技术进步和交流合作，加强战略研究和前瞻布局能力，促进飞行汽车技术跨界融合创新，推动相关高科技产业协同发展，成立飞行汽车工作组，并启动飞行汽车白皮书的编制；

4 月26 日，中央财经委员会第十一次会议强调，构建现代化基础设施体系，“适度超前开展基础设施投资”，为全面建设社会主义现代化国家打下坚实基础；

……

张扬军表示，作为交通工具，从航空发展的角度看，飞行汽车是航空业实现大众化的重大历史机遇；从汽车发展的角度看，在电动化、智能化后的下一个阶段便是“路空一体化”，即未来的汽车将“飞”起来。

“我们即将迎来低空智能交通时代，而‘路空一体’的立体智慧交通时代将是低空智能交通和地面智能交通融合发展的必然结果。”张扬军对飞行汽车的未来充满信心。