在《Chitty Chitty Bang Bang》上映50年前，飞行汽车还只是天马行空的幻想。如今，这些未来感十足的交通工具正逐步触及现实的边缘。据发表在《自然》上的一项新研究，在某些行程中，飞行汽车最终可能比电动道路汽车更环保，在减少排放的同时，也能缓解日益拥堵的道路交通。
然而，在必要技术方面存在的差距，以及超出汽车本身颇具前景的物理原理之外的实际不确定性，意味着飞行汽车可能无法及时投入使用，难以成为应对能源危机和交通拥堵的大规模解决方案，甚至根本无法实现。
如何让汽车飞起来
起初，飞行汽车比道路汽车更高效的说法似乎有些荒谬，尤其是在传统飞机素有高耗油之名的背景下。然而，飞行本身并非天生低效——毕竟，鸟类无需进食即可在大洲之间飞行。当然，一辆可载四名乘客的小型汽车并不像信天翁那样轻盈，但它也不是波音737。
让汽车飞起来的方法有很多，但大多数方案都因问题过多而难以升空。或许最具前景的选择，正是本研究所采用的方案，即基于垂直起降（VTOL）飞机的物理原理。它们确实非常神奇。
如果您听说过垂直起降技术，可能会立即想到鹞式喷气战斗机，它配有两台巨大的发动机，可将推力向垂直或水平方向偏转。而这些体积小得多、重量也轻得多的飞行汽车则采用了不同的运作方式，它们依靠大量微型电动风扇从多个位置向下吹风。这项快速发展的分布式电力推进（DEP）技术在巡航时对效率至关重要，同时也为更安静的起飞和悬停创造了可能，因为多个小型噪声源更易于控制。
机翼和螺旋桨的设计同样可以优化，使其细长、纤薄，并拥有大量活动表面，正如鸟类通过这些特征来提高飞行效率一样。所有这些技术改进的目标，都是以最小的阻力实现最大的升力——阻力是一种阻碍物体在空气中运动并使其减速的力。更高的升阻比意味着更低的功耗，从而减少排放。
这些节能创新使巡航变得轻而易举，但它们对起飞、悬停或降落的帮助不大，而这些阶段本质上仍然效率低下。因此，尽管垂直起降飞行器仍可用于短途城市内出行和披萨外卖，但它们无法解决能源危机。
对于100公里的行程，电动飞行器的能效可能比汽油动力汽车高出35%，但在乘客人数相同的情况下，其效率仍低于电动道路汽车。不过，可以合理推断，飞行汽车将主要在预先设定的空中通道中提供出租车服务，因此很可能始终能够搭载更多乘客。考虑到这一点，100公里行程中，飞行汽车的排放量可能比电动道路汽车低6%。
随着行程距离增加，相较于频繁启停的道路汽车所获得的效率优势也随之增大，因为后者需要应对滚动阻力及效率较低的气流问题。但遗憾的是，续航里程正是电动航空的致命弱点。该研究考察的续航范围最远约为200公里，在此范围内，飞行汽车可以表现良好。然而，喷气燃料飞机在飞行过程中可减轻多达70%的重量（代价是每位乘客每小时排放100千克二氧化碳），而电池在放电时并不会变轻。这意味着，超过约200公里后，携带电池将成为明显的劣势。
普遍的观点认为，电动飞机仅在短途航班中才可能具有可行性。关键在于能量密度，其计量单位为瓦时每千克。目前，最好的电池约为250瓦时/千克，远不及喷气燃料和汽油的12,000瓦时/千克。到本世纪中叶，电池的能量密度或可提升至800瓦时/千克，使其可行航程增至700英里——全球半数航班的飞行距离都在这一范围之内。但若电池技术没有更为显著的突破，生物燃料以及通过空气捕集二氧化碳制成的液体燃料，很可能需要在长途航空出行中发挥重要作用。
实践中的问题
这篇论文完全聚焦于飞行汽车的物理原理，因而回避了一些实际问题。在我们将垂直起降飞行器视为未来可持续的交通方式之前，这些问题必须加以考虑。例如，必须考虑生产、维护和停机所产生的碳成本，即生命周期分析（LCA）。电动汽车因电池所需原材料（如锂和钴）的开采所耗费的能源与环境成本而受到批评。飞行所需的额外基础设施可能会使飞行汽车面临的问题更加严重。当然，要使电池驱动的交通工具成为应对气候危机的解决方案之一，低碳能源驱动的电网必不可少。
飞机的维护及停机标准也极为严格，这往往会抵消其在性能和排放方面的优势。作为一类全新的飞行器，很难预测保持其适航状态需要付出多少成本。意外的维护问题可能造成数十亿美元的损失——不妨问问波音公司便知。
最后，天气同样至关重要。35英里/小时的顺风可使功耗和排放降低15%，而同样风速的逆风则会使其增加25%。为避免在找到合适的降落地点之前耗尽电量而造成潜在灾难，必须额外携带沉重的备用电池，而这可能会抵消减排效果。相比之下，道路汽车在需要时可以轻松靠边停车，而不会产生任何后果。
因此，就每乘客公里的二氧化碳排放而言，目前这些先进的分布式电力推进飞行汽车充其量只能与其道路电动同类产品相当，而最差的情况下，则与传统燃油汽车相差无几。随着技术和安全性的改进，它们或许仍能在我们无化石燃料的未来中发挥作用，将短途飞机移出我们的天空，并释放被尾气笼罩的道路。人们最为关切的问题是，这些飞行汽车能否及时就绪，为我们迫在眉睫的能源危机带来哪怕一丝改变。我们还能再等30年吗？
