數十年來，人們一直夢想擁有會飛的汽車，但技術似乎總是遙不可及。而飛機由于過于龐大、昂貴且構造復雜，私人飛機還只能是有錢人的玩意。
不過，這種情況或即將改變。佐治亞理工學院的航空研究員布萊恩·杰曼（Brian German）表示，“一些技術正在發展成熟，并匯聚融合”，造價相對低廉的小型飛機將有可能出現在大眾視野中。
杰曼認為，更輕更強大的電動機可以存儲更多能量的電池及更加先進的飛行軟件，這些或會徹底改變小型飛行器市場。
事實上，一些公司已經在開發飛行汽車原型，也許用不了多久，它們就能變得足夠廉價、安全和靈活，讓普通人也能經常使用。
2010年時，谷歌聯合創始人拉里·佩奇（Larry Page）悄然投資了該領域的一家初創公司Zee Aero。2015年，他又投資了該領域另一家名為Kitty Hawk的公司。
未來的飛行汽車不會完全像我們在動畫片《杰森一家》里看到的那樣。你很有可能是從一家類似于Uber的公司里租用它們，而不是購買一輛停在自家車道上。
將來，即便是短途出行，數百萬人也會選擇飛行方式，這樣的未來也許比你想象中來得更快。
硅谷式創新在航空領域的溢出效應
傳統的飛機是水平起飛的，它們需要獲得足夠的速度，憑借機翼離開地面。這意味著，普通飛機需要很長的跑道才能起飛和降落。
但是，垂直起降型飛機能夠垂直起飛，直升空中后再切回水平飛行的狀態。它可以在傳統飛機力有不逮的地方完成起飛和降落。
這并不是一種新技術，鷂式戰斗機、V-22魚鷹式可變旋翼機等機型在上世紀就已誕生。但是，那些飛機實用性不強且造價高昂，飛行員還需經過專門的培訓。
如今，飛機引擎從內燃機換成電動機之后，這種情況發生了極大的改變。與化石燃料驅動的傳統引擎相比，電動機更輕、構造更簡單、價格更低廉。
隨著時間的推移，電動機的體型還在逐漸縮小，功能卻變得越來越強大。這為飛機設計師提供了很多新的機會。
看看下面這張Zee Aero專利申請文件中的圖片，你就能感受一下未來的小型電動飛機可能會是什么模樣。
這架小型私人飛機占據的空間和一個傳統停車位差不多大；從下面這張圖中，你可以更直觀地看到它的大小。
與保持飛機在空中飛行相比，垂直起飛需要更大的推力。
因此，Zee Aero設計了8部用于起飛的垂直螺旋槳，而尾部用于提供水平推力的螺旋槳只有兩部。一旦升入空中，這八部垂直螺旋槳便可以關閉，以節省能量。
這種設計在傳統機身上是行不通的，因為十臺內燃機實在是太重了。但是，電動機卻可以做得非常小巧輕便。
當然，電動機也不是什么新鮮的發明。只是隨著時間的推移，它們變得更加輕便，性能更強大。此外，垂直起降型飛機走向實用，還有賴于另外兩個領域的快速進步：電池和飛行控制軟件。
“目前，飛機所使用的電池并不能讓我們飛得很遠。”杰曼說，“但再過幾年，我們很有可能造出非常實用的電動飛機。”
電池技術的進步可謂硅谷其他領域創新帶來的溢出效應。筆記本電腦、智能手機、平板電腦和電動汽車的蓬勃發展，促使各企業投入數十億美元，研發更強大的電池技術。
在這種情況下，電池的能量密度一直在穩步提升。而電池技術每獲得一次改進，電動飛機就能變得更加輕巧，充滿一次電，就能飛得更遠。
杰曼表示，電動飛機的電池技術還未發展成熟。他預測，現有電池的能量密度需要提升近一倍，才能讓小型電動飛機真正“起飛”。
電池技術的發展速度畢竟沒有計算機芯片那么快，所以我們很難說究竟還需要多長時間。
另一個關鍵突破在于軟件。對人類飛行員來說，操控一架裝備十臺螺旋槳的飛機，這太過復雜。但計算機軟件卻可以輕松做到。
杰曼表示，多螺旋槳設計擁有顯著的安全優勢。“如果一臺出現故障，還有其他的。”他說，“你可以設計出一套冗余系統。”
更輕巧更強大的電動機、更優良的電池、更先進的軟件，這些因素的結合將為飛機設計帶來不可思議的新機遇。
除了Zee Aero的10臺螺旋槳設計方案，這個領域還有很多原型產品正在開發。
比如，Volocopter看起來很像一架巨型四軸飛行器——只不過，它擁有18臺推進器，而不是四軸飛行器常見的四臺。
Joby Aviation正在開發一種雙座飛機，它通過12臺推進器來起飛——四臺安裝在兩側機翼，四臺安裝在機尾——這些推進器在飛機升空后可以折疊起來，轉而由另外四臺適合水平飛行的推進器提供動力。
毫無疑問，這仍然是一個年輕的領域。如果這項技術真能成為主流。那么，日后獲得成功的設計或許看起來會跟這些早期的原型大有不同。
小型電動飛機或將改變航空旅行
把飛機引擎從傳統內燃機換成電動機，不僅能降低飛行成本，還能減少碳排放。更重要的是，它還能讓航空旅行適用于人們無法想象的情形。
去年10月，Uber發布了一份白皮書，描述了小型垂直起降飛機的未來。該公司設想了一個按需式飛機網絡，它們能夠通過城市里的眾多降落點，搭載乘客前往目的地。
例如，現在從圣何塞開車前往舊金山，至少需要1個小時（高峰時段則將近2個小時）；相比之下，Uber估計，通過垂直起降飛機，只需要15分鐘。
該公司預測，這趟行程可能一開始需要花費129美元，幾年后，將下降到43美元，而最終也許僅需20美元。同樣的距離，如果乘坐出租車，花費可能超過100美元。
而且，由于這些飛機能夠垂直起降，因此也無需建設全功能的機場。它們可以使用“垂直起降機場”，這些機場可以建在郊區的停車場，或是城市停車場的頂層。
于是，Uber很自然地設想了一種按需使用模式，用戶可以在抵達垂直起降機場數分鐘前，通過智能手機預約一架飛機。
一開始的時候，這些垂直起降飛機可能會由人類操控。但先進的軟件可以接管飛行中的許多常規方面，人們無需接受如今這么多培訓，就能成為飛行員。
而從長遠來看，未來這些飛機可能不再需要飛行員，實現自主飛行。這不僅能省下飛行員的工資，還能減少飛行重量，從而進一步提高效率，降低成本。
這還有可能導致交通模式發生重大變化。它也許會加速郊區的擴張，因為有錢人可以住在遠離市中心的地方，坐飛機上班。
有了經濟實惠的短程空中旅行，城市居民也可以更便捷地前往周邊村鎮，進行一日游或周末游。
從長遠來看，對于擁擠和噪音的擔憂可能成為阻礙這項技術普及的瓶頸。
垂直起降飛機發出的噪音可能遠比不上直升機，但對居住在垂直起降機場附近的人來說，每小時可能都會有數百架次的飛機起降，他們依然會不堪其擾。
而且，即便開飛行汽車的成本變得足夠低，中產階層也能接受，可城市的天空或許沒有足夠的空間來容納這么多飛機，從而導致它變成一個小眾市場。
很顯然，我們距離按需使用的商業化飛行汽車服務，至少還有數年時間。但是，我們也早已超越了概念推演的階段。
一些初創公司已經研制出了可以實際運行的原型產品，而像Uber這樣的大公司也已在研究這個市場，并思考自己如何參與其中。
未來10年或20年，當你看到天空中出現的各種造型有趣的小型飛機時，千萬不要感到驚訝。
翻譯：何無魚
來源：Vox
