Jak działa samochód lotniczy

Czy samochody powietrzne mogą zapamiętać ceny benzyny? - Zobacz zdjęcia pojazdów napędzanych paliwami alternatywnymi. Tetra Images / Getty Images

Benzyna to już paliwo przeszłości. Może się tak nie wydawać, gdy tankujesz w drodze do pracy, ale ropa naftowa używana do jej produkcji stopniowo się kończy. Zanieczyszcza również powietrze, w którym oddychanie staje się coraz bardziej niezdrowe, a ludzie nie chcą już płacić wysokich cen, jakie żądają za to firmy naftowe. Producenci samochodów wiedzą o tym wszystkim i spędzili mnóstwo czasu i pieniędzy, aby znaleźć i opracować paliwo przyszłości.

Poszukiwania trwają, ale jakie będzie to paliwo przyszłości? Gotowe paliwa, takie jak ropa naftowa, stają się coraz trudniejsze do znalezienia, a producenci samochodów zwracają się w kierunku bardziej ekologicznych źródeł energii, takich jak baterie. Akumulatory te można naładować energią i umieścić w samochodzie, gdzie energia ta może zostać uwolniona. Choć może się to wydawać dobrym pomysłem, niektórzy producenci uważają, że powietrze może stać się jeszcze lepszym źródłem energii.

Powietrze? Na pierwszy rzut oka pomysł prowadzenia samochodu w powietrzu wydaje się zbyt piękny, aby mógł być prawdziwy. Jeśli możemy używać powietrza jako paliwa, po co myśleć o użyciu czegokolwiek innego? Powietrze jest wokół nas. Powietrze nigdy się nie kończy. Powietrze nie zanieczyszcza. A co najważniejsze, powietrze jest darmowe.

-Niestety, samo powietrze nie może być używane jako paliwo. Po pierwsze, energia musi zostać w nim zmagazynowana poprzez ścisłe ściśnięcie powietrza za pomocą mechanicznej sprężarki powietrza. Po uwolnieniu sprężone powietrze rozszerza się. To rozprężające się powietrze można wykorzystać na przykład do napędzania tłoków napędzających silnik. Pomysł wykorzystania sprężonego powietrza do napędzania pojazdu nie jest nowy: wczesne prototypy pojazdu napędzanego powietrzem sięgają połowy XIX wieku^th wieku, jeszcze przed wynalezieniem silnika spalinowego.

Przynajmniej jeden producent uważa, że ​​jest gotowy do sprzedaży samochodów lotniczych amerykańskiej publiczności. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, te samochody mogą być dostępne w Stanach Zjednoczonych stosunkowo szybko [źródło: Sullivan]. Na kilku następnych stronach przyjrzymy się tej technologii, powodom, dla których warto jej używać - oraz kilku powodom, dla których nie możesz.

AirPod One firmy MDI i jego silnik na sprężone powietrze w siedzibie MDI w pobliżu Nicei we Francji. Lionel Cirroneau / AP Zdjęcie

-Prawa fizyki narzucają, że nieskażone gazy wypełnią dowolną przestrzeń. Najłatwiej zobaczyć to w akcji, nadmuchając balon. Elastyczna skóra balonu mocno trzyma powietrze w środku, ale w momencie, gdy używasz szpilki do tworzenia dziury w powierzchni balonu, powietrze rozszerza się na zewnątrz z tak dużą energią, że balon eksploduje. Sprężanie gazu do małej przestrzeni to sposób na magazynowanie energii. Kiedy gaz ponownie się rozszerza, energia ta jest uwalniana do pracy. To podstawowa zasada, która sprawia, że ​​samochód jeździ.- -

Pierwsze samochody powietrzne będą miały wbudowane sprężarki powietrza. Po energicznej jeździe będziesz mógł zabrać samochód do domu, wstawić go do garażu i podłączyć kompresor. Kompresor użyje powietrza z otoczenia samochodu do uzupełnienia zbiornika sprężonego powietrza. Niestety jest to dość powolna metoda tankowania i prawdopodobnie jej całkowite uzupełnienie zajmie do dwóch godzin. Jeśli pomysł samochodu powietrznego przyjmie się, stacje tankowania powietrza staną się dostępne na zwykłych stacjach benzynowych, gdzie zbiornik będzie można uzupełnić znacznie szybciej sprężonym powietrzem. Napełnianie zbiornika przy pompie prawdopodobnie zajmie około trzech minut [źródło: Cornell].

Pierwsze samochody powietrzne prawie na pewno będą korzystać z silnika na sprężone powietrze (CAE) opracowanego przez francuską firmę Motor Development International (MDI). Samochody lotnicze wykorzystujące ten silnik będą miały zbiorniki, które prawdopodobnie będą zawierać około 3200 stóp sześciennych (90,6 kilolitrów) sprężonego powietrza. Akcelerator pojazdu uruchamia zawór na jego zbiorniku, który umożliwia uwolnienie powietrza do rury, a następnie do silnika, gdzie ciśnienie rozprężania powietrza będzie naciskać na tłoki i obracać wał korbowy. To wytworzy wystarczającą moc dla prędkości około 35 mil (56 kilometrów) na godzinę. Kiedy samochód powietrzny przekroczy tę prędkość, włączy się silnik, aby uruchomić sprężarkę powietrza w samochodzie, aby mogła sprężać więcej powietrza w locie i zapewnić dodatkową moc do silnika. Powietrze jest również podgrzewane, gdy uderza w silnik, zwiększając swoją objętość, aby samochód mógł poruszać się szybciej [źródło: Cornell].

Guy Negre z MDI prezentuje prototyp AirPod One w styczniu 2009 roku. Lionel Cirroneau / AP Photo

Jedną z głównych zalet stosowania sprężonego powietrza do napędzania silnika samochodu jest to, że pojazd napędzany wyłącznie sprężonym powietrzem nie wytwarza zanieczyszczeń w rurze wydechowej. Mówiąc dokładniej, samochody na sprężone powietrze, które prawdopodobnie zobaczymy w najbliższej przyszłości, w ogóle nie będą zanieczyszczać, dopóki nie osiągną prędkości przekraczającej 35 mil na godzinę. Wtedy włączy się wewnętrzna sprężarka powietrza samochodu, aby uzyskać dodatkową prędkość. Silnik napędzający tę sprężarkę powietrza będzie wymagał paliwa, które będzie wytwarzać niewielką ilość zanieczyszczenia powietrza. Część paliwa (można używać ekologicznych biopaliw lub paliw kopalnych) będzie również wykorzystywana do ogrzewania powietrza wydostającego się ze zbiornika. Najnowsze silniki na sprężone powietrze oferują również kierowcom możliwość korzystania z paliw kopalnych lub biopaliw do ogrzewania powietrza, które dostaje się do silnika. Niemniej jednak technologia ta stanowi znaczną poprawę w porównaniu z samochodami napędzanymi silnikami spalinowymi, które wytwarzają znaczne ilości zanieczyszczeń przy dowolnej prędkości.

Samochody lotnicze są również projektowane tak, aby były lżejsze niż samochody konwencjonalne. Aluminiowa konstrukcja tych pojazdów utrzyma ich wagę poniżej 2000 funtów (907 kilogramów), co jest niezbędne, aby te pojazdy były oszczędne i pomoże im jechać szybciej przez dłuższy czas.

Kolejną zaletą samochodów powietrznych jest to, że paliwo powinno być wyjątkowo tanie, co jest ważnym czynnikiem w dobie niestabilnych cen gazu. Niektóre szacunki mówią, że samochody otrzymają równowartość 106 mil (171 kilometrów) na galon, chociaż sprężone powietrze prawdopodobnie nie będzie sprzedawane w galonach. Bardziej miarodajne oszacowanie jest takie, że napełnienie zbiornika sprężonego powietrza może zająć zaledwie 2 dolary energii elektrycznej, chociaż do zasilania silnika elektrycznego sprężającego powietrze podczas jazdy będziesz potrzebować również benzyny [źródło: Cornell].

Same pojazdy również będą relatywnie tanie. Zero Pollution Motors, która planuje wypuścić pierwsze samochody powietrzne w Stanach Zjednoczonych i szacuje cenę naklejki na około 17 800 USD, co uczyniłoby te samochody przystępnymi dla świadomych budżetu amerykańskich nabywców [źródło: Max].

-

Czy to mogło się przydarzyć w wypadku samochodowym? Clive Streeter / Getty Images

-Podczas gdy samochód powietrzny nie wytwarza zanieczyszczeń działając na już sprężone powietrze w jego zbiorniku, zanieczyszczenie jest jednak wytwarzane podczas sprężania powietrza, zarówno podczas jazdy, jak i podczas tankowania. Jak wspomnieliśmy wcześniej, sprężarka powietrza pojazdu będzie prawdopodobnie pracować na benzynie, a spalany gaz będzie powodował zanieczyszczenie.

Sprężarka powietrza na stacji benzynowej będzie prawdopodobnie zasilana prądem. Produkcja tej energii może zanieczyszczać lub nie, w zależności od sposobu wytwarzania tej energii. Na przykład energia elektryczna zasilana węglem może powodować znaczne ilości zanieczyszczeń. Czystsze źródła energii elektrycznej, takie jak energia jądrowa lub hydroenergia, spowodują znacznie mniejsze zanieczyszczenie. Według strony internetowej Gas 2.0, samochód powietrzny w Stanach Zjednoczonych powodowałby około 0,176 funta emisji dwutlenku węgla na milę w oparciu o średnią mieszankę źródeł energii elektrycznej podczas tankowania. Dla porównania, Toyota Prius Hybrid, która łączy silnik elektryczny zasilany z akumulatora z silnikiem spalinowym, wytwarza około 0,34 funta dwutlenku węgla na milę. Tak więc, chociaż samochód powietrzny nie jest całkowicie wolny od zanieczyszczeń, nadal stanowi poprawę w stosunku do jednego z najpopularniejszych samochodów hybrydowych na rynku [źródło: Nuccitelli].

Odległość może również stać się wadą, w zależności od nawyków związanych z podróżowaniem. Odległość, jaką samochód powietrzny może pokonać bez tankowania, ma kluczowe znaczenie, ponieważ bardzo niewiele stacji benzynowych będzie miało początkowo dostępne pompy sprężonego powietrza. Jeśli planujesz używać swojego samochodu powietrznego tylko do krótkich dojazdów do pracy - odległości mniejszych niż 100 mil - będzie dobrze. Jednak czekanie od jednej do dwóch godzin, aż wbudowana w samochód sprężarka powietrza skompresuje zbiornik wypełniony powietrzem, może stać się problemem podczas podróży terenowych. Zero Pollution Motors - amerykański oddział MDI i firma, która najprawdopodobniej wyprodukuje pierwszy samochód powietrzny na rynek amerykański - dąży do tego, aby wkrótce dostępny samochód mógł podróżować od 800 do 1000 mil na jednym zbiorniku powietrza plus 8 galonów gaz [źródło: Cornell]. Jednak wczesne prototypy pokonywały odległości bliższe 120 mil - wystarczające do codziennych dojazdów do pracy, ale nie do końca wystarczające na dłuższe podróże [źródło: Motavalli].

Co się stanie, jeśli samochód lotniczy ulegnie uszkodzeniu w wypadku? W końcu zbiorniki sprężonego powietrza mogą być niebezpieczne. Aby zmniejszyć to niebezpieczeństwo, zbiorniki powietrza są wykonane z włókna węglowego i są zaprojektowane tak, aby pękać, a nie rozbijać się w wypadku. To pęknięcie pozwoliłoby „paliwo” na nieszkodliwą ucieczkę do otaczającego powietrza. Producenci obawiali się, że powietrze uciekające z jednego końca zbiornika może wywołać efekt rakiety i wprawić samochód w strumień powietrza. Zawór na zbiornikach paliwa samochodów został umieszczony z boku, aby zminimalizować ten efekt.

Pomimo tych środków ostrożności istnieje obawa, że ​​lekka konstrukcja samochodów powietrznych może utrudnić im spełnienie rygorystycznych amerykańskich wymagań bezpieczeństwa, a to może wstrzymać pojawienie się samochodów powietrznych na rynku amerykańskim. Na pierwszy plan wysunęły się również inne czynniki, o których dowiemy się w następnej kolejności.

Rzut oka na prototyp AirPod One. Lionel Cirroneau / AP Zdjęcie

India-Tata Mo-tors prawdopodobnie wyprodukuje pierwszy samochód powietrzny na rynku w ciągu najbliższych kilku lat. Powietrzny samochód Tata Motors również będzie korzystał z silnika CAE. Chociaż Tata ogłosił w sierpniu 2008 r., Że nie jest jeszcze gotowy do wprowadzenia swoich samochodów powietrznych do masowej produkcji, Zero Pollution Motors nadal planuje produkować podobny pojazd w Stanach Zjednoczonych. Te samochody, znane jako FlowAIR, będą kosztować około 17 800 USD. Firma z siedzibą w New Paltz w stanie Nowy Jork zapowiada, że ​​w połowie 2009 roku rozpocznie przyjmowanie rezerwacji na dostawy pojazdów w 2010 roku. Firma planuje wypuścić 10 000 samolotów w pierwszym roku produkcji [źródło: Max]. Firma MDI niedawno zaprezentowała także sterowany joystickiem AirPod, najnowszy dodatek do swojego arsenału samochodów powietrznych. Chociaż AirPod generuje prędkość maksymalną zaledwie 43 mil na godzinę, jest również niezwykle lekki i nie generuje żadnych emisji.

Główni producenci samochodów z zainteresowaniem obserwują rynek samochodów lotniczych. Jeśli pierwsze modele zainteresują konsumentów, prawdopodobnie opracują własne modele samochodów lotniczych. Obecnie kilka mniejszych firm planuje wprowadzić na rynek samochody lotnicze w ślad za pojazdami opartymi na MDI. Obejmują one: 

• K'Airmobiles -- Francuska firma K'Air Energy zbudowała prototypy roweru zasilanego powietrzem i lekkiego pojazdu drogowego na bazie silnika sprężonego powietrza K'air [źródło: -K'air]
• Air Car Factories SA -- Ta hiszpańska firma ma obecnie opracowywany silnik do samochodu powietrznego. Właściciel firmy jest obecnie zaangażowany w spór z byłym pracodawcą MDI dotyczący praw do technologii [źródło: MDI].

Początkowo samochody MDI będą jedynymi pojazdami latającymi na rynku. Jednak według doniesień MDI udzieliło licencji na tę technologię producentom w kilkunastu różnych krajach, więc samochody lotnicze powinny wkrótce być dostępne na całym świecie..

Powiązane artykuły

• Quiz silnika samochodu
• Jak działają samochody hybrydowe
• Jak działają samochody elektryczne
• Jak działa gospodarka wodorowa
• Jak działają silniki samochodowe
• Jak działają silniki wysokoprężne
• Jak działają silniki dwusuwowe
• Jak działają klimatyzatory
• Czy samochód mógłby jeździć na sprężonym powietrzu?
• Dlaczego benzyna nie spala się czysto?
• Ile benzyny zużywają Stany Zjednoczone w ciągu roku?

Więcej świetnych linków

• Fabryki samochodów lotniczych (Motor Development International)
• Tata Motors
• Silniki bez zanieczyszczeń

Źródła

• Chapa, Jorge. „Samochód na sprężone powietrze MDI”. Inhabitat.com. 1 czerwca 2007 r. (Dostęp 30.09.2008) http://www.inhabitat.com/2007/06/01/tata-motors-air-car/
• Cornell, Clayton B. „Samochód powietrzny, który można było zobaczyć w 2009 roku: hybryda sprężonego powietrza ZPM 106 MPG”. Gas2.org. 15 lipca 2008. (28.09.2008) http://gas2.org/2008/07/15/an-air-car-you-could-see-in-2009-zpms-106-mpg-compressed- powietrze-hybryda /
• Gizmag.com. „Francuskie auto działa w technologii sprężonego powietrza”. 2 grudnia 2004. (30.09.2008) http://www.gizmag.com/go/3523
• Jones, Benjamin. „106-mpg Air Car za jedyne 18 000 $, już w 2010 r.” Ecomodder.com. 26 sierpnia 2008. (28.09.2008) http://ecomodder.com/blog/2008/08/26/106mpg-air-car-18000-coming-2010
• Max, Josh. „Samochód na sprężone powietrze, dostępny z 2010 Breeze”. New York Daily News. 24 marca 2008. (30.09.2008) http://www.nydailynews.com/services/autos/2008/03/24/2008-03-24_compressed_air_car_coming_with_2010_bree.html
• Motavalli Jim. „Powietrzny samochód wpada z powrotem w obraz”. NYTimes.com. 10 września 2008. (30.09.2008)
• http://wheels.blogs.nytimes.com/2008/09/10/the-air-car-blows-back-into-the-picture
• Nuccitelli, Dana. „Samochody lotnicze kontra samochody elektryczne czy hybrydy - które są bardziej ekologiczne?” Gas2.org. 11 września 2008. (30.09.2008) http://gas2.org/2008/09/11/air-cars-vs-electric-cars-vs-hybrids-which-are-greener
• Sullivan, Matt. „Samochód z napędem pneumatycznym przyjeżdżający do USA w latach 2009–2010 w cenie poniżej 18 000 USD, może osiągnąć zasięg 1000 mil”. Popularna mechanika. 22 lutego 2008. (28.09.2008) http://www.popularmechanics.com/automotive/new_cars/4251491.html