http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-09 03:10:24 來源:中國自動化學會專家谘詢工作委員會
隨著航天航空技術的不斷進步,與其領域內能源、導航和安全方麵相關技術也即將應用於汽車中
現在,航空航天領域許多“高高在上”的革新技術已化身“落入凡間的精靈”,飛進我們的汽車中,最典型的例子是汽車刹車防抱死係統(ABS)和全球定位導航係統(GPS)。另外,因為航天航空領域技術的不斷進步,與航空航天領域內能源生產、導航和安全方麵相關的其他幾項方興未艾的技術也即將應用於汽車中。
美國趣味科學網站近日對應用於汽車中的太空技術進行了盤點。
熱電發電機
顧名思義,熱電發電機能將熱能轉化為電。自從上世紀60年代開始,這項技術就已經為太空探索提供了源源不斷的動力,不過,“喂飽”熱電發電機的熱能並不來自於化石燃料的燃燒而來自於放射性元素的衰變。
據英國媒體報道,早在2009年,德國寶馬汽車公司就希望借助美國航空航天局(NASA)的技術,改進其車輛的燃料利用率,並減少溫室氣體排放。寶馬負責車輛集成的主管漢斯•裏森博格表示,寶馬在加州帕洛阿爾托高科技實驗室的工程師正試圖在其汽車上采用NASA用來驅動太空探測器的熱電係統。
NASA探測器利用“放射性同位素熱電發電機”(RTG)將鈈自然衰變產生的熱能轉為電。寶馬希望利用該技術,將引擎燃燒過程中釋放出的熱能回收。
汽(qi)車(che)要(yao)對(dui)這(zhe)些(xie)熱(re)能(neng)進(jin)行(xing)回(hui)收(shou)再(zai)利(li)用(yong),需(xu)要(yao)用(yong)無(wu)危(wei)險(xian)的(de)材(cai)料(liao)替(ti)代(dai)鈈(bu),這(zhe)種(zhong)材(cai)料(liao)必(bi)須(xu)能(neng)導(dao)電(dian)且(qie)能(neng)抗(kang)熱(re),這(zhe)絕(jue)非(fei)易(yi)事(shi),因(yin)為(wei)大(da)多(duo)數(shu)金(jin)屬(shu)在(zai)導(dao)電(dian)後(hou)會(hui)變(bian)熱(re)。寶(bao)馬(ma)鎖(suo)定(ding)了(le)一(yi)種(zhong)名(ming)為(wei)碲(di)化(hua)鉍(bi)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao),用(yong)來(lai)連(lian)接(jie)汽(qi)車(che)的(de)引(yin)擎(qing)冷(leng)卻(que)係(xi)統(tong)與(yu)尾(wei)氣(qi)管(guan)線(xian),促(cu)成(cheng)熱(re)電(dian)循(xun)環(huan)。
裏森博格稱,像530i型號這樣的全尺寸寶馬車,如果裝上熱電發電機,油耗就可減少13%,換句話說,100公裏可以節省1升汽油。
美(mei)國(guo)通(tong)用(yong)公(gong)司(si)等(deng)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)也(ye)不(bu)甘(gan)落(luo)後(hou),也(ye)正(zheng)在(zai)考(kao)慮(lv)重(zhong)新(xin)回(hui)收(shou)並(bing)利(li)用(yong)汽(qi)車(che)廢(fei)棄(qi)的(de)熱(re)能(neng),他(ta)們(men)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)是(shi)將(jiang)熱(re)電(dian)發(fa)電(dian)機(ji)作(zuo)為(wei)汽(qi)車(che)排(pai)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)一(yi)部(bu)分(fen),希(xi)望(wang)借(jie)此(ci)將(jiang)汽(qi)車(che)消(xiao)耗(hao)的(de)所(suo)有(you)能(neng)量(liang)削(xue)減(jian)5%到10%。
有些公司已經研發出了捕熱設備的模型,並對其進行了測試,這些設備可能在今後10年內“遍地開花”。
燃料電池——從氣體而不是汽油中獲取清潔能源
lingyigekenenghenkuaizaiqichelingyuzhaodaoyongwuzhididetaikongjishushiweieboluoyuzhoufeichuandefenlicangtigongdonglideqingranliaodianchi,qingranliaodianchirangqingqiheyangqihunhezaiyiqichanshengyouyongdedian、熱能和水。
依yi靠kao氫qing氣qi和he空kong氣qi中zhong氧yang氣qi運yun行xing的de燃ran料liao電dian池chi來lai驅qu動dong,汽qi車che排pai放fang出chu來lai的de將jiang隻zhi有you水shui蒸zheng氣qi。然ran而er,氫qing燃ran料liao電dian池chi在zai研yan製zhi成cheng本ben和he耐nai久jiu性xing方fang麵mian依yi然ran麵mian臨lin著zhe嚴yan峻jun的de挑tiao戰zhan,更geng別bie說shuo加jia氫qing站zhan少shao得de可ke憐lian。
不過,在公共汽車上使用燃料電池比較靠譜。2010年1月份,美國聯合技術動力公司宣布,該公司研發出的新一代混合動力公交車專用型發電機已在真實環境中連續運轉超過5000小時,並且在這一過程中沒有更換蓄電池組。目前,裝有這種蓄電池的公交車已在美國加州的奧克蘭運行。
聯合技術動力公司是阿波羅11號宇宙飛船所用燃料電池的唯一供貨商。該公司運輸副總裁肯•situertebiaoshi,xudianchidenaijiuxinghenzhongyao。yeneipubianrenwei,zheshixianzhiranliaodianchicheliangzaiquanqiufanweineishangyehuadezhuyaozhangai,lianhejishudongligongsiyijingdafudutigaoleranliaodianchidenaijiuxing。jinnianniandihuiyou12輛裝有燃料電池的公交車行駛在加州的大街小巷。
該公司表示,燃料電池公交車能顯著降低溫室氣體排放量。如果氫來自天然氣,可以少排放34%;如果氫來自太陽能和風能,就能減少排放43%。聯合技術動力公司從1998年就開始為運輸車提供燃料電池,其燃料電池產品遍及美國、西班牙、意大利、比利時等國。
該公司受到聯邦資金資助的新一代質子交換膜(PEM)燃料電池也已經累計為公交車提供了超過35萬英裏的商業服務。該公司運輸部門經理丹納•卡琳斯基表示:“燃料電池汽車研製領域麵臨的隻是時間和投入等可以解決的問題。隨著成本的降低和技術的改進,配備了PEM技術的客車也將在10年內‘飛入尋常百姓家’”。
更可靠的鋰離子電池
另外一個在汽車領域應用廣泛的技術——鋰離子電池也從航空航天技術中獲益良多。
鋰離子電池的出現使純電動汽車(EVs)比如日產公司的LEAF(聆風)成為可能。2009年,日產汽車公司首次公開展示了全球第一款經濟型零排放汽車LEAF。LEAF是一款中等大小的5座掀背兩廂純電動汽車,配備了先進的由鋰離子電池驅動的車輛底盤,其巡航裏程達到160公裏以上,可以充分滿足消費者在實際生活中的駕駛需求。
然而,美國國家可再生能源實驗室能源存儲小組組長艾哈邁德•裴沙連表示:“所有鋰離子電池存在的一個問題是,電池內部的缺陷可能導致電池內發生短路”。
裴沙連和NASA的同事正在攜手研製一種更可靠地鋰離子電池,為在太空行走的宇航員提供電力,EVs可能也因此受益,獲得更加安全的鋰離子電池。
裴沙連表示,電池失效的幾率微乎其微,EVs中(zhong)還(hai)沒(mei)有(you)出(chu)現(xian)類(lei)似(si)的(de)情(qing)況(kuang),但(dan)目(mu)前(qian)上(shang)路(lu)的(de)純(chun)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)非(fei)常(chang)少(shao),隨(sui)著(zhe)路(lu)上(shang)奔(ben)跑(pao)的(de)純(chun)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo),電(dian)池(chi)出(chu)現(xian)事(shi)故(gu)的(de)例(li)子(zi)未(wei)來(lai)可(ke)能(neng)會(hui)更(geng)多(duo)。
讓你安全無恙地到達
其他意義非凡的應用於汽車領域的航空航天技術集中在導航和乘員安全領域。
所suo謂wei的de電dian子zi線xian控kong係xi統tong已yi大da大da地di取qu代dai了le汽qi車che和he駕jia駛shi員yuan直zhi接jie的de機ji械xie連lian接jie。油you門men控kong製zhi改gai成cheng電dian子zi線xian控kong之zhi後hou,當dang駕jia駛shi員yuan踩cai下xia油you門men踏ta板ban時shi,他ta就jiu傳chuan送song了le一yi個ge油you門men踩cai踏ta深shen淺qian與yu快kuai慢man的de訊xun號hao,引yin擎qing監jian理li係xi統tong會hui接jie收shou和he解jie讀du這zhe個ge訊xun號hao,然ran後hou再zai發fa出chu控kong製zhi指zhi令ling要yao求qiu節jie流liu閥fa依yi指zhi令ling快kuai速su或huo緩huan和he開kai啟qi它ta應ying當dang張zhang開kai的de角jiao度du。電dian子zi線xian控kong的de好hao處chu,除chu了le精jing準zhun與yu快kuai速su之zhi外wai,還hai有you不bu會hui有you機ji械xie磨mo耗hao的de問wen題ti。除chu此ci之zhi外wai,有you了le電dian子zi線xian控kong之zhi後hou,汽qi車che上shang許xu多duo現xian有you的de配pei備bei皆jie可ke簡jian化hua,重zhong量liang可ke以yi減jian輕qing,對dui汽qi車che設she計ji和he油you耗hao都dou會hui有you正zheng麵mian的de功gong效xiao。
自適應巡航控製係統(ACC)和預碰撞安全係統以及車道分離警告係統也源於宇宙飛船(或飛機)中飛行員借用電腦控製飛行的技術。早在上世紀50年代,工程師們就開始使用計算機來控製宇航員的飛行,現在,這些技術也廣泛地應用於汽車領域。
ACC是一種智能化自動控製係統,它是在早已存在的巡航控製技術的基礎上發展而來的。在車輛行駛過程中,安裝在車輛前部的車距傳感器(雷達)持續掃描車輛前方道路,同時輪速傳感器采集車速信號。當與前車之間的距離過小時,ACC控製單元可以通過與製動防抱死係統、fadongjikongzhixitongxietiaodongzuo,shichelunshidangzhidong,bingshifadongjideshuchugonglvxiajiang,yishicheliangyuqianfangcheliangshizhongbaochianquanjuli。zishiyingxunhangkongzhixitongzaikongzhicheliangzhidongshi,tongchanghuijiangzhidongjiansuduxianzhizaibuyingxiangshushidechengdu,dangxuyaogengdadejiansushi,ACC控製單元會發出聲光信號通知駕駛員主動采取製動操作。當與前車之間的距離增加到安全距離時,ACC控製單元控製車輛按照設定的車速行駛。
zaixiandaiqicheshang,haiyouhenduoqitabimianpengzhuangdexitong,biruchedaofenlijinggaoxitonghemangquchuanganqideng。zhexiejishuyushizheyigegengjiaanquanhejingzhundejiashishidaidedaolai,zaizhegeshidai,jiashiyuankeyoukewu。
自動駕駛汽車
從(cong)總(zong)體(ti)上(shang)來(lai)說(shuo),隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu),駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)變(bian)得(de)日(ri)益(yi)簡(jian)單(dan)方(fang)便(bian)。但(dan)是(shi),無(wu)人(ren)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)的(de)出(chu)現(xian)可(ke)能(neng)還(hai)需(xu)要(yao)若(ruo)幹(gan)年(nian),屆(jie)時(shi),我(wo)們(men)隻(zhi)需(xu)向(xiang)汽(qi)車(che)發(fa)布(bu)命(ming)令(ling),然(ran)後(hou)就(jiu)可(ke)以(yi)安(an)然(ran)地(di)坐(zuo)在(zai)駕(jia)駛(shi)座(zuo)上(shang)享(xiang)受(shou)旅(lv)程(cheng)的(de)樂(le)趣(qu)了(le)。
buguo,jiuzheyidianeryan,meiguolianbanghangkongguanlijujianguanguiding,zaijiejinhuozaidimianshang,feijibunengzhiyikaozidongjiashiyilaifeixing。meiguoqicheyanjiulishihuixinxixitongwulixingdongxiaozudeyanjiurenyuan、福特汽車公司嵌入式係統方麵的技術專家比爾•米蘭表示:“我們曾經見過飛機自動在機場航行的畫麵嗎?”
我們現在正在協調道路障礙和駕駛方便之間的關係,盡管當我們做出決定時,我們從計算和傳感器上獲得的信息非常驚人,但米蘭表示:“在路上,沒有許多時間來讓汽車做出反應,因此,駕駛員的作用非同小可。”
然而,無人駕駛汽車是科學家研究的重要目標,穀歌公司是這方麵的先驅,去年10月份,穀歌在其官方博客中宣布,該公司正在研發一種全新的無人駕駛汽車,可防止交通事故並減少碳排放。據稱,穀歌共製造了7輛“無人駕駛汽車”前往加利福尼亞州各地的公路上進行實測。不過,穀歌表示,有意購買“無人駕駛汽車”的人恐怕還要等上至少8年時間。現在,該公司已經研發出了幾個有人監護的實驗性無人駕駛汽車。
當然,某一天,更接近自動駕駛儀模式的汽車將利用全球定位係統(GPS)zhegedaohang。zhetaoneizhiyuqichededaohangkongzhitaixianzaifeichangliuxing,zhuyaoyongyuqicheyuqichezhijiandetongxinhexietiaoxitong,quebaoqichedexingshigengjiaanquankuaijie。buguoxianzai,GPS係(xi)統(tong)的(de)精(jing)確(que)度(du)並(bing)不(bu)足(zu)以(yi)讓(rang)汽(qi)車(che)自(zi)動(dong)運(yun)行(xing),但(dan)隨(sui)著(zhe)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)來(lai)自(zi)於(yu)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)領(ling)域(yu)和(he)諸(zhu)如(ru)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)儀(yi)等(deng)技(ji)術(shu)的(de)問(wen)世(shi),未(wei)來(lai),我(wo)們(men)能(neng)讓(rang)自(zi)己(ji)的(de)雙(shuang)手(shou)離(li)開(kai)方(fang)向(xiang)盤(pan),讓(rang)我(wo)們(men)的(de)眼(yan)睛(jing)更(geng)好(hao)地(di)欣(xin)賞(shang)沿(yan)途(tu)的(de)風(feng)景(jing)。
英國消費電子想象技術公司副總裁托尼•金•史密斯表示,GPS這項技術的出現將“讓汽車能始終如一地精準工作”,這意味著人們在改進汽車的技術和安全性方麵還能做得更多。