本文来自微信公众号： 小盖fun ，作者：小盖，原文标题：《花时间研究了下特斯拉 Roadster 的原理。》


特斯拉今天发布的Roadster，确实太酷炫了。


我大半个下午都在刷各种资料，研究了一圈，发现它的实现思路特有意思。


我们都知道，马斯克手里有两家非常知名的公司，其中SpaceX是造火箭的，特斯拉是造汽车和机器人的。


这两个看起来没什么关系的领域，现在竟然在Roadster中交融到了一起。


特斯拉尝试把原本用在航天器上的推进技术搬到汽车上，让一辆汽车变成可以控制方向的小火箭。


怎么讲？


大家可以想象一下，把一个气球吹得很鼓，然后突然松开气球口。气体高速喷射出去，气球就会朝相反的方向乱飞。


Roadster用的也是类似的办法。


只不过，它把气球换成了高压储气罐，再通过阀门和喷嘴，控制气体喷射的方向和力度。


比如，朝下喷射气体，汽车就会获得向上的推力。只要推力足够大，就能克服重力，离开地面。如果朝后喷射，汽车就会向前加速。


这套技术叫冷气体推进器，其实在航天领域已经应用很多年了，主要用来调整航天器的姿态和方向。


和传统的火箭发动机不同，冷气体推进器不需要燃烧燃料，直接释放高压气体就能产生推力。


当然，原理简单并不意味着工程层面的简单，要不然这事也不至于停滞那么多年。


我看了汽车杂志MotorTrend的一篇技术分析，里面提到不少细节，也和大家分享下。


从逻辑上讲，一辆汽车想要依靠喷气飞起来，就得随车携带大量的高压气体。


所以，特斯拉采用了一种叫COPV的高压储气罐，外面包裹着碳纤维复合材料。


这次展示的飞行版Roadster，配备了总容积约600升的高压储气空间，储存的气体主要是氮气。


但光有高压气体还不够。汽车飞起来之后，还得调整方向和保持平衡，这时候就需要精确控制不同喷嘴的喷射力度和时机。


特斯拉这辆Roadster在车身不同位置安装了10个喷嘴。其中四个朝向车尾，负责向前加速。


四个朝下，负责提供向上的推力。另外两个位于车头，帮助汽车调整姿态。


这套设计同样也借鉴了航天器的姿态控制技术。


汽车在地面上可以通过轮胎转向，但腾空以后，就只能依靠喷嘴来调整姿态。


无论是保持平衡，还是完成空中翻转，都需要不同位置的喷嘴相互配合。


而且，这种控制必须非常精确。比如左右两侧的喷射力度稍有偏差，汽车就可能发生意外偏转。


所以，特斯拉专门把连接车尾喷嘴的输气管路设计成相同长度，尽量避免供气不均导致汽车偏转。


我感觉这部分才是整个工程最难的地方。让汽车获得向上的推力，原理很好理解。


但要在空中控制好它的姿态和平衡，最后还能平稳降落，就复杂多了。


大家可以回头看看这次发布会的视频。


Roadster沿着一个巨大的弯曲坡道往上行驶，最后竟然倒挂在了坡道顶部。随后，汽车离开坡道，在空中完成翻转，调整好姿态，最后平稳落地。


这段演示其实用到了两套不同的系统。


空中翻转和降落，依靠的是前面介绍的喷气推进器。而汽车能够倒挂在坡道上，则是因为特斯拉还安装了一套风扇吸附系统。


车底的高速风扇不断抽走空气，降低车底的气压，利用气压差把汽车牢牢吸附在坡道上。可以简单理解成一个巨大的吸盘。


更有意思的是，喷气推进器除了让汽车短暂腾空，还能帮助汽车加速。


电动车的电机功率再大，最终也得通过轮胎把动力传递到地面。但轮胎的抓地力总有上限，动力太大，轮胎就可能打滑。


而喷气推进器可以直接产生向前的推力，不受轮胎抓地力的限制。与此同时，车底的风扇吸附系统，还可以增加轮胎的抓地力。


两套系统结合起来，汽车的加速能力就变得非常夸张。


这次发布会上，特斯拉展示的Roadster，从静止加速到时速约97公里，只用了0.81秒。


不过，说到这里，大家肯定和我一样也会想到一个问题。


既然Roadster依靠高压气体飞起来，那储气罐里的气体喷完了怎么办？


这恰好是冷气体推进技术的一个重要限制。


我查了NASA的相关技术资料，这项技术其实已经相当成熟，结构也比较简单，但能够提供的总冲量有限。


毕竟，一辆汽车能携带的高压气体终究是有限的。喷射越猛烈，产生的推力越大，气体也消耗得越快。


所以，今天我们看到的主要还是短暂腾空和空中姿态控制。


它究竟能够连续飞行多久？一次充气能够完成多少次飞行动作？如果某个喷嘴突然出现故障，又该怎么处理？


这些问题，目前都缺少足够的公开测试数据。


还有高压储气罐的安全性、喷气时对周围环境的影响，以及飞行过程中出现意外的风险，都需要经历大量验证。


现在展示的仍然是原型车。马斯克预计2028年开始量产，这次是不是饼就不知道了。


毕竟，Roadster早在2017年就已经公布了，原本计划2020年交付，结果一直推迟到了现在。


但我真的是非常佩服马斯克这样的创新者。


记得早在2018年，马斯克就公开表示，准备给Roadster安装SpaceX的推进器，大约10个，分布在车身不同位置。


当时他甚至提到过，说不定有一天能够让特斯拉飞起来。


大家想想，八年前听到这样的话，是不是觉得这哥们有点异想天开？毕竟，谁会想到给一辆电动车安装火箭推进器呢？


但没想到，八年之后，马斯克真的实现了。至少，部分实现了。


不抬杠，我知道，从技术演示到真正量产，还有太多问题需要解决。


但马斯克这哥们就是这样，有些在别人看来完全不着边际的想法，他也能实现。


就像大家经常调侃的那样，马斯克想做的事情，最终都实现了，只是从来没能按时完成。


真硅谷钢铁侠。