漫話空氣動力汽車

河北省承德市營子區教體局 于國強

在探索汽車新能源的道路上，人類可謂是“絞盡腦汁”：電能、氫能、太陽能、風能、核能……也有人將目光轉移到了空氣上，空氣動力汽車也隨之應運而生。那么，空氣動力汽車真的只用空氣就可以“跑”下去嗎？

概念

空氣動力汽車，全稱是壓縮空氣動力汽車，是一種使用高壓壓縮空氣為動力源，空氣為介質，運行時將高壓壓縮空氣存儲的空氣能轉化為其他形式能量驅動的汽車。

原理

壓縮空氣發動機：它在工作中將空氣壓縮成高壓氣體，高壓空氣進入到啟動發動機中的氣缸內進行膨脹做功，高壓空氣能夠產生較大的動力，轉換為使氣體啟動的動力。與傳統內燃機相比，由于在氣缸里沒有高溫高壓的氣體燃燒過程，只通過單純的氣體膨脹做功來達到功率輸出的目的，因此不再需要復雜的冷卻系統，機體也可以選用較低強度、輕質的材料和簡單的結構，所以結構簡單、尺寸小、重量輕、造價低。

渦輪機：它能夠將空氣進行壓縮，使空氣流動產生的能量更能夠聚在一起，起到最好的工作效果。

氣動馬達：葉片式氣動馬達的工作過程主要有進氣、膨脹、主排氣、壓縮、副排氣等步驟，能夠將空氣的壓力轉化為機械能。

發展

空氣動力汽車的研究最早始于法國。1991 年，法國工程師居伊·內格爾獲得了壓縮空氣動力發動機的專利，其工作原理是利用車上儲存的高壓壓縮空氣驅動發動機缸體內的活塞運動進而驅動汽車前進，這是最接近真正意義上的空氣動力汽車。隨后，印度、美國等國家以及國內浙江大學等也有所研究。

前景

空氣動力汽車工作的介質來自大氣且排放的尾氣是純凈的空氣，對環境沒有污染，可實現絕對的“零排放”；低溫的尾氣可以作為空氣動力汽車制冷空調的冷源而不需要額外消耗能量，而且尾氣排放到空氣中有助于降低周圍環境的溫度，減輕城市熱島效應；空氣動力汽車的運行噪音可以被控制在一個合理的范圍，不像燃油車一樣發出較大的噪音。

問題

目前，空氣動力汽車研究面臨的主要問題是汽車動力系統效率較低。空氣動力汽車的尾氣排放能量損失高達四成，而輸出的機械能才占三成，車載有限的高壓壓縮空氣的能量得不到有效的利用，從而限制了其行駛里程。盡管國內外在氣動發動機等方面進行了較多研究和改進，但對于如何降低壓縮過程的能量損失，尤其是如何對系統進行質量能量補償的理論研究還非常缺乏。

另外，空氣動力汽車的“零排放”也備受質疑：壓縮空氣從哪里來？空氣在壓縮的過程中，是需要耗能的。正如國內電動車依賴于火電廠燃煤發電，其本質能源就是煤炭一樣，如果空氣動力汽車也是這樣的話，從環保的角度來看，只是把污染做了轉移，并沒有從根本上將污染問題解決。尤其是由于轉換效率的問題，獲得相同能量時，可能會浪費更多的能源，造成更多的排放。

空氣動力汽車是一個全新的概念，清潔環保無污染是它的絕對優勢。也許你暫時認為它太虛幻了，但是總有一天它會攻克重重難題，走進我們的生活。讓我們期待空氣動力汽車在技術上取得更大的突破吧！