以下是埃隆·马斯克如何在新特斯拉跑车上使用火箭推进器

上周,SpaceX和特斯拉首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)宣布了大胆的计划,通过在特斯拉跑车的未来专用车型上安装火箭推进器,将其两家最大公司的技术结合起来。马斯克说,推进器实际上不会燃烧;相反,它们将排出高压冷空气,给特斯拉带来额外的加速。这一举措可能在技术上可行,但也让行业专家和工程师感到困惑:推进器效率不高,可能也不合法。...

上周,SpaceX和特斯拉首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)宣布了大胆的计划,通过在特斯拉跑车的未来专用车型上安装火箭推进器,将其两家最大公司的技术结合起来。马斯克说,推进器实际上不会燃烧;相反,它们将排出高压冷空气,给特斯拉带来额外的加速。这一举措可能在技术上可行,但也让行业专家和工程师感到困惑:推进器效率不高,可能也不合法。

具体地说,马斯克正在谈论将SpaceX的猎鹰9号火箭的一个关键硬件整合到一起,这是一种被称为复合材料外包装压力容器或COPV的坦克。这些瓶子是用碳纤维包裹的薄金属衬里制成的,它们是在很小的空间内储存大量压缩空气的好方法。它们也相当轻,这就是为什么许多火箭**商喜欢用它们来帮助火箭增压。

在猎鹰9号上,COPV坐在推进剂罐内,在飞行过程中保持它们的压力。当火箭上升到太空时,推进剂迅速从油箱中排空,COPV的任务是用氦气替换这些液体,使油箱保持其形状。这些瓶子里的压缩空气不是用来直接推动火箭的。一些汽车也使用COPV:公共汽车和卡车使用COPV储存压缩天然气,装有氢燃料电池的汽车也使用COPV。但是这些油箱内的空气被用作这些汽车内发动机的燃料。

对于跑车,马斯克有一个不同的想法:他想用它们作为推进器,它们从汽车后端或前端吹气,帮助推动和停止车辆。它可能会吹出侧面,也有助于高速转弯或在死角转弯。商用车以前从未以这种方式使用过COPV,这一想法引发了许多关于安全性和效率的问题。

首先,特斯拉跑车已经以难以置信的速度加速和刹车,而新的跑车被认为是世界上速度最快的汽车之一,0-60秒的时间为1.9秒。它的速度如此之快,以至于人们对现代轮胎是否能跑得更快展开了激烈的争论。因此,COPV需要以超高速喷出大量冷空气,以加速或减速。这将需要大量的能量和一些相当大的坦克,才能对物理的某些实际极限产生任何明显的影响。如果目标是真正影响速度,那么这些推进器的声音会非常大,容易发生极端的温度变化,并可能使道路上的其他车辆处于危险之中。”这是一种选择吗?是的,”汽车行业咨询公司Navigant的高级研究分析师Sam Abuelsamid告诉Verge这是一个明智的选择吗?绝对不是。这是我听说过的最可笑的事情。”

不过,许多汽车**商已经研究了使用压缩空气为汽车提供动力的方法。例如,2013年,法国汽车**商标致(Peugeot)和雪铁龙(Citroën)宣布计划生产一款混合动力汽车,该车使用压缩空气作为能源,但这项开发已被搁置。这些设计通常通过以受控方式从容器中释放空气来驱动发动机的涡轮或活塞。压缩空气汽车被誉为环境友好型汽车,因为它们不燃烧汽油。但缺点是它们不是超高效的。

首先,压缩空气需要大量的能量。马斯克声称,COPV将使用电动泵补充空气,电动泵将从特斯拉的电源组中抽取。但专家认为,这可能会大大耗尽驾驶汽车所需的电池电压。”汽车咨询公司AutoPacific的经理兼产品分析师戴夫·沙利文(Dave Sullivan)告诉《边缘》(the Verge)电动汽车行驶里程的里程计算或试验循环没有考虑到这一点。”

当然,这完全取决于马斯克希望COPV有多有效。冷气体推进器具有相对较低的比冲,这意味着它们需要更多的燃料——或者空气,在这种情况下——来获得相当大的推力。这使得它们适合于太空中的卫星,在真空中操纵卫星不需要很大的推力。但是在道路上,由于空气阻力和轮胎摩擦,冷气体的作用就没有那么大了。因此,特斯拉COPV必须体积庞大,以储存足够的空气,以产生任何重大影响。”它似乎有一个推进器,将有一个有意义的能量量,它将采取一个相当体面的大小和容量的坦克是任何真正的性能优势,”阿布塞德说(马斯克确实说过,直升机将占据汽车的很大一部分,将四座变成两座。)

该公司可能会将COPV加满更高的压力,以节省空间,但油箱需要更坚固、更重,以确保乘客安全。商用车的压力越大,油箱就越坚固。马斯克想要使用的COPV是经过升级的,经过了猎鹰9号火箭的认证,该火箭将搭载宇航员前往国际空间站。”这是迄今为止人类开发的最先进的压力容器,”他在五月份SpaceX发射前的新闻发布会上说这是胡说八道。”

尽管如此,这个想法还是让人想起了许多安全问题。虽然这些COPV对太空飞行至关重要,但它们也是SpaceX焦虑的来源。2016年9月,一辆COPV在佛罗里达州的发射台上导致一枚猎鹰9号火箭爆炸,当时该车正在为试验加油。SpaceX声称,发动机油箱中的推进剂与COPV之间的摩擦是罪魁祸首。SpaceX用于Falcon 9的超冷液氧与包裹在COPV上的碳纤维反应严重。

自那以后,SpaceX对其COPV进行了重大升级,任何装入特斯拉的瓶子都不会被低温氧气包围。然而,当空气从高压瓶中迅速释放出来时,它确实会经历极端的温度变化。空气释放得越快,COPV将变得越冷。因此,如果特斯拉要迅速将这些瓶子吹倒,它们很容易达到超低温,这将使COPV变得易碎,结构稳定性降低。特斯拉可以通过更缓慢地将瓶子吹下来解决这个问题,但是推进器不会对汽车产生太大的影响。

根据空气爆炸的速度,推进器可能会对道路上的其他车辆造成危险。如果COPV将对特斯拉产生重大影响,那么它们也将对特斯拉周围的汽车产生重大影响。冷气体推进器可以达到大约70秒的比冲量。这意味着离开COPV的气体可以达到每小时1500英里多一点。因此,空气有可能将快速移动的碎片送到附近的汽车上,甚至推到周围的车辆上。

但即使特斯拉想出了解决这些问题的方法,也有噪音需要考虑。释放大量高压缩空气的声音很大。对于汽车可能产生的超车噪音量,有相关规定,配备助推器的特斯拉能否满足这些要求值得怀疑。”“汽油车不会发出太大的噪音,”沙利文说我只能想象这将是非常响亮的,而不是街头合法的。”马斯克说,这辆车不推荐用于城市环境。

因此,将COPV添加到特斯拉是可行的,尽管考虑到风险,它们可能不会被允许在任何主要道路上使用。尽管如此,要让一辆已经非常快的汽车跑得稍微快一点,还是需要大量复杂的机械。

  • 发表于 2021-08-24 12:00
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  • 分类:互联网

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