Så fungerar luftbilen

  • Cameron Merritt
  • 0
  • 4361
  • 280
Kan luftbilar göra gaspriser som dessa till ett minne? - Se bilder på alternativa bränslen fordon. Tetra-bilder / Getty Images

Bensin är redan tidigare bränsle. Det kanske inte verkar så när du fyller på din väg till jobbet, men den petroleum som används för att göra det är gradvis att ta slut. Det förorenar också luft som blir allt mer ohälsosamt att andas, och människor vill inte längre betala de höga priserna som oljebolagen tar ut för det. Biltillverkarna vet allt detta och har spenderat mycket tid och pengar för att hitta och utveckla framtidens bränsle.

Sökningen pågår, men vad kommer framtidens bränsle att vara? Färdiga bränslen som petroleum blir svårare att hitta och biltillverkarna vänder sig till grönare energikällor som batterier. Dessa batterier kan laddas med energi och placeras i en bil där energin kan frigöras. Så bra som den idén kan verka, tror vissa tillverkare att luft kan bli en ännu bättre energikälla.

Luft? Vid första anblicken verkar idén att köra en bil i luften nästan för bra för att vara sant. Om vi ​​kan använda luft som bränsle, varför tänka på att använda något annat? Luft är runt omkring oss. Luften tar aldrig slut. Luft är förorenande. Det bästa av allt är att luft är gratis.

-Tyvärr kan luft ensam inte användas som bränsle. Först måste energi lagras i den genom att pressa luften ordentligt med en mekanisk luftkompressor. När tryckluften släpps ut expanderar den. Denna expanderande luft kan till exempel användas för att driva kolvarna som driver en motor. Idén att använda tryckluft för att driva ett fordon är inte ny: Tidiga prototyper på ett luftdrivet fordon går tillbaka till mitten av 19th århundradet, även före uppfinningen av förbränningsmotorn.

Åtminstone en tillverkare tror att den är redo att sälja luftbilar till den amerikanska allmänheten. Om allt går bra kan dessa bilar finnas tillgängliga i USA relativt snart [källa: Sullivan]. Under de kommande sidorna tittar vi på den här tekniken, orsakerna till att du kanske vill använda den - och några orsaker till att du kanske inte gör det.

MDI: s AirPod One och dess tryckluftsmotor, vid MDI: s huvudkontor nära Nice, Frankrike. Lionel Cirroneau / AP Photo

-Fysikens lagar dikterar att okontinuerliga gaser kommer att fylla ett givet utrymme. Det enklaste sättet att se detta i aktion är att blåsa upp en ballong. Den elastiska huden på ballongen håller luften tätt inuti, men i det ögonblick du använder en stift för att skapa ett hål i ballongens yta expanderar luften utåt med så mycket energi att ballongen exploderar. Komprimering av en gas i ett litet utrymme är ett sätt att lagra energi. När gasen expanderar igen frigörs energin för att utföra arbete. Det är den grundläggande principen bakom vad som får en flygbil att gå.- -

De första luftbilarna kommer att ha inbyggda luftkompressorer. Efter en snabb körning kan du ta bilen hem, sätta den i garaget och ansluta kompressorn. Kompressorn använder luft runt bilen för att fylla på tryckluftbehållaren. Tyvärr är detta en ganska långsam metod för tankning och kommer antagligen ta upp till två timmar för en fullständig påfyllning. Om idén om en flygbil tar fart kommer tankstationer att bli tillgängliga på vanliga bensinstationer, där tanken kan fyllas på mycket snabbare med luft som redan har komprimerats. Att fylla din tank i pumpen kommer antagligen att ta cirka tre minuter [källa: Cornell].

De första luftbilarna kommer nästan säkert att använda komprimerad luftmotor (CAE) som utvecklats av det franska företaget, Motor Development International (MDI). Flygbilar som använder denna motor kommer att ha tankar som troligen kommer att rymma cirka 3200 kubikfot (90,6 kiloliter) tryckluft. Fordonets gaspedal driver en ventil på sin tank som gör att luft släpps ut i ett rör och sedan in i motorn, där trycket på luftens expansion expanderar mot kolvarna och vrider vevaxeln. Detta kommer att producera tillräckligt med kraft för hastigheter på cirka 56 km per timme. När luftbilen överträffar denna hastighet kommer en motor att sparka in för att driva luftkompressorn i bilen så att den kan komprimera mer luft i farten och ge extra kraft till motorn. Luften värms också upp när den träffar motorn, vilket ökar volymen så att bilen kan röra sig snabbare [källa: Cornell].

MDI: s Guy Negre visar AirPod One-prototypen i januari 2009. Lionel Cirroneau / AP Photo

En stor fördel med att använda tryckluft för att driva en bils motor är att ett rent tryckluftsfordon inte ger någon förorening vid svårröret. Mer specifikt kommer de komprimerade luftbilarna vi troligtvis kommer att se inom en snar framtid inte förorenas alls förrän de når hastigheter som överstiger 35 miles per timme. Det är då bilens inre luftkompressor kommer att sparka in för att uppnå extra hastighet. Motorn som kör denna luftkompressor kommer att kräva bränsle som ger en liten mängd luftföroreningar. Vissa bränslen (du kan använda miljövänliga biodrivmedel eller fossila bränslen) kommer också att användas för att värma luften när den kommer ut ur tanken. De senaste tryckluftsmotorerna erbjuder också förare möjligheten att använda fossila bränslen eller biobränslen för att värma luften när den kommer in i motorn. Icke desto mindre representerar denna teknik en markant förbättring jämfört med bilar som drivs av förbränningsmotorer som producerar betydande mängder föroreningar med vilken hastighet som helst.

Luftbilar är också utformade för att vara lättare än konventionella bilar. Aluminiumkonstruktionen av dessa fordon kommer att hålla sin vikt under 2 000 pund (907 kg), vilket är viktigt för att göra dessa fordon bränsleeffektiva och hjälper dem att gå snabbare under längre tid.

En annan fördel med luftbilar är att bränslet borde vara anmärkningsvärt billigt, vilket är ett viktigt övervägande i denna tid av flyktiga gaspriser. Vissa uppskattningar säger att bilarna kommer att få motsvarande 106 mil (171 kilometer) per gallon, även om komprimerad luft förmodligen inte kommer att säljas av gallon. En mer meningsfull uppskattning är att det kan ta så lite som $ 2 värde för el för att fylla tryckluftbehållaren, även om du också behöver bensin för att driva elmotorn som komprimerar luft under körning [källa: Cornell].

Själva fordonen är också relativt billiga. Zero Pollution Motors, som planerar att släppa de första luftbilarna i USA och uppskattar ett klistermärke på cirka 17 800 dollar, vilket skulle göra dessa bilar överkomliga för budgetmedvetna amerikanska köpare [källa: Max].

-

Kan detta hända dig i en flygbilsolycka? Clive Streeter / Getty Images

-Medan en luftbil inte producerar någon förorening som körs på redan tryckluft i sin tank, produceras ändå föroreningar när luften komprimeras, både när bilen rör sig och medan den tankas. Som vi nämnde tidigare kommer fordonets luftkompressor antagligen att drivas med bensin, och denna gas kommer att ge förorening när den bränns.

Luftkompressorn på bensinstationen kommer troligen att drivas med el. Produktionen av den elektriciteten kan förorenas eller inte, beroende på hur elen genereras. Till exempel kan koldriven el producera betydande mängder föroreningar. Renare elkällor, som kärnkraft eller vattenkraft, kommer att resultera i mycket mindre föroreningar. Enligt webbplatsen Gas 2.0 skulle en flygbil i USA skapa cirka 0,176 pund koldioxidutsläpp per mil baserat på den genomsnittliga blandningen av elektriska kraftkällor under tankning. Som jämförelse genererar en Toyota Prius Hybrid, som kombinerar en batteridriven elektrisk motor med en förbränningsmotor cirka 0,34 pund koldioxid per mil. Så även om flygbilen inte är helt föroreningsfri representerar den fortfarande en förbättring jämfört med en av de mest populära hybridbilarna på marknaden [källa: Nuccitelli].

Avstånd kan också bli en nackdel beroende på dina resevaner. Avståndet som en luftbil kan täcka utan tankning är avgörande eftersom mycket få tankstationer kommer att ha tryckluftspumpar tillgängliga till en början. Om du bara planerar att använda din bil för korta pendlar - avstånd mindre än 100 mil - kommer det att vara bra. Men en till två timmars väntan på bilens inbyggda luftkompressor för att komprimera en tank full av luft kan bli ett problem vid längdresor. Zero Pollution Motors - MDI: s amerikanska arm och företaget som sannolikt producerar den första luftbilen för den amerikanska marknaden - syftar till att ha en bil tillgänglig snart som kan resa mellan 800 och 1 000 mil på en lufttank plus 8 gallon gas [källa: Cornell]. Tidiga prototyper har dock rest avstånd närmare 120 mil - tillräckligt bra för din dagliga pendling, men inte riktigt tillräckligt för längre resor [källa: Motavalli].

Vad händer om en flygbil drabbas av skador i en olycka? När allt kommer omkring kan tryckluftbehållare vara farliga. För att minska denna fara är lufttankarna tillverkade av kolfiber och är utformade för att spricka, snarare än att krossa, i en krasch. Denna spricka skulle tillåta "bränslet" att slippa ofarligt i den omgivande luften. Tillverkarna fruktade att luft som flyr från tankens ena ände skulle kunna ge en raketliknande effekt och driva bilen på en luftstråle. Ventilen på bilarnas bränsletankar har placerats på sidan för att minimera denna effekt.

Trots dessa försiktighetsåtgärder finns det en viss oro för att luftbilarnas lätta konstruktion kan göra det svårt för dem att klara stränga amerikanska säkerhetskrav och att detta kan hålla flygbilens ankomst på den amerikanska marknaden. Andra faktorer har också kommit i framkant och vi kommer att lära oss om de nästa.

En titt inuti AirPod One-prototypen. Lionel Cirroneau / AP Photo

Indiens Tata Mo-tors kommer troligen att vara den första flygbilen på marknaden under de närmaste åren. Tata Motors luftbil kommer också att använda CAE-motorn. Även om Tata tillkännagav i augusti 2008 att de inte riktigt är redo att lansera sina flygbilar för massproduktion, planerar Zero Pollution Motors fortfarande att producera ett liknande fordon i USA. Kända kollektivt som FlowAIR kommer dessa bilar att kosta cirka 17 800 dollar. Företaget, baserat i New Paltz, N.Y., säger att det kommer att börja ta reservationer i mitten av 2009 för leverans av fordon 2010. Företaget planerar att rulla ut 10.000 luftbilar under det första produktionsåret [källa: Max]. MDI avslöjade också nyligen den joystickdrivna AirPod, det senaste tillskottet till sitt flygbilarsenal. Även om AirPod genererar en topphastighet på bara 43 km / h, är den också extremt lätt och genererar nollutsläpp.

Stora biltillverkare tittar intressant på flygbilsmarknaden. Om de första modellerna tar tag på konsumenterna kommer de sannolikt att utveckla sina egna modeller för flygbilar. För närvarande planerar några mindre företag att ta med flygbilar till marknaden i kölvattnet av MDI-baserade fordon. Dessa inkluderar: 

  • K'Airmobiles -- Det franska företaget K'Air Energy har byggt prototyper av ett luftdrivet cykel- och lätta fordon baserat på K'air luftkompressionsmotor [källa: -K'air]
  • Air Car Factories SA -- Detta spanska företag har en flygbilsmotor för närvarande under utveckling. Företagets ägare är för närvarande involverad i en tvist med den tidigare arbetsgivaren MDI om rättigheterna till tekniken [källa: MDI].

Ursprungligen kommer MDI-bilarna att vara de enda luftfordon som finns på marknaden. MDI har dock enligt uppgift licensierat tekniken till tillverkare i ett dussin olika länder, så luftbilar borde vara tillgängliga runt om i världen snart.

relaterade artiklar

  • Bilmotorquiz
  • Hur hybridbilar fungerar
  • Hur elbilar fungerar
  • Hur väteekonomin fungerar
  • Hur bilmotorer fungerar
  • Hur dieselmotorer fungerar
  • Hur tvåtaktsmotorer fungerar
  • Hur luftkonditioneringsapparater fungerar
  • Kan en bil köra på tryckluft?
  • Varför brinner inte bensin rent?
  • Hur mycket bensin förbrukar USA på ett år?

Fler bra länkar

  • Luftbilsfabriker (Motor Development International)
  • Tata Motors
  • Nollföroreningsmotorer

källor

  • Chapa, Jorge. "MDI tryckluftsbil." Inhabitat.com. 1 juni 2007. (tillgång till 3030/2008) http://www.inhabitat.com/2007/06/01/tata-motors-air-car/
  • Cornell, Clayton B. "En luftbil du kunde se 2009: ZPM: s 106 MPG-komprimerad luft-hybrid." Gas2.org. 15 juli 2008. (9/28/2008) http://gas2.org/2008/07/15/an-air-car-you-could-see-in-2009-zpms-106-mpg-compressed- luft-hybriden /
  • Gizmag.com. "Fransk bil kör med tryckluftsteknik." 2 december 2004. (2009-09-30) http://www.gizmag.com/go/3523
  • Jones, Benjamin. "Flygbil med 106 mpg för endast 18 000 $ som kommer 2010." Ecomodder.com. 26 augusti 2008. (9/28/2008) http://ecomodder.com/blog/2008/08/26/106mpg-air-car-18000- kommende-2010
  • Max, Josh. "Tryckluftbil kommer med 2010 Breeze." New York Daily News. 24 mars 2008. (9/30/2008) http://www.nydailynews.com/services/autos/2008/03/24/2008-03-24_compressed_air_car_coming_with_2010_bree.html
  • Motavalli, Jim. "Luftbilen blåser tillbaka in i bilden." NYTimes.com. 10 september 2008. (2009-09-30)
  • http://wheels.blogs.nytimes.com/2008/09/10/the-air-car-blows-back-into-the-picture
  • Nuccitelli, Dana. "Flygbilar kontra elbilar kontra hybrider - vilka är grönare?" Gas2.org. 11 september 2008. (9/30/2008) http://gas2.org/2008/09/11/air-cars-vs-electric-cars-vs-hybrids-which-are-greener
  • Sullivan, Matt. "Luftdriven bil kommer till USA under 2009 till 2010 för under $ 18 000, kan drabbas av 1000-mils räckvidd." Populär mekanik. 22 februari 2008. (9/28/2008) http://www.popularmechanics.com/automotive/new_cars/4251491.html



Ingen har kommenterat den här artikeln än.

De mest intressanta artiklarna om hemligheter och upptäckter. Massor av användbar information om allt
Artiklar om vetenskap, rymd, teknik, hälsa, miljö, kultur och historia. Förklara tusentals ämnen så att du vet hur allt fungerar