空氣動(dòng)力汽車(chē)路有多遠(yuǎn)

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電視短片中曾表示的空氣動(dòng)力汽車(chē)讓人們極為敬仰，但這種既不用燒油又不用電的車(chē)，為什么卻在路上很少見(jiàn)到呢？發(fā)動(dòng)機(jī)的含義是把其他方式的能量尤其是熱能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。最早由瓦特研發(fā)的蒸汽機(jī)是利用燃燒煤產(chǎn)生熱量加熱水，利用水蒸氣的壓力推動(dòng)氣缸中活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為內(nèi)燃機(jī)，是把汽油或者柴油與空氣舉行混合，然后在活塞頂部的燃燒室內(nèi)舉行燃燒，熱量使燃燒室內(nèi)部氣壓增加，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。

目前界定汽車(chē)的元年是1886年本茨第一次把內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用在三輪車(chē)輛上，并驅(qū)動(dòng)了這輛車(chē)行走，此后內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)展起來(lái)。其實(shí)人們利用空氣壓力實(shí)現(xiàn)車(chē)輛行駛的想法要早于汽車(chē)的元年，甚至發(fā)動(dòng)機(jī)的原理都是來(lái)自于氣體壓力，從最早蒸汽機(jī)時(shí)代到目前的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代，一向在研究空氣動(dòng)力。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)展，空氣動(dòng)力技術(shù)也被提了出來(lái)。

空氣動(dòng)力汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)主要表達(dá)在4個(gè)方面：一是利用壓縮空氣做功，沒(méi)有燃燒，不會(huì)污染環(huán)境。二是對(duì)壓縮氣體沒(méi)有要求，任何氣體都可以作為動(dòng)力。三是氣體來(lái)源廣泛，可以利用工業(yè)制氣的廢氣，相對(duì)價(jià)格低廉。四是由于采用與汽車(chē)布局一致的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛改動(dòng)不大即可使用空氣動(dòng)力。

既然空氣動(dòng)力有這么多的優(yōu)點(diǎn)，為什么開(kāi)初車(chē)輛會(huì)放棄壓縮空氣帶來(lái)的動(dòng)力呢？這個(gè)問(wèn)題的產(chǎn)生主要是人們?nèi)绾味x車(chē)輛造成的。車(chē)輛包括蒸汽機(jī)車(chē)都是在不斷提高車(chē)速和續(xù)駛里程方面進(jìn)展，在汽車(chē)上，人們還要求乘坐舒適和駕駛樂(lè)趣，又提出了更高的要求，而每一項(xiàng)要求從能量角度來(lái)說(shuō)都是增加了能量需求，但是壓縮空氣所能釋放的能量是分外有限的。

一是汽車(chē)有大功率和大能量雙重需求。人們駕駛車(chē)輛，加速過(guò)程是在短時(shí)間內(nèi)需求大量能量，而高速行駛又需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地輸出能量，因此汽車(chē)在使用中對(duì)能量的需求既有大功率的特性，又有大能量的特性。這說(shuō)明即使有很大的能量，但是短時(shí)間內(nèi)不能釋放出充沛的能量保證汽車(chē)的加速性能，或者短時(shí)間內(nèi)全部釋放出來(lái)的能量不能保證汽車(chē)的續(xù)駛里程性能，都不能作為汽車(chē)的動(dòng)力能源。二是能量?jī)?chǔ)存多少抉擇汽車(chē)行駛里程。一般來(lái)說(shuō)，把能量與重量的比值稱(chēng)為比能量，比能量越高，說(shuō)明汽車(chē)在同等的能量需求上攜帶的重量最少。還有能量與體積的比值稱(chēng)之為能量密度，能量密度越高，在汽車(chē)上所占的體積最小。這兩者都是約束汽車(chē)能源需求的因素。根據(jù)熱力學(xué)定律，氣體壓縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，快速壓縮空氣可點(diǎn)燃火柴，而氣體在膨脹過(guò)程中需要吸收大量的熱，因此壓縮空氣儲(chǔ)罐中容器的壓縮空氣所包含的能量，與氣體釋放時(shí)的膨脹方式有關(guān)。實(shí)際應(yīng)用中會(huì)發(fā)生由于氣體在一個(gè)空間快速膨脹，導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域溫度驟降，甚至可能會(huì)結(jié)冰，致使熱傳導(dǎo)不利，展現(xiàn)動(dòng)力缺乏的現(xiàn)象。因此壓縮空氣動(dòng)力需要在工作區(qū)加熱裝置以制止上述處境展現(xiàn)，但是在北方冬季溫度在零攝氏度以下的處境下，壓縮空氣動(dòng)力會(huì)裁減好多能量。三是發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣存在確定壓力。壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率取決于進(jìn)氣壓力與排氣壓力的差值，而排氣壓力大的時(shí)候需要舉行消音處理。消音器也是需要消耗對(duì)比大的能量，假設(shè)沒(méi)有消音器，路上的噪聲就有如F1賽場(chǎng)一樣發(fā)動(dòng)機(jī)的轟鳴聲。四是壓縮空氣的儲(chǔ)存罐對(duì)壓縮空氣的使用也是一種制約。目前在汽車(chē)上使用的CNG（壓縮自然氣）燃料系統(tǒng)，其儲(chǔ)存罐的壓力一般為20MPa，假設(shè)增加壓縮空氣的能量，就務(wù)必壓力增大到45MPa，對(duì)儲(chǔ)存罐的技術(shù)來(lái)說(shuō)也是技術(shù)難點(diǎn)。

綜上所述，空氣