在20世紀60年代，動畫情景喜劇The Jetsons，George Jetson在他的家庭大小的飛行汽車上工作，在旅行結束時奇跡般地變成了一個公文包。

一項關于飛行汽車的環境可持續性影響的新研究，正式稱為電動垂直起降飛機，或垂直起降飛機，發現它們不適合Jetsons式的短途通勤。

然而，根據定于4月9日出版的“ 自然通訊 ”研究報告，垂直起飛和著陸的便利性(如直升機與飛機的高效空氣動力學飛行)相結合，可以在長途旅行的可持續機動性中發揮作用。。世界各地的幾家公司正在開發VTOL原型。

根據密歇根大學可持續系統中心和福特汽車公司的研究作者的說法，飛行汽車在擁擠的城市或地理位置受限的地方尤其有價值，作為乘車共享出租車服務的一部分。

“對我而言，在某些情況下，VTOL在能源使用和溫室氣體排放方面具有競爭力是非常令人驚訝的，”該研究的高級作者，密歇根大學環境學院可持續系統中心主任Gregory Keoleian說。和可持續發展。

他說：“完全占用的垂直起降能力可以超越地面車輛，例如從舊金山到圣何塞或從底特律到克利夫蘭的旅行。”

UM-Ford研究是對VTOLs的首次全面可持續性評估，研究了與地面乘用車相比，VTOL的能源使用，溫室氣體排放和時間節省。盡管垂直起降在飛行期間產生零排放，但它們的電池需要發電廠產生的電力。

研究人員發現，對于100公里(62英里)的行程，載有飛行員和三名乘客的滿載VTOL的溫室氣體排放量低于地面車輛，平均車輛占用率為1.54。與VTOL相關的排放量比汽油車低52%，比電動汽車低6%。

該研究的第一作者，密歇根大學環境與可持續發展學院的研究生Akshat Kasliwal表示，這些研究結果可以幫助指導新興移動系統在商業化之前的可持續部署。

“通過這些垂直起降運動，有機會相互協調可持續性和商業案例，”Kasliwal說。“不僅乘客的高排放量更適合排放，而且還有利于飛行汽車的經濟性。此外，考慮到飛行與駕駛相比可節省大量時間，消費者可以通過激勵來分享旅行。”

在未來幾十年，全球交通運輸部門面臨著滿足日益增長的便捷乘客交通需求，同時減少擁堵，改善安全和減緩氣候變化的挑戰。

電動汽車和自動駕駛可能有助于實現其中一些目標，但受到現有道路擁堵的限制。VTOL可以通過實施駕駛出租車服務或其他城市和區域航空旅行服務來克服其中一些限制。

一些航空航天公司和創業公司 - 例如空客，波音，Joby Aviation和Lilium--以及NASA等機構已開發出VTOL原型。這些飛機的一個關鍵效率促成因素是分布式電力推進或DEP，其涉及使用若干小型電驅動推進器。

UM和福特研究人員利用這些來源和其他人公開提供的信息，創建了一個基于物理的模型，用于計算電動垂直起降的能源使用和溫室氣體排放。

“我們的模型代表了垂直起降空間的一般趨勢，并使用來自多項研究和飛機設計的參數來指定重量，升阻比和電池特定能量，”Noah Furbush說，研究合著者和碩士研究生密歇根大學工程學院。

“此外，我們進行了敏感性分析，以探索這些參數的界限，以及其他因素，如電網碳強度和風速，”Furbush說，他也是UM足球隊的成員。

該研究開始時，Kasliwal和Furbush是福特的暑期實習生。在福特 - 密歇根大學聯盟資助的幫助下，學生們回到安娜堡時，工作仍在繼續。

研究人員分析了VTOL飛行的五個階段的主要能源使用和溫室氣體排放：起飛懸停，爬升，巡航，下降和著陸懸停。這些飛機在起飛和爬升期間使用大量能量，但在巡航階段相對有效，以150英里/小時的速度行駛。因此，當巡航階段占據總飛行里程時，VTOL在長途旅行中最節能。

但對于短途行程 - 任何小于35公里(22英里)的行程 - 與單人乘坐的垂直起降車相比，單人乘用內燃發動機車輛使用的能源更少，產生的溫室氣體排放更少。這是一個重要的考慮因素，因為平均地面車輛通勤僅約17公里(11英里)。

研究報告的共同作者，密歇根大學環境學院的研究生Jim Gawron說：“因此，垂直起降比汽油車更具可持續性的旅行僅構成了在地面上每年行駛的車輛總里程數的一小部分。”和可持續發展以及羅斯商學院。“因此，VTOL將在可持續移動系統中的貢獻和作用受到限制。”

毫不奇怪，VTOL完成了比地面車輛快100公里的基本行程。點對點垂直起降飛行路徑與更高的速度相結合，相對于地面車輛節省了大約80%的時間。

“一般來說，飛機電氣化將在不久的將來從根本上改變航空航天業，”Furbush說。

該研究的作者指出，還需要解決許多其他問題，以評估垂直起降物的可行性，包括成本，噪音以及社會和消費者的接受程度。