《空气发动机：驶向未来的绿色动力

  

  20 世纪初，法国工程师就开始了对空气发动机的探索。1903 年，查尔斯・布鲁斯成功研制出世界上第一台以压缩空气为动力的三轮车，虽然性能不理想，但为后来的研究打开了大门。上世纪 30 年代末，法国一家公司制造出靠空气驱动的三轮车，但因二战爆发研究停止。直到上世纪 80 年代，人们重新聚焦空气动能。1982 年，美国人塔瑞・米勒把燃油发动机改造成空气动力，时速 50 公里，续航 30 公里。90 年代初，法国工程师拿到压缩空气动力发动机专利并创办公司推动量产，造出时速可达 100 公里，续航 200 公里的汽车。在此期间，美国和我国科研人员也开始研究。1997 年，华盛顿大学研发出液氮气动原型汽车；1999 年，浙江大学成立气动汽车科研小组，2003 年制造出空气动能汽车。21 世纪初，慢慢的变多的国家加入研究。2007 年，印度塔塔汽车公司研发出空气动能汽车，时速 109 公里。2013 年，我国一个企业推出第一辆空气动力客运汽车，时速 140 公里，续航 200 公里。经过几十年的发展，空气发动机的研究不断深入，但与燃油车相比，为何空气动能更清洁简便却没有推广开来呢？这要求我们进一步了解空气发动机的原理。

  厦门大学许水电团队在空气发动机的研发上取得了重大突破。他们成功研制出空气能发动机，并实现在乘用车上安装试用。该发动机以压缩空气作为介质，通过气体膨胀做功实现功率输出。

  与传统汽油燃料动力相比，空气能动力具有诸多优势。首先，转化效率高，能够更有效地利用能源。其次，控制简单，降低了操作的复杂性。再者，成本低，为广大购买的人节省了开支。此外，投用后不需要建设电池回收体系，也不依赖昂贵金属资源，更加环保和经济。

  许水电团队已完成从风的采集、到储能、到蓄能、到汽车行驶的整个全链条技术体系。他们建立了全球原创的 “智能摩擦技术体系”，研制出新型轴承、新型齿轮、轴承式超越离合器、空气能发动机、新一代飞轮储能和新型风力发电等系列原创技术族群。由于新型轴承产品各项性能指标超越国外同种类型的产品，得到业内专家和国家部委的充分肯定。

  厦门大学的这项科研成果为我国空气发动机的发展注入了新的活力，也为未来汽车行业的可持续发展提供了新的方向。

  空气发动机的工作原理是利用压缩空气作为动力源，将空气压缩后储存在特定的容器中，当需要动力时，释放压缩空气，推动汽车行驶。

  空气发动机的工作过程与内燃机有相类似的地方，但又更加环保和简单。首先，空气被压缩到高压状态，常常要外部能源输入，如电力。压缩后的空气被存储在高压容器中，就像给汽车加油一样，为汽车提供动力储备。

  当汽车需要行驶时，高压空气被释放开来，进入发动机气缸。在气缸内，高压空气膨胀做功，推动活塞运动，进而通过连杆和曲轴将直线运动转化为旋转运动，驱动汽车前进。这样的一个过程与内燃机中燃料燃烧推动活塞运动的原理类似，但空气发动机不需要燃烧燃料，因此不会产生废气排放，更加环保。

  与内燃机相比，空气发动机具有以下优点：一是环保无污染，不会产生燃烧废气，对环境友好；二是结构相对比较简单，不需要复杂的燃油喷射系统、点火系统等，制造和维护成本较低；三是能源来源广泛，空气是取之不尽用之不竭的资源，无需担心能源短缺问题。

  例如，根据搜索到的资料，空气发动机工作原理是这样的：它的引擎采用压缩技术，把空气压缩后储存在一个汽缸内。引擎接上电源充气 4 小时就可以以 80 公里的平均时速行走 10 小时。运行原理是用解振和轮胎产气，它是一种非常规的能源科技用于空气动力汽车的安全热源气源动力系统装置，空气具有高度可压缩性，因而能够作为能量载体。利用压缩空气作为气动汽车的动力源，采用气体发生剂供给膨胀吸热的热源和气源，两相联合相得益彰。

  总之，空气发动机通过将空气压缩后释放能量推动汽车行驶，具有环保、简单、能源广泛等优点，为未来汽车行业的发展提供了一种新的可能性。

  空气发动机具有诸多显著优势。首先，零排放是其最为突出的特点。空气发动机在运行过程中完全不依赖化石燃料，仅以空气为动力源，不会产生任何废气排放，对改善城市空气质量、缓解全球变暖趋势有着重要意义。其次，结构相对比较简单。它无需复杂的进气系统、点火系统等，这不仅降低了制造成本，也使得维护保养更方便快捷。再者，成本低。由于空气是随处可得的资源，不像燃油车需要购买昂贵的汽油柴油等燃料，因此空气发动机的使用成本大幅度的降低。此外，空气发动机噪音低，运行时产生的噪音远小于传统燃油发动机，能为驾乘者带来更加安静舒适的体验。同时，空气发动机震动小，使得车辆行驶更加平稳，逐步提升了乘坐的舒适性。

  然而，空气发动机也面临着一系列严峻的挑战。续航里程短是当前制约其发展的主体问题之一。由于空气单位体积内的包含的能量相比来说较低，现阶段空气动力汽车的续航能力普遍低于燃油车和电动汽车，这在很大程度上限制了其应用场景。储气技术也是一个难题。现有的储气罐技术要么体积非常庞大，影响车辆空间布局；要么重量过重，难以满足汽车轻量化、小型化的发展的新趋势。此外，空气发动机还存在体积大的问题，尤其是储气罐体积较大，给车辆的设计和布局带来了很大困难。同时，动力输出持续性不足也是空气发动机的一个短板。与传统的内燃机相比，空气发动机在产生机械能方面仍有很大差距，只能在一段时间内产生功率，气体最终会耗尽，无法像内燃机那样持续不断地产生功率。

  随着材料科学、能源技术等领域的慢慢的提升，空气发动机有望在未来交通领域扮演重要角色，展现出广阔的市场前景。

  从技术发展的新趋势来看，未来有望在以下几个方面取得突破。首先，在储能技术方面，新型材料的研发将使得储气罐更加轻巧且坚固，提高耐压能力的同时减轻重量，从而有效提升空气单位体积内的包含的能量，增加空气动力汽车的续航能力。其次，通过优化设计，如利用计算流体力学模拟改进气缸和阀门结构，减少空气流动阻力，提高能量转换效率，逐渐增强空气发动机的动力输出。再者，发展空气发动机与电动机的混合动力系统，将有效解决空气发动机动力不足的问题，实现优势互补，为用户更好的提供更加稳定可靠的动力源。

  在应用场景方面，空气发动机将不仅仅局限于汽车领域。在公共交通领域，空气动力公交车已经展现出巨大的潜力，随技术的不断成熟，其运行成本低、环保无污染的优势将更加凸显，有望在更多城市得到推广应用。在特定行业领域，如地下矿井、食品加工厂等对安全性和环保性要求极高的场所，空气发动机的优势将得到充分发挥。在物流配送领域，小型空气动力快递车能轻松实现零排放配送，降低经营成本，提高配送效率。

  从市场规模来看，随着时下人们对环保出行的需求持续不断的增加，以及政府对新能源技术的全力支持，空气发动机市场有望持续扩大。各国政府纷纷出台政策鼓励新能源汽车的发展，空气发动机作为一种极具潜力的环保动力装置，将迎来更多的发展机遇。企业也将加大对空气发动机技术的研发投入，推动技术创新和产业化进程，进一步拓展市场份额。

  总之，虽然空气发动机目前仍面临一些挑战，但随技术的慢慢的提升和应用场景的不断拓展，它在未来交通领域的发展前途十分广阔，有望为人类带来更加环保、高效、舒适的出行体验。