特斯拉新款"飞行"跑车的技术真相解析

特斯拉终于重新发布了下一代Roadster跑车，这款车最初于2017年以完全不同的形态亮相。既然上次我曾对其工作原理做过技术拆解，这次我想快速更新一下我们对新版本的了解。

2017年，Roadster发布时被称为将"给燃油车一记重拳"的车型。

当时，电动车已经通过极快的加速数据证明了自己的实力。但市场上真正的电动跑车并不多（当然，2008年那款开创先河的初代特斯拉Roadster除外）。

下一代Roadster原本旨在改变这一局面，打造一款更小巧、贴地飞行、专为速度而生的车型，而非追求舒适或效率。当然，作为电动车，这些其他目标多少也会实现，但核心理念是赢得比赛，在赛道上击败燃油车。

然而……十年过去了。距离这款车首次亮相已近9年，特斯拉始终未能将其正式发布。与此同时，众多其他公司已推出了各自的电动跑车，并创造了多项纪录。

Rimac Nevera R比布加迪Chiron Super Sport快整整3.5秒达到300公里/小时（186英里/小时）；由智能手机公司打造的小米SU7 Ultra刷新了纽博格林赛道纪录；保时捷的电动车跑得更快。另一家中国公司比亚迪则展示了其车辆能够"跳跃"的能力，这是其主动悬挂系统的产物。

甚至还有一些专为赛道打造的电动车，以堪比电子游戏般的性能超越了历史上所有车型，具备倒置行驶的能力——而且你甚至可以买到它。

因此，特斯拉原本打算开辟的道路，如今看起来不再是一片未经开垦的荒野，反而更像一条已被反复踏足的小径。或许并非所有人都已走过这条路，但特斯拉显然已不再是第一个。

不过，特斯拉这次的演示确实是最令人印象深刻的，这点必须承认。

在发布会上，特斯拉对这款车做出了一些大胆的宣称——并且都兑现了。马斯克表示这款车能够"飞行"，结果它确实做到了。它还在空中完成了翻转。它在不到1秒内完成0-60英里/小时加速，这一数字远超其他任何车型。它还能倒置行驶。

它是如何做到这一切的？这些功能又意味着什么？它们能否像马斯克今晚承诺的那样，帮助这款车打破世界各地的赛道纪录？是时候来一堂关于车辆动力学的速成课了。

（本文姑且假设今晚发生的一切都是真实的，而非造假。尽管许多表演看起来令人惊讶，但风扇车是真实存在的技术，火箭助推器确实能提升加速度，我们也见过借助小型气体推进器实现自我纠正的飞行器，所以这一切都具有足够的可信度——即便这辆车在空中的动作看起来比预期中车辆应有的速度快得多，让人很难相信车内装载了完整的车辆设备。况且，仅仅断言"这都是假的"未免有失严谨，我们更倾向于审视哪些看起来合理，哪些则不然。系好安全带，我们开始。）

倒置行驶

第一个演示展示了Roadster沿着类似玩具车轨道的坡道向上行驶，逐渐变为完全垂直，最终实现倒置行驶。

这是通过"风扇车"系统实现的，与上文提到的McMurtry Spierling倒置行驶原理相同。特斯拉将其称为"多模式吸附系统"。

车辆上的风扇用于在车底形成低压区域，使周围大气压将车辆压向其所附着的表面。车辆底部的裙边密封了车身下方，防止空气进入低压区域，从而实现这一效果。

这项技术曾在专利中有所描述，是对McMurtry系统及此前风扇车系统的巧妙改进，因为它允许调节裙边，使车辆能在平滑赛道表面之外的更多场景中使用。

特斯拉展示屏上的下压力数据高得惊人，在我看来可能并不真实。对于一辆重量应该不到2000公斤的车来说，根本不需要4700公斤的下压力。马斯克确实提到特斯拉希望保持车身"轻量化"，尽管如今许多超级跑车的重量都接近或超过2000公斤，但一辆双座车不可能比这个基准重太多。

与McMurtry Spierling相比，那辆车约重1000公斤，能产生约2000公斤的下压力来完成上述动作。因此特斯拉不仅运行着更夸张的下压力数据，其重量与下压力的比例也比McMurtry的车更为悬殊。虽然不能完全排除它确实达到了4700公斤的可能性，但这个数字对我来说依然大得令人意外，我不会惊讶如果其中存在一些夸大的成分。

从坡道跃起后落地，外加一个"踢翻"动作

下一个特技是车辆沿坡道加速，从末端跃起，然后落地。

这利用了安装在车身周围的"冷气推进器"。

特斯拉另外宣布，这款车将推出三种配置：Performance（性能版）、Thrust（推力版）和Rocket（火箭版）。只有Rocket版是"飞行就绪"的，车身周围（包括底部）装有冷气推进器，使其能够进行短距离飞行。

其原理是将空气压缩后储存在车载储气罐中。其他配置都是双座设计，而"Rocket"版本仅配备单座——另一个座位的空间很可能用于安装更大的储气罐，以确保车辆有足够的动力进行短距离飞行。

坦白说，我对火箭技术的了解远不如对车辆动力学那样深入，因此对于一辆全尺寸车辆要储存多少气体才能产生足够力量完成这些特技动作这一问题，我没有太多有价值的见解可以分享。但我可以告诉你，如果这些技术真如特斯拉所说的那样起作用，它们能带来哪些好处。

特斯拉还展示了这款车跃过其他车辆完成"踢翻"动作的画面，使用的是与前述跃起动作相同的技术。

这个演示令人印象深刻，但在驾驶性能方面并没有带来实际提升。

风扇车系统能提供额外的下压力——这是因为轮胎的工作能力存在上限，在保持车辆质量不变的情况下（没错，表观重量和质量是两个不同的概念！）增加表观重量，能让轮胎发挥出更大的效能。这对你想用轮胎实现的几乎所有性能都有帮助——也就是说，对车辆性能的方方面面都有帮助。

但将车辆向上推的火箭推进器并不具备这种效果。它们提供的是"升力"，这是一个没人会挂在嘴边的词，因为这根本不是你想要的东西——除非你是想捉弄马克·韦伯。将车辆向上推只会让轮胎的负荷减轻，从而大大损害性能表现。

更糟糕的是，加装这套推进器系统会增加重量和复杂性。这意味着又多了一个可能出故障的部件，也多了一个拖慢车辆速度的因素。正如马斯克所说，加速度=力/质量，所以如果你增加了质量，加速度就会随之降低。

因此，跃起动作只是个取悦观众的噱头，对性能表现毫无助益。

不过，侧向推进器倒是有可能增强过弯能力。下压力能让轮胎发挥更大效能，这是好事；但还有一种方法是干脆不依赖轮胎来实现某些效果。通过在过弯时从车身侧面喷射气体，你就能通过轮胎以外的方式获得额外的横向加速度，这样即使轮胎所能提供的横向加速度已经达到极限，你的喷射装置仍能再提供一点额外的助力。

（这款车还将配备线控转向系统，这应该有助于驾驶员更轻松地完成转弯，在较低速度下用更小的转向输入即可实现急转弯）

所以跃起动作确实没什么实际意义，但侧向推进器倒是能发挥一定作用。这就引出了更重要的部分：车尾的推进器。

0-60英里/小时1秒破百，推进器助力

随后，特斯拉展示了一段利用车尾推进器完成的录制版0-60英里/小时测试，车辆在1秒内达到了60英里/小时。

发布会后段，特斯拉进行了现场演示，并在计时器出现一些技术故障后宣称，这款车在0.81秒内达到了60英里/小时。特斯拉随后在一条推文中表示，该车顶配版本的0-60加速时间将能达到0.59秒以内。

冷气推进器再次发挥作用，车尾的四个喷口会向车后喷射出大量气体羽流。这些推进器能产生80千牛的推力，这个数字通常用于衡量火箭推力，但并不能很好地换算成马力。

正如前文所述，如果轮胎已经达到性能极限，你就得想办法通过其他途径获得推力。推进器即便在轮胎无法再提供更大推力的情况下，依然能推动车辆前进，这使得这款车本质上突破了其他所有车型都受制的物理定律限制。

"风扇车"系统同样有助于提升前向加速度，原理与它帮助提升其他各类横向加速度的方式相同。但真正带来额外爆发力的，是车尾的火箭推进器，正是它让车辆能在不到一秒内达到60英里/小时，而且似乎只用了几个车身长度的距离就实现了这一点。

重要的是，我们并不清楚这项测试的具体细节，而这些细节对0-60加速成绩确实有影响。许多0-60测试都包含"一英尺滚动起跑"的环节，即计时器要等车辆行驶至少一英尺后才开始计时。对某些车型来说，完成这最初一英尺可能需要一段时间（通常电动车由于低速扭矩较大，能更快完成这一滚动起跑阶段），但这一直是测试的标准做法。

这一点在这里可能比平常更加重要，因为从发布会上展示的慢动作视频可以看出，特斯拉显然在车辆开始移动之前很久就已经启动了推进器。

如果推进器启动需要一定的"预热"时间，那么它们在某些加速场景中的作用就会打折扣——这也会抵消电动驱动的部分优势，也就是瞬时扭矩。但愿特斯拉没有无意中发明出电动版的"涡轮迟滞"。

可调节尾翼

这款车配备了可调节后翼，这或许是车上最"传统"的性能提升装置。

如今许多车型都配备了这类装置，它解决了尾翼的核心矛盾问题。

当人们谈论"风阻系数"（Cd）时——这已成为电动车的一个热门数据——大家都认同数值越低越好。如果你的车产生的阻力更小，就意味着效率更高，能用同样的能量跑得更远。（横截面积同样重要——一辆风阻系数低的大车，损耗在阻力上的能量可能依然比风阻系数更高的小车更多，因为大车需要推开的空气量本身就更大）。

但阻力有时反而能带来性能优势。一级方程式赛车的风阻系数实际上极高——效率最高的电动车风阻系数接近0.2，而F1赛车的风阻系数可能达到0.7，甚至1.0以上。

这是因为F1赛车实际上是在利用这些空气来产生下压力。它们不会让空气平顺地绕过车身，而是主动将空气向上推，这反过来会将车辆向下压（牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等、方向相反），从而让轮胎发挥出更好的性能。

问题在于，当车辆直线行驶时，并不需要那么多下压力。在最高速度下，这些下压力就只剩下阻力，反而会拖慢车速。

因此，主动空气动力学正是为解决这一矛盾而生。如果你能在需要时展开尾翼向下压风，在高速时又能收起尾翼让空气顺畅通过，就能兼得两方面的优势——过弯时获得更大下压力，高速时阻力更小。

这一整体概念被称为"空气动力学效率"，即通过某种方法能获得多少下压力，同时不增加额外阻力。普通尾翼能提供不错的下压力，但阻力也很大——主动尾翼则有助于消除这一阻力劣势。（回到前面提到的风扇车系统，它恰恰能以极小的阻力代价获得大量下压力）

电池容量如何？

在2017年初代Roadster发布会上，特斯拉表示这款车续航里程将达600英里。这一数字当时登上了各大媒体头条，人们认为这是个重大突破，或认为这款车拥有如此远超市场其他车型的续航里程简直难以置信。

但续航数字其实并不那么重要。理论上完全可以造出一辆续航里程达千英里的电动车，问题是这辆车会非常糟糕。你得在电池上耗费过多空间，电池会过重、过于昂贵，而且会出现收益递减——电池装得越多，就需要装更多电池来驱动这些电池本身的重量，如此循环。

所以对Roadster而言，600英里的续航其实算不上什么好消息。它续航里程如此之长的主要原因在于，电动车电池需要在众多因素之间谨慎取得平衡——能量密度、功率密度、循环寿命、温度响应、充电速度等等。

当时，特斯拉所选用的电池化学体系能量密度相当高，但功率密度相对较低。能量决定了电池能提供多少续航里程，而功率决定了你能以多快的速度从电池中释放出这些能量。

因此，正如需要增加电池来提升车辆续航里程一样，特斯拉同样需要增加电池来提升车辆的输出功率。如果特斯拉想让Roadster的马力达到1000匹以上，就需要一块庞大的电池——这正是"600英里续航"背后的真正原因。

而现在，我们听到的消息是，下一代Roadster的新版本将配备更小的电池，特斯拉只表示续航里程将"超过300英里"。

我们不清楚这是因为这款车的动力会低于最初计划，还是特斯拉已设法从其电芯中榨取出更多功率……但很可能两方面因素兼而有之。

这款车很可能依靠其助推器和风扇车系统来弥补性能上的不足，从而达到特斯拉所承诺的那些惊人数据，特斯拉也意识到，一旦有了其他驱动车轮的方式，巨型电池就不再是必需品了。

电池的安装位置同样值得关注——从特斯拉公布的照片来看，座椅位置似乎相当高，这表明电池被安装在车身较低的位置，与特斯拉其他大多数车型的设计一致。

这能带来更低的重心，有助于提升过弯表现。但这也意味着座椅位置更高，"运动感"会因此有所减弱。2008年的初代Roadster实际上将电池安装在座舱后方，使整车重量分布感觉类似中置引擎车型。即将推出的保时捷718纯电版也采用了类似的配置。

低置电池会让Roadster的过弯表现更趋中性，但可能不如车尾更重的车型那样"有趣"。再加上风扇车系统的加持，这辆车开起来大概会有种"贴地飞行"般的稳定感。

极速：火箭推进器可能作用有限

特斯拉给出的极速数据是超过230英里/小时。公司表示这一数字只有火箭版车型才能达到，但我们对火箭推进器在极速状态下能发挥多大作用持怀疑态度。

在高速状态下，轮胎其实并不需要费多大力气来为车辆提供加速度（轮胎依然在承受较大负荷，高速行驶也需要专门的高速评级轮胎，但此时轮胎已不再是限制加速度的主要因素）。此时大部分动力都用于克服空气阻力（阻力会随速度呈指数级增长），轮胎与路面之间的相对作用力已变得相当有限。

所以在这种情况下，火箭推进器（以及风扇车系统）存在的意义基本被抵消了——此时你不需要再想办法为轮胎减负，因为限制你速度的是风阻，而非轮胎的极限。

在达到最高速度时使用车尾推进器进行短暂加速，或许能帮助再多提升几英里时速，但由于我们不清楚储气罐的容量究竟有多大，这种极速提升效果恐怕也持续不了多久。不管怎么说，这些火箭推进器在过弯时的作用应该更大。

因此，当特斯拉宣称火箭版车型能达到230英里/小时的极速，却没有公布其他版本的极速数据时，这背后可能另有原因。（在发布会上，马斯克还曾设想这款车是否应该能达到0.5马赫的速度——这在海平面相当于约380英里/小时，但考虑到目前的纪录是308.34英里/小时（且这一纪录还存在争议），这个目标显然不太现实）

或许火箭版因取消了第二座位而更轻（尽管加装储气罐和那些朝下喷射、对加速毫无助益的推进器又会抵消一部分减重效果），又或许它配备了更高等级的轮胎、更宽松的软件限速设置，又或许它使用了与其他车型不同甚至更大的电池。目前我们还不得而知，但希望很快能获得更多信息。

这些推进器的实用性如何？

另一家公司——中国扫地机器人制造商追觅，也曾提出在电动超级跑车上使用推进器的方案——不过它计划使用的是固体火箭助推器，而非冷气推进器。固体火箭助推器只能一次性使用，每次使用后都需要重新填装。据称该方案能产生100千牛的推力，并实现0.9秒破百，但追觅后来取消了这个项目，这个结局似乎也在意料之中。

相比之下，冷气推进器显然是更明智的方案，因为它不需要每次都重新填装固体火箭燃料。

但它确实需要向储气罐中填充压缩气体，而我们并不知道这个过程需要多长时间，或需要消耗多少能量。车辆能否在直道上为储气罐充气，然后在弯道中消耗掉这些气体？如果可以，又需要多长的直道才够用？而且在高速行驶、电池本身已接近满负荷运转的情况下，这是否会分流原本供给车轮的动力去驱动空气压缩机？

又或者，这个噱头只是那种每隔几分钟才能使出一次的招数，使用几个弯道后就必须返回维修区？

特斯拉似乎认为这足以打破赛道纪录，但仅凭风扇车系统似乎就已经能实现这一目标了。McMurtry的Spierling正是依靠这套系统不断刷新赛道纪录，而它既没有车尾推进器，也没有侧向推进器。

最后，除了封闭赛道之外，这些系统在其他场合究竟能不能使用？在今天的演示中，观众被安排在数百码之外的位置，这对于首次展示车辆完成"踢翻"动作而言，确实是个合理的安全预防措施。

但令人担忧的不只是"踢翻"这个动作。车辆在加速或转弯时从车尾喷出的气体羽流看起来相当庞大，甚至能喷射到几十米开外。

因此，这项技术显然不适合在公共道路上使用，因为路面上的碎屑可能会被气流卷起，波及其他车辆、行人或周围的一切。特斯拉表示"Rocket"版车型仅限受邀体验，且"未获准在公共道路上使用"。但对于同样配备车尾推进器、可能造成不小破坏的"Thrust"版本，特斯拉却只字未提相关限制。

即便是在封闭赛道上，你也不会希望轮胎碎屑（轮胎磨损产生的橡胶碎块）被吹到赛道旁的观众群中，也不希望因此撞倒赛道工作人员、冲倒刹车提示牌，或是把凑得太近的松鼠身上的毛都吹光。这项技术看起来实在不太实用。

说实话，普通人真的能驾驭这些系统吗？在演示中，车内根本没有人。车辆在空中的动作看起来快得惊人，远远超出了人们对一辆重达数千磅的物体在空中运动速度的预期。

车辆在空中展示出的加速度，至少会让普通人感到晕眩不适。这种体验是战斗机飞行员需要经过多年训练才能掌握的技能。而我们真的要让普通消费者购买配备火箭模式的车辆并自行操作，哪怕只是"仅限受邀"？到底要在哪里用？怎么用？万一驾驶者在使用过程中突发身体不适怎么办？车辆是否会配备抗荷服，以防止驾驶者在启用飞行模式时因过载而失去意识？

不过话说回来，这些实用性问题其实多少有些无关紧要。从今天发布会上多次提及SpaceX来看，很明显，推动特斯拉近期这些产品发布的一个重要动机，是为了造势推动SpaceX与特斯拉的合并，这样一来，马斯克就能在无需真正兑现相关目标的情况下，获得更多的权力和财富。更何况，我们此前就见证过一款最终从未真正进入公开销售的产品发布——它存在的意义，仅仅是为了给一场合并造势……所以对于"2028年，这次是真的"这类承诺，我们恐怕不会太当真。

所以……以上就是我对今天发布会上展示的各项功能的快速解读，包括它们存在的原因，以及实际可行性如何。如果你有任何问题（或者，如果你是物理学家/工程师，有任何不吹毛求疵的修正意见，我尽量让这篇文章保持通俗易懂），或者只是想分享你对这款车已知技术能力的看法，欢迎在评论区留言。

Q&A

Q1：特斯拉新款Roadster真的能飞吗？

A：在发布会演示中，这款车确实展示了短暂飞行、空中翻转等动作，这是通过车身周围安装的冷气推进器实现的，原理是压缩空气储存在车载储气罐中释放产生推力。不过这些动作更多是展示性的"噱头"，对实际驾驶性能帮助有限。

Q2：特斯拉Roadster的0-60英里加速有多快？

A：特斯拉现场演示中达到0.81秒，并表示顶配版本未来能做到0.59秒以内，这主要依靠车尾四个冷气推进器喷口提供额外推力，突破了轮胎抓地力的物理限制，是目前已知最快的量产车加速数据。

Q3：特斯拉Roadster的续航里程是多少？

A：特斯拉表示新版Roadster续航里程"超过300英里"，相比2017年发布时承诺的600英里大幅缩水，这可能是因为车辆更多依靠风扇车系统和推进器来实现性能目标，不再需要通过超大电池来提供强劲动力。