智能飛行汽車的發展已經成為空中交通運輸的變革性因素，將為航空業、交通運輸和城市規劃帶來顛覆性創新。以飛行汽車為載具，通過將道路交通與空中交通相結合，將成為解決交通擁堵問題的交通新范式。
2023年9月20日，清華大學車輛學院李駿院士團隊張新鈺老師主持研制的世界首臺面向城市交通的智能載人飛行汽車在西安試飛成功。該工程樣機由清華大學負責總體技術和整機設計，新加坡科技設計大學負責造型設計，清華大學蘇州汽車研究院(吳江)負責底盤試制，西安冰果智能航空科技有限公司負責飛行結構試制與測試。
團隊研制的智能載人飛行汽車按照正向開發流程，首次定義了智能飛行汽車的形態，以“輕量化、高承載”為核心設計理念，是面向載人載物的立體智能交通載具，專為低空飛行尤其是城市出行而設計，實現了空中飛行、地面行駛、陸空切換、飛行與地面無人駕駛等功能，突破了大載重下飛行汽車遠距離運輸的難題。
智能載人飛行汽車
智能載人飛行汽車參數配置
核心技術
1. 仿生構型推演
針對智能飛行汽車在城市立體交通環境下的行駛要求，智能載人飛行汽車突破傳統車輛與飛行器的耦合模型，借鑒蜻蜓靈活度高、模態轉換迅速的生物構造優勢，將形態仿生學和工業設計學結合，提出基于大型生成式語言模型的生物學信息提取與映射方法，設計輕量化且緊湊的結構，優化平臺在不同運動狀態下的人-平臺-環境之間的關系，推演過程如下圖所示。相關研究成果發表在Journal of Mechanical Design。
仿生構型推演過程
2. 車體結構設計
智能載人飛行汽車以多旋翼為主，采用四軸八槳作為主體飛行結構，前旋翼下置實現了飛行汽車在起飛或降落工況下的駕駛視野，后旋翼上置實現了陸地駕駛工況下后視鏡的觀察視野;地面行駛采用阿克曼轉向的經典底盤，飛行動力布局采用非正方形的平行異面中心對稱結構，螺旋槳周圍采用半圈安全保護罩，并通過固定停槳位置縮短橫向尺寸，以滿足城市道路車道內(小于3.5米)行駛的需求，尺寸與普通汽車相當，可以融入現代交通體系，如下圖所示。
智能載人飛行汽車展開圖
3. 系統總體組成
3.1動力系統
面對智能飛行汽車充電和續航需求，智能載人飛行汽車采用了新一代飛行動力系統。飛行動力系統選取高壓大功率非晶電機，可提供超過1噸的極限拉力，整機最大起飛重量超過800公斤;電驅系統搭配輕量化復合材料螺旋槳，采用低渦阻翼型設計，使飛車具有更高的載荷能力。地面行駛系統選取了大扭矩輕質輪轂電機，地面行駛速度可達60km/h，連續地面行駛距離大于200km，滿足了飛行汽車飛天落地的動力需求。
3.2能源系統
智能載人飛行汽車選用高功率型鈷酸鋰電池，采用防浸型高強度輕質外殼封裝，防水防塵散熱性能優良，開發了針對高能量密度與高功率密度、大規模并串聯電芯組合的電池管理系統，保障能源系統高效運行時的安全性。
3.3融合車架系統
智能載人飛行汽車以“輕量化、高承載”為核心設計理念，是面向載人、載物的立體智能交通載具，兩座布局，具備人機智能交互系統。融合車架采用了一體化的拓撲結構，主體碳纖維管與航空鋁合金連接，局部鋁合金或合金鋼焊接。
融合車架系統
3.4陸空兩棲自動駕駛系統
智能載人飛行汽車研制了可解耦操縱行為的智能操縱系統，融合了自動駕駛的感知-決策-控制架構，提出了飛車腦的概念。相關成果發表在中國科學:技術科學、IEEE Transactions on Intelligent Vehicles等期刊。
4. 應用場景
智能飛行汽車作為汽車和航空學科交叉融合的新型交通工具，具有廣闊的應用前景，是解決城市交通擁堵難題的理想選擇。此外，在旅游觀光、勘查救援、應急通信等多領域也有極大應用潛力。
智能載人飛行汽車于2021年3月開展設計，2022年3月完成造型設計，2023年4月完成樣機試制并開展各種道路試驗，于2023年9月在西安試飛成功。該研究工作得到清華大學國強研究院項目(編號：2019GQG1010)及國家專項項目資助。
項目負責：張新鈺
項目指導：李駿
主要參與者：黃康堯、朱啟豪、孟慶京、崔波、榮松松、申灝文、李國樂、劉華平、羅建曦、金達鋒、楊軍、葛樹志、楊偉國、萬渝、楊志強、丁振龍、徐曉峰、錢江、哈朝陽、黃元昊、武秋江、吳新剛、譚啟凡、周沫、沈陽、王力、韓燕、黃朝勝、李志偉、楊磊、石嶙峋、徐大中、唐凱等.
主要參與單位：清華大學車輛與運載學院、清華大學計算機系、清華大學蘇州汽車研究院(吳江)、新加坡科技設計大學、西安冰果智能航空科技有限公司、新加坡國立大學、惠州市賽能電池有限公司、翔儀恒昌科技有限公司、深圳市速騰聚創科技有限公司
清華大學李駿院士團隊致力于研究以智慧城市、智能交通、智能汽車(SCSTSV)為核心理念的未來城市智能運載工具，已研制三代飛行汽車樣機。“第一代陸空兩棲自主駕駛飛車” 是首款集成智能駕駛功能的純電動旋翼式自主駕駛飛車，于2020年實現了首飛，并應用于賀蘭山野生動物勘探，入選2020年清華大學重要科研成果，“第二代陸空兩棲變結構自主飛車”于2022年發布，并榮獲2022年紐倫堡發明展金獎。
