不加油不充电，有空气就能动！多国想要的空气发动机中国实现了？

这几年，电车和燃油车打的火热，你说我烧油污染环境，我说你废旧电池没处扔。

那么有没有一种驱动力，既不用回收，也不用担心消耗，还不怕污染环境，你觉得它会是什么呢？

有科研人员已经研发出来了，就是以空气作为驱动力的汽车。相比于电力和汽油驱动，空气可谓用之不竭。

它真的能成为动能吗？未来有没有量产和推广的可能吗？

厦大的空气能发动机

2021年4月5日，厦门大学的翔安校区，一辆汽车正在以常规速度行驶。仅凭外观，你不知道它的驱动力是什么。这辆车用的能源正是空气。

汽车上装载的空气能发动机，是由厦门大学许水电带领俄团队研发的。简单来说，发动机将空气吸入并压缩，然后气体膨胀做功推动产生机械能。

不用额外添加燃料，借助空气就能实现高效的机械能输出。研究团队的牵头人许水电表示，这是一个纯物理的过程。

空气采集到储能，到能量的输出驱动汽车前进，整个技术上已全部形成了。

和燃油车以及电动车比起来，空气做动力相当环保，而且控制简单成本低。未来既不用担心污染环境，也不用操心电池回收，更不用依赖贵金属资源。

可以说，空气动力汽车下一步真能推广的话，简直就是完美的。而且不光国内在研发，国外的车企和研发团队也在该领域深入研究。

不管是厦大还是国外的研究，围绕空气动力都不是首创。早在20世纪初期，科研人员也考虑过使用空气做能源。

早期的研发思路和发展历程

公开资料显示，本世纪最早的压缩空气动力汽车，是由一位叫吉·奈格尓的法国工程师研发的。值得一提的是，在20世纪早期，最早提出用空气做动力的也是法国人。

上世纪30年代末，法国一家公司通过压缩空气形成驱动力，制造了一辆靠空气驱动的三轮车。

或许是后来二战爆发的缘故，相关的研究就停止了。直到上世纪80年代，人们才重新把目光聚焦到了空气动能上。

1982年，美国人塔瑞·米勒把一台燃油发动机改造成了空气动力。新型发动机驱动汽车，时速50公里，单次续航里程达到了30公里。

到了90年代初，又一位法国人把目光聚焦到了空气动能领域。以前的研究者都没有系统推动研究，更没有想过如何产业化。

而这位法国工程师，在1991年顺利拿到了压缩空气动力发动机的专利。此后，该工程师还创办了公司试图推动发动机量产。

几年后，该公司创造出了空气动能汽车，时速可达100公里，最高续航历程200公里。

在这期间，不光法国人在研发，美国和我国的科研人员，也开始聚焦空气动能领域。

华盛顿大学的研究人员，在1997年研发出了液氮气动原型汽车。

1999年，我国浙江大学专门成立了气动汽车科研小组，研究人员在2003年制造出了空气动能汽车。

至此，围绕空气发动机及汽车的研究，已经持续了半个多世纪。从21世纪初开始，入场的国家和推出的样品也越来越多。

2007年，印度知名的汽车公司塔塔也研发出了空气动能汽车，时速可以达到109公里。

在这期间，创立于90年代的那家法国公司，又研发出来一辆空气动力三轮汽车。时速为70公里，单次续航里程为220公里。

到2013年，我国一家公司推出了第一辆空气动力的客运汽车。时速140公里，单次续航里程200公里。

几十年的研发时间，围绕空气动能的研究并不短，至少大部分的时间，和燃油车的研发是重叠的。

这不免就会让人产生一种疑惑，内燃机也是经过几十年的发展，最后成为了最普遍的交通工具。为什么空气动能它更清洁简便，却没有推广开来呢？

要了解其中的缘由，就得去了解空气究竟是怎么被压缩后，成为可利用的机械能的。

压缩空气发动机的原理

压缩空气发动机，又可简称为气动发动机，它的做功原理和内燃机的原理基本上一致。

传统内燃机的能量转化过程，通过汽油燃烧形成机械能，最后通过动力输出装置释放出来，带动轮子转动。

这个能量转化的过程，既要用到汽油化学能，也要用到燃烧产生的热能，经过两种能量的转化，最后才会形成机械能。

压缩空气发动机的工作原理也是如此，区别在于它不必运用到化学能和热能的能量转化。

高压气体输入到发动机的气缸内做功，这一构造运行过程接近内燃机，所以发动机也包括了气缸、活塞、连杆、曲轴、配气机构等部件。

发动机运行起来后，属于相对简单的两冲程模式。压力很大的气体在气缸内膨胀做功这是一冲程，接下来气体排出气缸为另一冲程。

因为不用像内燃机那样进行复杂的能量转化，所以发动机输出后能直接输出最大扭矩，进而驱动汽车直接行使，无需等待和延迟。

从它的特点来看，低速行驶以及启动时的扭矩是最高的。发动机进入正常且持续的工作状态后，扭矩会逐步变小，气量的消耗也会逐渐增多。

根据上述工作原理可以看出来，首先它不会产生任何的污染排放，这一点和电动汽车一样，其能量转化在做功过程不会产生冗余。

所以从节能环保的角度出发，压缩空气发动机的应用前景还是非常不错的。

此外，发动机在工作中不会产生热能的转化，所以内部不会产生高温，和内燃机比起来，发动机的结构设计中不用额外增加冷却系统。

发动机的整体构造就要简单的多，重量轻便了，制造乃至后期维护成本也会降低。

低速高扭矩，是压缩空气发动机的另一大特点，这种特性和电动机一样，既不需要经过复杂的能量转化，同时在发动的过程中也不会产生能量损耗。

更为关键的是，由于其工作原理和内燃机一样，仅仅是去除了化学到热能的转化部分，所以从推广和制造的角度看，几乎是零成本的。

然而上述特点，都是压缩空气发动机的优点，它同样也存在缺陷，而且缺陷还非常的明显。

气动发动机的三大缺陷

虽然压缩空气发动机的体积不大，但是它的整体结构还有外延部分。你或许会以为，它可以一边吸进空气一边做功，但实际上，既然是压缩空气原理，所用气体就必须得是高压气体才行。

气体被储存在储气罐内，而储气罐内的高压气体，也不是随随便便就能加注的。而且随着储气量和压力的增加，储气罐本身的体积也在增加。

于是，便产生了第一个缺陷，无法控制体积的大小。高压气体不是随随便便就能储存，压力如果达到30Mpa以上，储气罐的尺寸以及所用材质，就有相应的要求。

在这种情况下，不能随意更改储气罐的结构外形，那么在汽车设计建造的时候，就得给它预留额外的空间。

多年以来，为了增加汽车驾驶室的面积，改善驾驶人的驾车体验，工程师们对于传统内燃机，都是尽可能控制其结构和体积大小的。

如今为了一个储气罐，却要反其道而行之，这从汽车的发展思路去看，本身就不具备操作性。关键储气罐还不是全部结构，发动机本身也会占用空间，这样一来就更不具备便捷和可操作性了。

其次，压缩空气发动机的动力输出不具有持续性。内燃机和电动机的能量输出，虽然做不到无限输出，但充一次电或者加一次油，接下来发动机的整个输出过程是匀速的。

而压缩空气发动机，它的重点不是空气而是压缩，这背后的本质是高压在保证输出的稳定。

但现在的问题是，储气罐给予的压力，会随着气体的消耗而衰减。这样一来，它产生的动能也会逐步衰减，这跟电动机和内燃机的动能输出原理是完全不一样的。

动能不能保证连续稳定输出的情况下，汽车的时速和行驶里程就不能保证。这也是为什么，几十年来各国研究的压缩空气发动机，其续航里程最高只能达到200公里左右的缘故。

如果想增加里程，势必就得增加压力，而增加压力，势必又得扩大储气罐的体积。所以从整体的设计思路来看，能量输出的持续性和体积大小之间，产生了不可调和的矛盾。

最后一点也是最关键的，那便是储气罐的安全性。高压之下，储气罐有发生爆炸的危险。而且这种风险与内燃机、电动机的风险都不同。

后两者虽然也有爆炸或起火风险，但那是使用层面的隐患，即发动机在使用一段后产生某种缺陷而导致隐患发生。

压缩空气发动机，它自身的爆炸隐患，则是一种结构缺陷。因为不管储气罐的结构材质如何优良，它都存在压力过大而爆炸的风险。

安装在汽车上，行驶过程中本身就存在颠簸，尤其是交通事故发生时还会存在碰撞。在这种情况下，每一次碰撞交通事故，都可能会因为储气罐的存在而发生爆炸。这样造成的附带伤害，将不可估量。

综上所述，体积的限制、能量输出的不可持续性、安全隐患，都是制约压缩空气发动机真正推广的原因。

就目前的技术而言，科研人员还没有找到能够彻底克服的办法。

结语

从压缩空气发动机的劣势上也能看出来，一个多世纪汽车的发展，人类尝试了各种能源和结构，最终烧油的内燃机胜出，并不是它完美无缺，而是由于相对于其他产品，它的缺陷不那么明显。

相应的现在大力发展电动汽车，其实也是这个道理，电池本身未来也将面临回收问题，可眼下跟内燃机对比起来，燃油产生的一系列劣势就更明显了。

所以说，压缩空气发动机的优点近乎完美，可它的缺点也近乎无解。在技术没有得到真正的突破之前，这种发动机是推广不起来的。