“世界科先声”编译：特斯拉“飞行”Roadster，究竟是真有本事，还是只靠一肚子气唬人？

编者按：美国当地时间10月15日晚，特斯拉再次展示了备受期待的新一代Roadster，凭借不到1秒的零百公里级别加速、倒挂行驶、空中翻转等惊人表现引发热议。 这些看似突破物理极限的技术，究竟是汽车工业的革命性创新，还是噱头大于实用的炫技？电动出行垂直媒体Electrek专栏作者詹姆森·道（Jameson Dow）撰文，从车辆动力学出发，逐一拆解其背后的技术原理与现实挑战。 观察者网“世界科先声”编译此文，以期在炫目的演示之外，为读者提供一个审视技术可行性、实际价值与商业前景的理性视角。

【文/詹姆森·道】

特斯拉终于再次发布了新一代Roadster。这款车最早于2017年亮相，不过当时展示的版本与如今大不相同。上次发布时，我曾专门分析过它的技术原理，因此这次也想根据目前掌握的信息，简要介绍一下新版本的情况。

2017年，特斯拉推出Roadster时，曾宣称这款车要“狠狠教训一下燃油车”。当时，电动车已经凭借极快的加速表现证明了自己的实力，但真正意义上的纯电动跑车仍然不多。当然，2008年推出的初代特斯拉Roadster是个例外，毕竟特斯拉的故事就是从那款车开始的。

新一代Roadster原本就是要改变这一局面。它的车身更紧凑、底盘更低矮，设计目标是追求速度，而不是舒适性或能效。当然，和其他电动车一样，它也能在一定程度上兼顾这些方面，但真正的目标是在比赛中获胜，在赛道上击败燃油车。

然而，时间一晃，近十年过去了。距离这款车首次亮相已经将近九年，特斯拉却始终没有将其推向市场。与此同时，不少其他厂商已经推出了自己的纯电动跑车，并接连创造新纪录。

Rimac Nevera R加速至300公里/小时（186英里/小时）的时间，比布加迪Chiron Super Sport快了整整3.5秒；由智能手机厂商打造的小米SU7 Ultra创下了纽博格林赛道纪录；保时捷则用纯电动车跑出了更快的成绩。另一家中国企业比亚迪还展示了能够让汽车跳起来的技术，而这实际上是其主动悬架系统带来的一项功能。

此外，一些技术相当特别、完全为赛道而生的电动车，已经凭借近乎电子游戏般的性能击败了此前的所有汽车，甚至能够倒挂行驶，而且这样的车已经可以买到了。

因此，特斯拉当年打算开辟的道路，如今看起来已经不再是一片未经探索的荒野，而更像是一条被人走过许多次的道路。虽然并非所有厂商都踏上了这条路，但特斯拉已经不再是第一个了。

不过，有一点必须承认：特斯拉带来的演示确实是最令人印象深刻的。

在演示中，特斯拉提出了一系列大胆得惊人的性能宣称，而且还用实际表现加以证明。马斯克说这辆车能够飞行，随后它真的飞了起来，甚至还在空中完成了翻转。它从静止加速至60英里/小时（约96.6公里/小时）只用了不到1秒，这是其他汽车连接近都做不到的成绩。它还实现了倒挂行驶。

那么，这些能力究竟是如何实现的？它们又意味着什么？它们真的能像马斯克今晚承诺的那样，帮助Roadster打破世界各地的赛道纪录吗？要回答这些问题，我们得先简单了解一下车辆动力学。

本文将暂且假设今晚演示的一切都是真实的，而不是伪造的。虽然很多画面令人惊讶，但我们知道，风扇车确实存在，火箭助推器确实能够提高加速度，而利用小型气体推进器在空中自动调整姿态的飞行器，我们也已经见过。因此，这些技术至少在原理上是有可能实现的，尽管这辆车在空中的动作速度，确实比人们对一辆汽车的预期快得多。

况且，简单地说一句“全是假的”未免太敷衍了。我们更愿意认真分析哪些地方看起来合理，哪些地方值得怀疑，并借此向大家介绍一些车辆动力学知识。那么，系好安全带，开始吧。

倒挂行驶

第一项演示中，Roadster沿着一条类似风火轮玩具轨道的赛道向上行驶，先是爬上垂直路面，然后完全倒挂过来继续前进。

这一动作依靠的是一套“风扇车”系统，原理与前面提到的、同样实现过倒挂行驶的McMurtry Spéirling类似。特斯拉将自己的系统称为“多模式吸附系统”（Multi-mode Suction System）。

车上的风扇会在底盘下方形成低压区域，使外部大气压将汽车压向它所附着的表面。为实现这一效果，车辆底部装有密封裙边，防止外部空气进入底盘下方的低压区域。

特斯拉在一项专利中介绍过这套设计。与McMurtry以及此前的风扇车系统相比，这是一项巧妙的改进，因为它允许调整裙边，使车辆能够适应更多不同的使用环境，而不只是平整的赛道表面。

不过，特斯拉在演示屏幕上显示的下压力数值高得惊人，在我看来甚至可能不太真实。一辆重量大概不到2000公斤的汽车，根本没有必要产生4700公斤力的下压力。马斯克确实提到，特斯拉希望这款车保持“轻量化”。虽然如今不少超级跑车的重量已经达到甚至超过2000公斤，但一辆双座跑车总不至于比这个标准重出太多吧？

作为对比，McMurtry Spéirling的重量约为1000公斤，能够产生约2000公斤力的下压力，并借此完成它所展示的那些动作。特斯拉不仅宣称拥有更夸张的下压力数值，其下压力与车重的比例也高于McMurtry的车型。

当然，4700公斤力并非完全不可能，但这个数字仍然让我感到意外。如果特斯拉在这里进行了一定程度的夸大，我也不会感到惊讶。

关于Roadster性能的其他表述，也提供了一些线索。特斯拉表示，这款车能够以2G的横向加速度过弯，这已经相当出色。不过，Spéirling宣称自己在弯道中的横向加速度最高可以达到3G。

冲出坡道、落地，以及空中翻转

接下来的一项特技，是让Roadster沿着坡道向上行驶，从末端腾空跃出，然后重新落地。

实现这一动作的，是分布在车身各处的“冷气体推进器”。

特斯拉另外宣布，Roadster将提供三个版本：Performance、Thrust和Rocket。其中，只有Rocket版本具备“空中运行能力”。它在车身周围，包括底盘下方，都安装了冷气体推进器，使车辆能够进行短距离飞行。

这套系统通过压缩空气，并将其储存在车载储气罐中来实现推进。其他版本都是双座车型，而Rocket版本只有一个座位。原本属于另一个座位的空间，想必被更大的储气罐占据，以便储存足够的压缩气体，让汽车能够短距离飞行。

坦率地说，相比汽车动力学，我对火箭技术的了解要少得多，因此对于一辆正常尺寸的汽车，能否储存足够多的气体来产生完成这些特技所需的推力，我没有太多有价值的判断。不过，如果这套系统确实能像特斯拉所说的那样工作，我倒是可以分析它能带来哪些性能收益。

特斯拉还展示了Roadster从旗下其他车辆上方腾空翻转的动作，也就是所谓的“Kickflip”。这一动作使用的技术与前面的跳跃相同。

这确实是一场令人印象深刻的演示，但对实际驾驶性能没有任何帮助。

风扇车系统能够提供额外的下压力。原因在于，轮胎的抓地能力存在极限，而在不增加车辆质量的情况下，提高车辆承受的等效重量（没错，重量和质量是两个不同的概念），可以让轮胎发挥更大的作用。这基本上对所有需要用到轮胎的场景都有帮助，也就是说，几乎涉及车辆性能的方方面面。

但向上推动汽车的火箭推进器并不能起到这样的作用。它们产生的是“向上力”。这个词几乎没人会提，因为这通常不是你想要的东西——除非你打算拿它来捉弄马克·韦伯。把汽车向上推，只会减轻轮胎承受的载荷，从而大幅损害车辆性能。

更糟糕的是，安装这套推进系统还会增加重量和复杂性。这意味着多了一套可能发生故障的设备，也多了一项拖慢车辆速度的因素。正如马斯克所说，加速度等于作用力除以质量，因此增加质量就会降低加速度。

所以，跳跃只是一项用来炫技的表演，对性能并没有帮助。

不过，侧向推进器确实有可能提高过弯能力。增加下压力可以让轮胎提供更多抓地力，这是好事，但还有另一种办法：让轮胎根本不必承担全部工作。

当汽车过弯时，如果从车身侧面喷出气体，就可以通过轮胎以外的方式提供额外的横向加速度。这样一来，即使轮胎已经达到了能够提供的横向加速度极限，喷气推进器仍然可以额外提供一点帮助。

此外，Roadster还将配备线控转向系统，这应该能让驾驶员更容易完成转弯操作，尤其是在低速急转弯时，只需较小的方向盘转动幅度即可完成转向。

所以，跳跃没什么实际意义，但侧向推进器或许真的有用。这也引出了更重要的一组推进器：车尾推进器。

推进器辅助下，0至60英里/小时加速只需1秒

随后，特斯拉展示了一段使用车尾推进器进行0至60英里/小时加速测试的录像，车辆在1秒内就达到了60英里/小时。

特斯拉的0-60英里/小时加速时间为1.0秒，这几乎是世界纪录。他们表示，它还能更快。

发布会后半段，特斯拉又进行了现场演示。在计时器出现一些技术问题后，特斯拉宣称车辆以0.81秒的成绩达到60英里/小时。之后，特斯拉又在一条推文中表示，最高配置版本的Roadster能够在不到0.59秒的时间内完成这一加速过程。

这里发挥作用的依然是冷气体推进器。车辆尾部设有四个喷气口，能够向后喷出大量气体，产生80千牛的推力。千牛是衡量火箭推力的常用单位，但并不能直接换算成马力。

正如前面所说，当轮胎已经达到抓地力极限时，你可以尝试通过其他方式获得额外推力。即使轮胎已经无法提供更大的驱动力，推进器仍然可以推动汽车向前，从而使车辆在某种意义上突破其他汽车都受到的同一种物理限制。

风扇车系统同样有助于提高车辆的向前加速能力，其原理与它提高横向加速度的方式类似。但真正让Roadster获得额外爆发力的，是车尾的火箭推进器。正是它们使车辆能够在不到1秒的时间内达到60英里/小时，而且从画面来看，整个加速过程似乎只需要几个车身长度的距离。

需要特别注意的是，我们并不知道这次测试的具体条件，而这些细节对0至60英里/小时的成绩确实很重要。

这类加速测试通常会采用“一英尺起步计时法”（One-foot Rollout），也就是车辆至少向前移动一英尺后，计时器才开始计时。对某些汽车来说，完成最初这一英尺的移动可能需要一定时间。由于低转速扭矩较大，电动车通常能够更快完成这一阶段。不过，这种测试方法已经沿用了相当长一段时间。

在这次演示中，这个问题可能比平时更加重要，因为从发布会上展示的慢动作视频可以清楚看到，特斯拉在汽车真正开始移动之前，就已经提前启动了推进器。

通过逐帧分析发现，即使燃气推进器已经开始旋转，汽车仍然没有移动。

如果推进器需要一定时间才能逐渐建立推力，那么它在某些加速场景中的作用就会受到限制，同时也会抵消电驱动的一部分优势，也就是瞬时扭矩。希望特斯拉没有只是发明出一种电动车版本的“涡轮迟滞”。

可调节尾翼

Roadster配备了可调节后尾翼，这或许是整辆车上最“传统”的一项性能改进。

这是多种机翼配置之一。

如今不少汽车都配备了类似装置，用来解决尾翼存在的主要问题。

当人们谈论风阻系数（Cd）时，尤其是在讨论电动车时，大家通常都认为数值越低越好。汽车产生的空气阻力越小，能效就越高，也就能够利用同样的能量行驶更远的距离。

当然，车身迎风面积也很重要。即使一辆大型汽车的风阻系数很低，它也可能比一辆风阻系数更低的小型汽车消耗更多能量来克服空气阻力，因为大型汽车需要推动更多空气。

但空气阻力有时也能带来性能收益。实际上，F1赛车的风阻系数非常高。能效最高的电动车，其风阻系数可以接近0.2，而F1赛车的风阻系数可能达到0.7，甚至1.0或更高。

这是因为F1赛车会利用空气产生下压力。它们并不只是让空气平顺地流过车身，而是主动设法让气流向上偏转，从而对车身产生向下的作用力。这符合牛顿第三运动定律，即作用力与反作用力大小相等、方向相反。由此产生的下压力可以提高轮胎的抓地能力。

问题在于，当汽车沿直线行驶时，并不需要那么大的下压力。在最高速度下，这些下压力所伴随的空气阻力只会拖慢汽车。

因此，主动空气动力学系统就能解决这个问题。如果能够在需要时升起尾翼来改变气流方向，而在高速行驶时将尾翼收起，让空气更顺畅地流过车身，就能兼顾两方面的优势：过弯时获得更大的下压力，高速行驶时则减少空气阻力。

这一概念总体上被称为“空气动力学效率”，也就是通过某种方式获得下压力时，能够在多大程度上避免增加额外阻力。尾翼能够提供良好的下压力，但也会带来较大的空气阻力，而主动尾翼有助于减少这一缺点。

再回到前面提到的风扇车系统，它能够在只产生很小空气阻力的情况下，提供大量下压力。

电池容量呢？

2017年Roadster首次亮相时，特斯拉表示，这款车的续航里程将达到600英里。这一数字登上了新闻头条，有人认为这是一项重大突破，也有人觉得，一辆汽车的续航里程竟然能远远超过市场上的其他车型，简直不可能。

但续航数字本身其实并没有那么重要。制造一辆续航1000英里的电动车完全有可能，问题在于，那样的车会非常糟糕。你必须拿出太多空间来放置电池，电池会过于沉重、价格昂贵，而且收益会不断递减。因为电池装得越多，重量就越大，而为了带动这些额外的电池重量，你又需要增加更多电池，如此循环。

因此，600英里的续航里程对Roadster来说，在某种程度上反而是个坏消息。

造成这种情况的主要原因在于，电动车电池的设计需要在许多因素之间取得谨慎的平衡，包括能量密度、功率密度、循环寿命、温度响应、充电速度等等。

当时，特斯拉选择的电池化学体系具有较高的能量密度，但功率密度相对较低。简单来说，能量决定电池能够提供多少续航里程，而功率决定你能以多快的速度从电池中提取这些能量。

因此，就像为了让汽车储存更多能量需要增加电池数量一样，特斯拉为了获得更大的功率输出，也必须增加电池数量。如果特斯拉希望Roadster拥有超过1000马力的动力，就需要一组容量庞大的电池，而这正是当年提出“600英里续航”的原因。

现在，我们听说新版本Roadster将配备容量更小的电池，特斯拉只表示其续航里程将“超过300英里”。

我们不知道，这是因为车辆的功率比最初计划有所降低，还是因为特斯拉已经能够从电芯中提取更大的功率。不过，很可能两方面的因素都有。

这里可以看到四个后部推进器

Roadster很可能依靠推进器和风扇车系统来弥补性能方面的不足，从而实现特斯拉承诺的那些夸张指标。既然已经有了其他推动汽车的方式，特斯拉可能也意识到，没有必要再使用一组巨大的电池。

电池的位置同样值得关注。从特斯拉公布的照片来看，Roadster的座椅位置似乎相当高，这表明电池可能安装在车身较低的位置，与特斯拉旗下大多数其他车型类似。

这位驾驶员坐得很高，看起来他和车底之间好像有个电池。

这种布局能够降低车辆重心，有利于过弯。但它也意味着座椅位置更高，驾驶感受可能没那么有“跑车味”。

事实上，2008年推出的初代Roadster将电池安装在驾驶舱后方，因此车辆的重量分布和操控感受更接近中置发动机跑车。即将推出的保时捷718纯电动车也采用了类似布局。

低位布置的电池组会让Roadster的过弯表现更加中性，但与车尾重量较大的汽车相比，驾驶乐趣或许会少一些。再加上风扇车系统，它开起来可能就像沿着轨道行驶一样。

补充说明：进一步查看视频后，我发现，在“Kickflip”空中翻转的几个画面中，可以看到汽车底部。

它看起来并不像特斯拉通常采用的底盘结构。特斯拉的车底一般比较平整，因为电池就安装在那里。底盘下方如果有大量外露的零部件，会对空气动力学产生不利影响，而这正是将电池布置在电动车底部的好处之一。

这一画面还带来了另一种可能：这辆演示车也许根本没有安装电池。如果它比最终量产车轻了上千磅，那么这或许能够解释它为什么能在空中如此迅速地改变姿态。

这也可能是现场不允许任何人靠近那些进行空中翻转的汽车、仔细检查它们的另一个原因。

所以，我知道自己在文章开头说过，要认真对待这场演示，但各位还是先把自己的“阴谋论帽子”准备好吧。

最高速度：火箭推进器可能帮不上太多忙

特斯拉宣称，Roadster的最高时速将超过230英里。它表示，只有Rocket版本才能达到这一速度，但我们怀疑，火箭推进器对最高速度的帮助可能并不大。

在高速行驶时，轮胎并不需要为车辆加速提供特别大的作用力。当然，轮胎仍然承受着很大负荷，而且高速行驶必须使用具有相应速度等级的专用轮胎，但轮胎已经不再是限制加速能力的主要因素。

此时，车辆输出的大部分功率都用于克服空气阻力，而空气阻力会随着速度增加而迅速上升。相比之下，轮胎与路面之间的相对作用力已经相当小。

我们不知道储罐的容量，但我们知道特斯拉每次演示都使用了不同的车辆，这可能是由于储罐容量限制造成的。

因此，火箭推进器以及风扇车系统的主要优势，在这里就失去了意义。你不需要再寻找其他方法来减轻轮胎的负担，因为阻碍汽车继续加速的是空气，而不是轮胎。

在达到最高速度时使用车尾推进器，或许能够让车速再提高几英里每小时。但由于我们不知道储气罐的容量，这种极速提升即使存在，也可能无法持续太久。

依我看，火箭推进器还是更适合用在弯道中。

我们不知道储气罐的容量，但知道特斯拉在不同演示中使用了不同的汽车，这可能与储气容量限制有关。

因此，当特斯拉宣称Rocket版本能够达到230英里/小时，却没有公布其他版本的最高速度时，原因可能在于其他因素。

发布会上，马斯克还曾设想，这辆车是否应该至少达到0.5马赫。在海平面高度，这大约相当于380英里/小时。考虑到目前的纪录是308.34英里/小时，而且这一纪录本身还带有一些附加说明，达到0.5马赫的可能性似乎不大。

也许Rocket版本因为取消了第二个座位而更轻，尽管新增的储气罐和那些朝下喷射、实际上没什么用处的推进器，又抵消了一部分减重效果。

也许它配备了速度等级更高的轮胎，或者采用了限制更宽松的软件限速设置。也有可能，它使用了与其他版本不同或容量更大的电池。

目前我们还不知道，希望很快能够获得更多信息。

这些推进器究竟有多实用？

另一家中国企业、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，它计划采用的是固体火箭助推器，而不是冷气体推进器。

这种助推器只能使用一次，每次使用后都需要重新装填。按照当时的计划，它能够产生100千牛的推力，使汽车在0.9秒内从静止加速至60英里/小时。不过，追觅最终取消了这个项目，而这一结果似乎也是不可避免的。

相比之下，冷气体推进器是一个好得多的方案，因为它不需要每次使用后都重新装填固体火箭燃料。

但它仍然需要向储气罐充入压缩气体，而我们不知道这一过程需要多长时间，又会消耗多少能量。

汽车能否在直线路段给储气罐充气，然后在弯道中将气体释放出来？如果可以，需要多长的直线路段才能完成充气？

而且，在高速行驶时，电池本来就已经承受着很大的功率负荷。如果此时还要向空气压缩机供电，会不会分走原本用于驱动车轮的功率？

又或者，这项炫技功能只能每隔几分钟使用一次，连续通过几个弯道之后，就必须返回维修区补充气体？

特斯拉似乎认为，这套系统足以帮助Roadster创造赛道纪录。但仅凭风扇车系统，似乎就已经能够实现这一目标。

McMurtry正在用Spéirling不断创造赛道纪录，而它并没有在车尾或车身两侧安装任何推进器。

碎片和烟雾扩散的半径达数十米。

最后，这些推进器真的能在封闭赛道以外的地方使用吗？

今天的演示中，观众距离车辆有数百码远。对于首次展示汽车空中翻转动作来说，这当然是一项合理的安全预防措施。

但令人担忧的并不只是空中翻转。在加速或转弯时，汽车尾部喷出的气流看起来非常巨大，影响范围延伸到了数十米之外。

因此，这套系统显然不适合在公共道路上使用，因为它会将路面上的碎屑吹向其他车辆、行人或周围的其他物体。

特斯拉表示，Rocket版本只接受邀请购买，而且“不获准在公共道路上使用”。但对于同样配备车尾推进器的Thrust版本，特斯拉却没有作出类似说明，尽管它的推进器同样可能造成相当大的破坏。

即使在封闭赛道上，你也不希望推进器把轮胎磨损后留下的橡胶碎屑吹向赛道旁的观众，或者吹倒赛道工作人员、制动提示牌，甚至把那些过于大胆、靠近赛道的小松鼠身上的毛都吹掉。

这套系统看起来实在不太实用。

更进一步说，人类真的能够使用这些系统吗？

在所有演示中，车内都没有人。汽车在空中的动作快得令人难以置信，远远超过人们对一个重达数千磅的物体在空中运动速度的预期。

演示中展现的空中加速度，至少足以让普通人感到晕头转向。这类动作通常需要战斗机飞行员经过多年训练才能适应。

而我们现在竟然准备允许人们购买带有Rocket模式的汽车，并自行操作？即使这是一款“仅限邀请”的产品，又该在哪里使用？如何使用？

如果驾驶员突然出现身体不适，该怎么办？汽车是否还要配备抗荷服，防止驾驶员在使用飞行模式时失去意识？如果发生碰撞，储气罐里的压缩空气又会怎么样？

不过，实用性这个问题在某种程度上也许已经无关紧要了。

今天的发布会多次提到SpaceX，这似乎清楚地表明，特斯拉近期发布产品的一个重要动机，是推动SpaceX与特斯拉合并的想法。

这样的合并将使马斯克能够在没有真正完成既定目标的情况下，获得更多权力和财富。

况且，我们以前也见过这样的产品发布：某款产品最终从未真正公开销售，而它存在的目的，就是为了推动一项合并交易。

因此，对于这次所谓“实际上要到2028年”的承诺，我们也不敢抱太大希望。

以上就是我对这次演示的简要反应和技术解读，介绍了Roadster展示的各种能力、它们为什么存在，以及实际使用起来可能有多大价值。

如果你有任何问题，或者发现了什么有意思的细节，又或者只是想谈谈自己对这辆车目前已知技术能力的看法，欢迎在评论区留言。

如果你是物理学家或工程师，也欢迎提出修正意见，只希望不要过分纠结于细枝末节。毕竟，我还是想尽量让这篇文章通俗易懂。

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