编者：今年5月，北京科博会上展出一辆空气动力大巴，得到了央视《新闻联播》等报道。产品展出者介绍这种利用源源不断的空气作为动力源的客车，听上去似乎是完美的交通解决方案：资源取之不尽，排放也是无污染的空气——这非常诱人。搜索可知，该企业还曾以此进行集资，但遭到反传销网等机构的批评，指其为原始股集资骗局。空气动力汽车背后的原理究竟是什么？

空气动力汽车本不是什么新的技术，最早可以追溯到1820年。当时主要设想是类似有轨电车的设计，轨道沿途铺设高压气管，给发动机提供高压空气，驱动车辆在轨道上行驶，当时还有一个名字，叫“Pneumatic Railway”。但是由于当年的技术条件所限，这种机车并没有真正生产出来，直到70年后，基于压缩空气的发动机车，开始陆续上市并投入使用。


早期的气动发动机，都是采用了蒸汽机一样的结构，体积庞大，效率低下，并不能解决城市的交通问题，而一百多年以后的今天，空气动力发动机有了长足的进步。发动机越发紧凑精致，效率也明显升高，这让人们动起了空气动力汽车的脑筋来。

空气动力汽车发展了一百多年，诸如美国、法国、韩国都开发出了自己的产品。比如法国的雪铁龙公司就曾宣布，空气动力汽车可能在2016年投放市场。这款车是空气动力和燃油的混动车型，燃油费将降低45%，如果在城镇驾驶，费用可以降低到80%。由于空气动力系统的成本优势，该车将比现有的混合动力汽车便宜大约1500美元左右。这篇报道发布在2013年，但是到了2015年的7月，似乎还没有看到这款汽车上市的相关消息。

相比法国合资企业，国内企业要靠谱的多。在北京举办的第15届科博会上，就出现了这么一款产品：空气动力大巴。根据车辆官网的数据，这款车型号应该是祥天A4-0001，功率可以达到240KW，时速为140km/h，续航里程为200km，排量为6L。整车配备了6速的变速箱，有53个座位，整备质量达到16800kg。很多参观者对这款车非常关注，工作人员也现场介绍了这款汽车的工作原理。


祥天空气动力大巴

从目前已知的参数上来看，这辆大巴车配备了2000L的气瓶，气瓶的压力大概在30MPa左右，通过加热膨胀，气体体积将增加1224倍。

根据热力学定律，气体在绝热过程中膨胀做功的能量是最少的(绝热膨胀)，在完全吸热经历等温过程时做功的能量是最多的(等温膨胀)。因此储罐中容器的压缩空气所包含的能量，与气体释放时的膨胀方式有关，其具体数值的大小，应该介于绝热膨胀与等温膨胀之间。

那么这些压缩气体，到底蕴含着多少的能量呢。我们根据上述结论，带入相关数据，计算结果。如果排气压力为0.15MPa时，这个2000L的钢瓶所包含的能量大约在117MJ到318MJ之间。(注：绝热系数按照1.4计算)。

计算结果可以理解为气体膨胀做功最多不超过318MJ，这个计算结果不大直观，折算成电能不过88度电左右，如果这算成汽油，也不过是5~6升的样子。

这个计算结果让我有点跌破眼镜，针对两百公里的续航要求，储罐储备的能量并没有我想象的那么高。是不是我的基础数据有问题了，除了储罐压力和排气压力外，其他参数都是官方的参数，出问题的概率并不大。而且根据热力学知识，可以知道储罐压力和排气压力的差值，决定着能量的大小，因此，我想再对数据进行进一步的“审核”。根据发明专利《CN201310292631-压缩空气动力汽车》和实用新型专利《CN201320413749-压缩空气动力汽车》(以下统称“专利”)中公开的数据，汽车储罐压力在20~45MPa之间，优选30MPa。出口压力，按照《新闻联播》中的说法，气体会膨胀1224倍来计算。看看这次的计算结果有什么变化。

储罐储存的能量，和储罐压力是正相关的。在压力到达45MPa时，储存能量达到640MJ左右，折合成电能约为180KWh。这个在极其理想的条件下计算得到的数字，也没给我带来太大的惊喜。

作为压缩空气动力系统，实际能真正获得的能量比储能量要小的多。

首先，理论上看，640MJ的计算结果是基于等温膨胀的理想条件下得到的，实际工况条件下，等温膨胀实际上是很难实现的。那么无论如何，实际储罐储存的能量，大约是介于117MJ~640MJ之间的某一个数值。

第二，气动发动机的功率，与发动机进出口的压差正相关。若要气动机工作(保证功率输出时)，尤其当汽车爬坡或者加速时，由于动力需求的上升，则需要气动机进出口有足够的压差。也就是说，储罐内气体压力不能完全使用完，当压力降低到一定水平时，就无法保证气动发动机的动力输出要求，这就给空气动力汽车的续航又打了一次折扣。

第三，根据热力学原理，气体减压膨胀过程一般来说是个吸热的过程，因此，这个环节当中势必会造成温度的下降。从积极的意义上来看，我们可以额外获得一些冷量，这些冷量可以用于汽车系统的降温，让系统效率更高。但是实际应用上看，这些冷量在应用上来并不是那么方便。撇开作为传输介质的冷媒不论，在时间上，冷量产生的时候，并不一定是需要散热的时候。反之，当需要散热的时候，也不一定有足够冷量可以用。因此，当使用这部分气体膨胀做功所产生的冷量的时候，为系统稳定，至少还需要额外的一套冷却系统，以备不时之需。或者也可以把冷量存储，在需要的时候再使用。但是不论选择哪种方法，都会使系统更加复杂。复杂的系统可以带来额外的功能，但是也会带来额外的成本和额外的故障。带来的益处有限，带来的麻烦却不少，如果1MPa减压到0.1MPa，可能带来的会是几十度的温度下降，这意味着可能温度会直接降到零下，可能会使管路结霜或冻结，造成换热效率的下降甚至损坏。所以在此时，加热装置是必要的，在专利中，也确实配备了加热装置。这个加热装置可以提高气体的问题，增加膨胀时的做功输出，但是也会额外带来新能量损失，给空气动力汽车的续航再一次打了折扣。

第四，根据气体的热力学特性，在等容条件下，气体的压力与温度正相关。这意味着储罐的储能容量，与环境温度息息相关。在25摄氏度的时候，假设气瓶的压力是30MPa的话，那么在零下10度的时候，气瓶压力只有26.5MPa(按照理想气体计算)，这代表着至少有百分之十的能量损失掉了。当然，可以做保温解决这个问题。

第五，作为发动机这样的设备，它本身的效率是很有限的。气瓶中压缩空气所蕴藏的能量，通过气动发动机释放的能量之间，会有非常大的能量损失。这可能是整个空气动力系统中最大的能量损失项。它受到热力学定律的限制，基本说是一个无法逾越的壁垒。虽然专利中所表述的，通过尾气压力回收来提高系统的效率，但是回收所消耗的能量和回收的能量来比，是否有价值，还是值得探讨的。

除上文所述外，空气动力电池还有两个重要的问题需要注意。

首先，压缩空气从哪里来。空气的压缩过程中，是非常耗能的过程。根据能量守恒定律，空气压缩消耗的能量一定会大于压缩空气本身的能量。一般来讲，空气压缩机的等熵效率无非也只有70~80%的水平。而且压缩过程中，也有一定热热量损失了。从环保的角度来看，可能只是把污染做了转移，并没有解决污染问题。尤其是由于转换效率的问题，获得相同能量时，可能会浪费更多的能源，造成更多的排放。

第二，还是老生常谈的安全问题。“专利”当中，描述空气动力汽车的储罐压力在20~45MPa之间，这是个相当高的数值。应用于运动中的汽车当中，一旦因为外力或其他因素造成破裂，后果是不堪设想的。另外，这样高的压力系统，还处在一个颠簸、震动的环境当中，密封的要求也很高。

空气动力关键在于发动机，我认为与传统四行程不一样，只需两行程！进气行程就是做功及传递能量过程，排气释放能量，其原理不难，成功也不难，难的是有人这样做吗？！


空气动力车是实不应该是难题:关健是突破，关键还是人，六九七零年美苏人上月球，至今我为何上不了？！九九年我把天津三峰客车的VOLVO的发动的变速箱成功用小解放1026的变速器进行改装，这纯粹是牛马不合的事情！！！大家都知道拆汽车轮胎的风动机吧？！把它安装到发动机上吧，把它的工作原理进行制造成风动汽车发动机，驱动力是非常大的！！！谁说不成功？！况且风抱机使用的压力空气只有十多公斤而也！

@牟勇汽修 2015-07-12 11:38:13
空气动力关键在于发动机，我认为与传统四行程不一样，只需两行程！进气行程就是做功及传递能量过程，排气释放能量，其原理不难，成功也不难，难的是有人这样做吗？！
空气动力车是实不应该是难题:关健是突破，关键还是人，六九七零年美苏人上月球，至今我为何上不了？！九九年我把天津三峰客车的VOLVO的发动的变速箱成功用小解放1026的变速器进行改装，这纯粹是牛马不合的事情！！！大家都知道拆汽车轮胎的风动机吧？......
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@荔湾老杨 2015-07-12 12:13:52
压缩气体的压力衰减非常快，风炮的强大冲击力源自压缩机源源不断的保持高达0.8mpa以上的压力，如果没有后续动力/压力，只要储罐压力下降到0.5mpa以后，基本等于放屁了。
所以大型柴油机可以用空气压力启动（船用柴油机、大型发电机），但是目前未能采用空气压力作为动力，源于压力源的不均衡输出（压力下降速度过快），如果采用超高压储存，压力过大又会导致输入/输出能效比过低（加压时会产生大量热量）
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@牟勇汽修 2015-07-12 11:38:13
空气动力关键在于发动机，我认为与传统四行程不一样，只需两行程！进气行程就是做功及传递能量过程，排气释放能量，其原理不难，成功也不难，难的是有人这样做吗？！
空气动力车是实不应该是难题:关健是突破，关键还是人，六九七零年美苏人上月球，至今我为何上不了？！九九年我把天津三峰客车的VOLVO的发动的变速箱成功用小解放1026的变速器进行改装，这纯粹是牛马不合的事情！！！大家都知道拆汽车轮胎的风动机吧？......
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@荔湾老杨 2015-07-12 12:13:52
压缩气体的压力衰减非常快，风炮的强大冲击力源自压缩机源源不断的保持高达0.8mpa以上的压力，如果没有后续动力/压力，只要储罐压力下降到0.5mpa以后，基本等于放屁了。
所以大型柴油机可以用空气压力启动（船用柴油机、大型发电机），但是目前未能采用空气压力作为动力，源于压力源的不均衡输出（压力下降速度过快），如果采用超高压储存，压力过大又会导致输入/输出能效比过低（加压时会产生大量热量）
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祥天空气动力大巴

从目前已知的参数上来看，这辆大巴车配备了2000L的气瓶，气瓶的压力大概在30MPa左右，通过加热膨胀，气体体积将增加1224倍。

根据热力学定律，气体在绝热过程中膨胀做功的能量是最少的(绝热膨胀)，在完全吸热经历等温过程时做功的能量是最多的(等温膨胀)。因此储罐中容器的压缩空气所包含的能量，与气体释放时的膨胀方式有关，其具体数值的大小，应该介于绝热膨胀与等温膨胀之间。

那么这些压缩气体，到底蕴含着多少的能量呢。我们根据上述结论，带入相关数据，计算结果。如果排气压力为0.15MPa时，这个2000L的钢瓶所包含的能量大约在117MJ到318MJ之间。(注：绝热系数按照1.4计算)。

计算结果可以理解为气体膨胀做功最多不超过318MJ，这个计算结果不大直观，折算成电能不过88度电左右，如果这算成汽油，也不过是5~6升的样子。


这是空动汔车的前提条件些。

@未来的钻石王老五 2015-07-12 11:56:03
尼玛我老爹做了一辈子空压机了，压缩空气从哪里来的？储存呢？压缩空气的储存绝对是大问题，稍有不慎就是个炸弹，这个比电池起火恐怖多了，而且万一压力容器破损，那么高压的压缩空气出来，就是气刀啊，画面太美我不敢看。
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设计者应考虑安全设计、就和CNG使用一样。

@今朝也疯狂 2015-07-12 16:36:00
@荔湾老杨 4楼 2015-07-12 12:13:00
@牟勇汽修 2015-07-12 11:38:13
空气动力关键在于发动机，我认为与传统四行程不一样，只需两行程！进气行程就是做功及传递能量过程，排气释放能量，其原理不难，成功也不难，难的是有人这样做吗？！
空气动力车是实不应该是难题:关健是突破，关键还是人，六九七零年美苏人上月球，至今我为何上不了？！九九年我把天津三峰客车的VOLVO的发动的变速箱成功用小解放1026......
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@荔湾老杨 2015-07-12 16:38:58
平衡输出压力用，如果压力输出下降到调节阀压力以下，只能按当前压力输出、、、
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老扬：谢谢讨论！！！

@shougeng 2015-07-12 14:22:38
原来就是扯淡
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这么说也不错、无事大家讨论讨论而已！

@suklor 2015-07-12 17:43:56
@未来的钻石王老五 2楼 2015-07-12 11:56:00
尼玛我老爹做了一辈子空压机了，压缩空气从哪里来的？储存呢？压缩空气的储存绝对是大问题，稍有不慎就是个炸弹，这个比电池起火恐怖多了，而且万一压力容器破损，那么高压的压缩空气出来，就是气刀啊，画面太美我不敢看。
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工程机械的液压也有30兆帕
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西铝水压机、美国飞机大梁很多年一直是它锻压的、神舟锻环也是它、它的压力三万吨、多国元首多年参观、国之一宝、上海机床厂制造！！！

@股海扬帆614 2015-07-12 22:27:41
几年前，我同学的亲戚在汽运公司也类似搞这个。他是机动十气罐的混动。也就是用压缩空气代替混动的电瓶电机来进行动力回收。我当时就认为那小子是骗科研经费的。
央屎这报道,也只能呵呵了。
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这个道底情况、不明真相；觉得一新生事物、大家扯淡扯淡、说说无防。

@未来的钻石王老五 2015-07-12 11:56:03
尼玛我老爹做了一辈子空压机了，压缩空气从哪里来的？储存呢？压缩空气的储存绝对是大问题，稍有不慎就是个炸弹，这个比电池起火恐怖多了，而且万一压力容器破损，那么高压的压缩空气出来，就是气刀啊，画面太美我不敢看。
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@牟勇汽修 2015-07-12 14:01:36
设计者应考虑安全设计、就和CNG使用一样。
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@未来的钻石王老五 2015-07-12 14:53:38
先通过内燃机或者电机转化为压缩空气再通过压缩空气带气马达这能提高效率我真的不怎么相信啊。
多一次转化不就多一次浪费么？
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@楼兰烽燧 2015-07-12 15:17:20
我咋看着像是类似于在车上装风扇发电驱动汽车的理论~
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@未来的钻石王老五 11楼 2015-07-12 15:36
说起来它有样车在，如果真的能降低成本提高效率现在应该推广了，肯定有问题。
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@股海扬帆614 2015-07-12 22:44:35
央视的样车好像没有开动。只是一脑残记者拿纸巾试尾气，我想，普通汽车的尾气也不会那么快把纸巾薰黑吧。
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就是、开开、时速多少、提速快不、续航多少里程；为何没展现于众？！不能说服于人。

@股海扬帆614 2015-07-12 22:27:41
几年前，我同学的亲戚在汽运公司也类似搞这个。他是机动十气罐的混动。也就是用压缩空气代替混动的电瓶电机来进行动力回收。我当时就认为那小子是骗科研经费的。
央屎这报道,也只能呵呵了。
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@牟勇汽修 22楼 2015-07-12 23:01
这个道底情况、不明真相；觉得一新生事物、大家扯淡扯淡、说说无防。
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@股海扬帆614 2015-07-12 23:13:44
刚就这事问我同学,说早已没戏。
当时一起喝酒,那小子(比我大)吹牛说是全国他是第一个搞这个的。不过,他这个相比央视那个还是有点"靠谱"的哈。
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多与之交流、整点东西出来见识见识不？！

@股海扬帆614 2015-07-12 23:56:15
学而优则仕,仕而优则忽攸，能有什么有价值的东西。
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科研没成功、技术没有人真正掌握、此帖最前面我评论过、为什么时隔40年、如此发达的今天、我们自己的人还没上月球去？！那是没掌握关键技术！！！没有关键技术的人、有三钱那样的人、两弹一星、在差条件也能干出成果来！！！
有谁否定这种说法码？！

@牟勇汽修
这个没有核武器、核动力、核潜艇这么危险。

@牟勇汽修


祥天控股集团 空气动能全球瞩目-在线观看-PPS爱频道
http://v.pps.tv/play_352R22.html

@牟勇汽修
公司声明
http://www.xtkqdl.com/news/ShowArticle.asp?ArticleID=364

@牟勇汽修

周登荣_好搜百科
http://baike.haosou.com/doc/7069219-7292129.html

@牟勇汽修 2015-07-13 17:12:24
@牟勇汽修
周登荣_好搜百科
http://baike.haosou.com/doc/7069219-7292129.html
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搞过传销被捕、国家打击对象

@牟勇汽修 2015-07-13 15:45:29
@牟勇汽修
这个没有核武器、核动力、核潜艇这么危险。
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水刀、风刀、气刀、都没核动力技术难、至少个人这样觉得；地球资源会越来越少、人类会攻克此等难题。

@未来的钻石王老五 2015-07-13 18:56:12
刚才吃饭请教了下老爹，他说浙大也有人搞这个，我问靠谱吗？他的回答是别闹了。
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科研不一定都会成功、不成功不代表没人去做、或付出、只有付出之后才有成功。
祝你老爹健康幸福！！！

回复第47楼， @牟勇汽修
@未来的钻石王老五 2015-07-13 18:56:12
刚才吃饭请教了下老爹，他说浙大也有人搞这个，我问靠谱吗？他的回答是别闹了。
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科研不一定都会成功、不成功不代表没人去做、或付出、只有付出之后才有成功。
祝你老爹健康幸福！！！
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@未来的钻石王老五 2015-07-14 00:26:23
我老爹的爱好就是钻研技术，近几年效益不佳，他研发费用可不少，我都快哭了好嘛！他说压缩机本来转化率就低，三四百公斤压力的气包成本不得了，三四百公斤的空压机成本也不得了，他说太阳能蓄电池还靠谱点，好歹原理上没硬伤。
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愿来老长辈也是搞科研的、敬佩！！！