Road Runner与Skylon概念重卡：解决能源与环境问题的探索者(上)

应用氢能源的Road RunnerRoad Runner是一辆半长头的氢动力重型卡车(图1)。Road Runner，陆地飞人？这辆造型前卫的重型牵引车采用这个名字，其速度和运输效率可见一斑。设计师Adriano Mudri是奥地利人，毕业于University of Applied Sciences。他曾经在奥地利的麦格纳-斯太尔设计公司(Magna Steyr Design)做过设计师。Adriano Mudri的设计作品不仅仅是造型设计好看，而是用自己的智慧来解决问题，而且能够达到工程上可以实现的设计水平。

图1  Road Runner概念重卡能源危机，已经不再是科幻小说中的未来时态，石油价格的不断上涨，给汽车这个百年来严重依赖石油的行业带来了巨大的压力。目前各大汽车厂商纷纷寻找替代能源，生物燃料、混合动力、电动、太阳能、氢能……日本在混合动力方面走在了世界的前沿，2009世界金融危机后，美国汽车厂商也开始考虑进入混合动力这一领域。然而在石油资源逐渐枯竭的未来，氢能源的应用似乎将是终极目标。“人类社会按照使用的材料进行了划分——青铜器时代、铁器时代、硅质材料时代。现在我们处于氢时代的前夜。”ECD公司(能源转换设备公司，Energy Conversion Devices, Inc.)的创始人斯坦福·奥弗辛斯基(Stanford R. Ovshinsky)如是说。奥弗辛斯基早在上世纪50年代就首先提出“氢循环”的概念：利用太阳能电解水，将获得的氢储存在电池或者固态介质中，使用时释放氢，燃烧后不会产生其他废气，向大气中排放的只有水。由于生产氢的原料水和太阳能几乎取之不尽用之不竭，而氢燃烧后仅仅产生水，绝对的环保，所以氢能源堪称完美。然而氢是宇宙中密度最小的物质，常温下以气体形式存在，因此氢的存储和运输是个十分棘手的问题。目前可以实现氢储存的方法有以下几种：高压存储、低温存储、金属氢化物存储。将氢气压缩或者低温液化需要耗费巨大的能量，而这些状态下氢的能量密度与石油燃料相比也很低，并且氢非常容易泄漏。可以想象，汽车带着一个高压氢气瓶在公路上高速行驶，简直像携带一个随时可能爆炸的巨大炸弹！而液态氢的温度低至—252 ℃，一滴液氢滴落下来也会造成人的严重冻伤。相比之下，金属氢化物存储的方法更为安全。在金属氢化物中，氢被较重的金属元素束缚，而经过加热后，它将释放出氢。基于这一原理，奥弗辛斯基发明了镍氢电池。直到现在，我们使用的手机、笔记本电脑等各种移动设备都大量应用镍氢电池。燃料电池也是金属氢化物技术的一种应用，目前燃料电池已经在混合动力汽车上广泛应用，而随着金属氢化物储氢技术的不断提高，在汽车上单纯使用氢能源做为动力的目标将得以实现。Road Runner就是这样一辆使用氢能源的卡车。

图2  Road Runner的设计草图1传统的卡车，主要分为2种结构：平头车和长头车。在车架长度相同的情况下，平头车比长头车有更大的驾驶室空间。从Road Runner的草图中可以看出，Adriano Mudri的设计思路：采用半长头的结构，与典型的北美长头牵引车相比，将驾驶室的位置前移了一段距离(图2)。这样兼顾了平头车和长头车的优点，既有良好的前方视野，又有较高的安全性，并将空余出来的驾驶室后部空间用来安放储氢装置。而发动机也从前部移动到了车辆中部，这样的总布置方式有些类似于现在的卡车赛车——为了在空载的情况下平衡前后轴荷，而将发动机这个卡车上最重的总成放在了中部。但对于Road Runner这样一辆氢动力牵引车而言，它的发动机不再是巨大沉重的柴油机了，而是一种将氢转化为电能的转换装置。而真正驱动车辆行驶的，是分布在6个车轮上的轮毂电机。不过，采用这样的总布置方式，恐怕在满载时前后轴荷分布不均，这可能是作者Adriano Mudri需要考虑的问题。

图3  Road Runner设计草图2Road Runner车身很平滑，没有多余的凸起物，这样可以有效降低空气阻力，减少能源消耗(图3、图4)。驾驶员座椅的位置很高，并且不同于目前车辆普遍采用的位置偏置的设计，而是将驾驶员座椅放在了驾驶室的正中间(图3)。要知道，在汽车诞生初期，驾驶员的位置也是被安排在车辆正中间的，但是为了驾驶员在和迎面驶来的车辆会车时能够准确判断距离，所以将转向盘及驾驶员的位置放到了车辆左边。当年福特T型车将转向盘放在了左边，推动了转向盘左置的风潮(当然，这是针对靠右行驶的国家而言)。不过现在车载雷达技术已经十分成熟，后视摄像头也有比后视镜更大的后视范围，因此，未来的重型卡车，将转向盘及驾驶员的位置放在驾驶室中间，似乎对安全性没什么影响，反而会使驾驶员有更好的距离感。

图4  Road Runner设计草图3图5是渲染的效果图，3辆金色涂装的Road Runner一字排开。可以看到，最终确定的造型与草图还是有些区别的，Road Runner有一个比草图更长的车头，这是典型的在北美和澳大利亚长途运输常用的重型卡车。左右前轮罩上各增加了一个高高竖起的摄像头，代替取消的后视镜。也许未来真的会取消汽车后视镜，用摄像头来代替。现在，这几乎是大多数概念车的标准配置了。

图5  Road Runner渲染图1图6反映了Road Runner车身后部的结构。在驾驶室后围，安装着4个巨大的罐体，作者Adriano Mudri称之为“Hydrogentanks”(氢气罐)。在氢气罐和驾驶室之间，有一个安全墙，防止氢气渗透进驾驶室。显然作者考虑的是采用高压氢气作为Road Runner的燃料，如前面介绍，这样太危险了。笔者认为，采用燃料电池更合适些，燃料能量密度高、安全、携带量大。并且，储氢装置堆叠如此高，必然会使整车重心提高，降低车辆的稳定性，因此，最好的办法还是将这些储氢装置尽可能布置在较低的地方，比如底盘内。

图6  Road Runner渲染图2Road Runner正面有3排LED大灯和4个圆形雾灯，在北美大陆和澳大利亚的旷野上，漆黑的夜晚的确需要这么强悍的照明设备(图7)，而且可能行驶很久都不会遇到一辆车，那么驾驶员的位置布置在正中间，将是不错的设计。

图7  Road Runner场景效果图1Road Runner的车门不是在驾驶员的侧面，而是靠后一点(图8)。这个结构的车门，也许是向后滑动开启的。在车身后部，可以看到巨大的导流罩，这是用来包裹4个巨大的储氢罐的。在导流罩的前面、驾驶室的顶盖上，可以看到有三角形的格栅，也许是用来进气，或者散发水蒸气的。而驾驶室下方侧围上的进气格栅主要用来散热，这也同样说明了动力装置在车辆的中部。

图8  Road Runner场景效果图2也许真的有一天，我们会在大街上看到这样彪悍强壮的氢动力重卡。（未完待续，敬请期待）往期精彩内容，点击即可浏览东风天龙驾驶员大赛第2季来啦！(附比赛视频)日韩商用车品牌介绍之五十铃[视频]这位驾驶员的技术有些逆天啊德国卡车司机真幸福 ——探访德国高速公路服务区全球商用车主要市场2015年产销数据