复合材料可以具有很高的强度和刚度比，这就是为什么它们是任何运输工具的理想构建材料之一：飞机、火车、汽车……复合材料可以使其更轻，提高其性能、能源效率，并具有生态友好性。

那么，我们应该看到它们在这个技术领域的应用越来越多，不是吗？

汽车行业：对抗高强度钢

以汽车为例。我们看到越来越多的知识和技术投入到车用复合材料及其加工当中。这些材料不仅减轻了重量，还令功能集成，并且可以以金属不可能的方式为其应用量身打造。

BMW i3和i8是目前汽车行业复合材料应用的楷模。自从1981年首次出现在迈凯轮（McLaren ）MP4一级方程式赛车上以来，碳纤维增强的单体壳车架就一直存在于这些引人注目的超级跑车中。而现在，i3和i8终于显示出这些材料可以在相对较大的体积中使用。那么，是否可以认为碳纤维复合材料将成为汽车行业的新常态了？

要实现这一目标，制造成本仍需大幅下降，有很多技术要追赶。而且，在它们生命终结时回收碳纤维汽车也是一个问题。理论上，宝马i3 可以95%回收利用。但是，如果碳纤维车体成为新常态，那么拆车工厂是否愿意获得必要的知识和技术去处理呢？

捷豹F 型保险杠和前车身底板组件。所有零件均由POLYTEC公司不同的技术业务部门生产（照片：POLYTEC GROUP）。

与此同时，钢铁业也在反击。1994年，当奥迪A8推出时，它有一个创新的铝制立体构架底盘，使汽车相对较轻和耐腐蚀。因此，铝为汽车提供了许多优点，如同碳纤维增强复合材料带给了宝马i3和i8。接下来的1995年，莲花路特斯（Lotus Elise）跑车以一种铝制单壳体为基础。这一变化似乎已经开始，汽车工业的很大一部分将转向铝作为新材料。

飞机领域：保持势头

从使用金属到使用复合材料发生很大程度上转变的是飞机制造业。复合材料已经飞行了几十年，尤其是小型飞机。现在，复合材料已经在相当大的程度上取代了客机上的铝。波音787梦想客机大约是包括：50%的复合材料、20%的铝、15%的钛、10%的钢材和5% 的其他材料组成。空客A350 XWB又向前迈进了一步：53%的复合材料，19%的铝/铝锂、14%的钛、6%的钢材，8%的其他。另外，空客声称A350内部的噪音水平比787飞机低了9分贝。

复合材料不仅令飞机更轻。复合结构也有助于降低疲劳敏感性，这意味着它们需要更少的维护。波音787 的大修间隔从6增加到了13年。

不过，我们也没有理由太过高兴。复合材料的价格昂贵，因此必须想方设法减少制造成本，例如采用热塑性复合材料、创新的焊接方法和共同固结（co-consolidating）。

复合材料的所带来变化并没有使所有的相关重量减少，因为新技术仍然伴随着更高的安全系数。为了防止航空业从长远的角度回归到金属工业，这些安全因素必须降低。

船用复合材料：徘徊在边缘

对于船舶、船艇以及军舰而言，复合材料的优势非常明显。然而令人惊讶的是，金属船体仍然是许多类型船舶，特别是较大型船舶的标准。目前也显示了造船企业和像E-LASS 这样的组织（the European network for lightweight applications at sea）正试图改变这一潮流。这个领域现在有一种复合材料技术应该取得突破的紧迫感。

得益于复合材料，一架Damen 护卫舰在波涛之中轻快前行

尽管复合材料船在原理上许多方面都比金属船更加安全，但实现大型复合材料船舶建造最大的挑战就是向客户证明，这些船舶至少与金属船舶一样安全。

激发新的运输方式或只是乐趣？

复合材料还能够开创创新的车辆和运输方式，这可以打开全新的市场。有时这些概念是满足交通需求的真正有用的工具。例如“躺骑式自行车（velomobile）”或“汽车式自行车（bicycle car）”，它本质上是一个卧式自行车或者是具有气动外壳的三轮车。高科技版的Todd Reichert于2016年9月17日达到了144.17公里/小时惊人的速度记录。虽然这个速度当然不能适应普通的通勤，但无疑在一辆velomobile上巡航比一辆自行车更加舒适和快速。

有时这些概念只是为了好玩，比如冲浪板、滑板、滑水板、跪式滑水板或风筝板。当然，冲浪板在使用复合材料之前就存在很长的时间了，但纤维增强塑料在很大程度上使它们成长为一个每年生产约40万单位的市场方面发挥了很大作用。

由于在空中的机动飞行模式，所有这些板子都将承受巨大的冲击力。它们通常由泡沫芯组成、成型，然后层压环氧树脂、玻璃、碳或芳族聚酰胺纤维。但是有一些昂贵的滑板，其核心可以由木材制成。

水陆两用车尚未突破

全世界的梦想家们都在努力解决汽车的一个重要缺陷：它不能在水上行驶——如果你考虑到我们的地球三分之二被水覆盖。在越野车如SUV和其他4×4变得非常流行的同时令人惊讶的是，两栖车辆没有成为普遍常见的汽车。

Frank Rinderknecht 的Rinspeed Splash 飞行在水面上（图片来源：Rinspeed）

在1994年，蒂姆? 杜顿（Tim Dutton）解决了传统水陆两用车辆的腐蚀问题，他引进了“水手（Mariner）”玻璃纤维单体车身。螺旋桨使用的安全问题是通过使用水射流来创新的船身形状（如Alan Gibbs的三座Aquada 或Dave March的Watercar）解决的，这意味着水陆两用车辆不再是潜水艇式的。

有了现代技术，这些车辆就像陆上跑车和水上快艇一样快。另外，它们看起来也很酷。奥地利设计师Frank Rinderknecht甚至开发出了一款能在水面上24英尺以水翼飞行达到50英里/小时速度名为Splash的汽车，还有一款sQuba车可以在水下行驶。似乎所有的技术问题和缺点都已经被解决了。不过，你还没有看到它们在大街上成群结队地停放着。

可陆上行驶的飞机

另一个混合概念也还没有起飞——飞行车或者说是可行驶的飞机——其原因相当明显：价格高，实用性低。你必须是有执照的飞行员，还得兼有驾驶证。不过，人们依然在这一领域认真努力地工作着。

例如，斯洛伐克公司“Aeromobil”正在开发一种具有碳纤维复合材料覆盖的钢框架车辆，它简直是由蝙蝠侠开发的。预计它应该能够在道路上行驶160公里/小时，在空中行驶200公里/小时。

即将投产的PAL-V（照片：www.PAL-V.com）。

该公司现在希望在2018年推出首批产品。但它的长度为6米，宽度为2.24米，相当于劳斯莱斯幻影的长度，比悍马H1还宽。所以，无论是通过拥挤的交通，还是把它塞进您的车库，可能都会有点挑战性。

另外一架可路上行驶的飞机是Transfugia Transition。像AeroMobil一样，它利用碳纤维复合材料和Rotax 发动机，并且具有大致相同的长度和宽度。它可能看起来不像Aeromobil那么酷，预计在公路的最高时速为110公里/小时，而在空中则是185公里/小时。

第一辆看似合理的飞行汽车

PAL-V价格预计为40万欧元。其长度为4米，宽度为1.6米（与大众Polo尺寸相当），与Aeromobil相比，PAL-V在航空运输方面具有优势，而在交通方面更具有实用性。

正在路上倾斜行驶的PAL-V（照片：www.PAL-V.com）

这款外形奇特的飞行汽车融汽车、摩托车和旋翼机于一体，由荷兰设计师约翰? 巴克（John Bakker）设计。飞行汽车在地面行驶时最高时速可达180公里，而车后方隐藏着的可折叠水平旋翼、尾翼与推进器能让汽车腾空飞行，最高时速可达185公里，让驾驶者摆脱塞车困扰。

PAL-V在各方面都是创新的。在陆地上，它并不是一辆正常的汽车，而是一款双座混合动力车，配备可折叠旋翼。由于它的三轮结构及“倾斜”系统在地面上行驶时，可以得到如摩托车一般的敏捷感。这就是为什么这款飞行汽车被认为是合理的原因之一。

在空中，它不是基于一架飞机，而是在一个陀螺仪（或说旋翼机）上。在机器处于空中时驱动轮子的电机为螺旋桨供电。由于车辆的前进速度和来自螺旋桨的驱动力，顶置转子叶片被空气冲击使其自动旋转。旋转转子产生升力，使机器在50米内起飞，爬升到海拔1500米。

PAL-V 正在垂直着陆（照片：www.PAL-V.com）。

就像其他两架可路上行驶的飞机一样，PAL-V的重量与经典的Mini Cooper相当。转子转速相对较低能够令噪音水平低于70dB。

无人机无疑是一个正在兴起的新市场：无论是对于玩具行业、搜集情报、执法机构、送餐，还是包裹快递。

Skycar：超过半个世纪的研发

Skycar是Paul Moller博士自1962年以来一直不断研发的机器，当时他制造了他的第一个垂直起降（垂直起飞和着陆）的原型。他的理由有一定道理：汽车相比于飞机是缓慢的，而飞机又不提供点至点运输。

从您的车库到目的地的快速点对点运输，特别是距离在100到1200公里之间，是Skycar所提供的。它应该能够在美国宇航局的天空高速公路上达到600公里/小时的速度。像PAL-V一样，Skycar设计的最初主要针对（政府）组织进行边境巡逻、快递、新闻采集、警察执法、消防、搜索和救援等。显然，也有一些兴趣用于军事目的。

Moller设计的M400 Skycar可以垂直起飞和着陆，高度可达10,000米。为了实现所需的重量比，Moller不得不开发自己的轻型旋转发动机来驱动机器的反转旋转螺旋桨。它具有由蜂窝结构构成的外骨骼，夹在碳纤维层之间（或用于军事目的的芳纶纤维）。

最后，Skycar可以无人驾驶，不需要飞行员。

一旦这台机器进入市场，其价格应该在一百万美元左右。在以后大规模生产中，预计最终将降至60万美元。但它还有很长的路要走。它展示了有限的飞行能力，但它还没有获得自由、不受束缚的飞行。尽管螺旋桨的负载相对较低，但它却产生了大约85分贝的噪音。噪音起码要减少到70分贝以下，否则Skycar是没法在大多数居民区飞行的。

超回路列车Typerloop：新形式高速运输系统

当谈到Skycar时，我们难以不持有怀疑态度。在低压或真空管中进行高速铁路运输的想法已经存在了几十年了。大概是俄罗斯教授Boris Weinberg在1909建立了第一个模型。这一概念有过许多不同的名字和变化：气电方式（Airless Electric Way）、空气动力火车（Vactrain）、Vaculev、真空管技术（Evacuated Tube Technology）……通过真空管中由磁悬浮列车推进车辆甚至已经被提出作为一个系统来运载火箭进入太空（例如：StarTram）。

AL-V 的早期使用可能是协助执法和紧急服务（图片：www. PAL-V.com）。

埃隆? 马斯克（Elon Musk）以他的“超回路列车（Hyperloop）”项目再次吸引了全世界对这种技术的兴趣。这些概念让我们有可能以一种环保和安全的方式提供航空（甚至超过）的速度。

五十年后，大家都不笑了

当经济实惠的太空旅行成为现实时，对理论上最便宜的太空旅行的兴趣也肯定会增长：太空升降机。这个想法既简单又太离谱了。卫星在赤道上方3.6万公里的轨道速度与地球的自转速度完全吻合，这意味着卫星可以永久地保持在地球上相同的位置之上。

你所要做的就是在卫星和地球表面之间架设一条电缆或条带。然后，你可以通过电缆上下电梯，把人和负载安全、经济地送进空间并重新返回。

创造足够强大的电缆是必须解决的大问题之一。你可以通过最大长度来表征材料的强度，由其形成的电缆可以在其自重之前进行咬合。金属的临界长度约为20公里，玻璃纤维为70公里，Dyneema纤维为300公里。

随着重力的降低，离心力在较高的高度被抵消，断裂长度为5000公里的电缆应该是足够的。实验已经显示了碳晶3000公里的断裂长度。人们现在正在开发的高强度材料，如碳纳米管、石墨烯或金刚石纳米线，预计在适当的时候将能够达到所需的断裂长度。

此外，据估计，建造太空电梯的费用高达200亿美元。太空电梯何时建成？科幻作家兼未来学家Arthur C. Clarke的预言是：“太空电梯将在人们停止大笑50年后建成。”