让一台车飞起来，特斯拉ROADSTER背后的工程秘密与设计思考

2018年9月，马斯克在Joe Rogan的播客中提到了当时正在开发的下一代Roadster。他表示，这款车将配备火箭推进器，不使用燃料，而是通过电泵将空气压缩至1万psi（约69兆帕），并称“你能让它飞起来”。

Rogan随后询问，飞行汽车是否会成为现实。

马斯克认为飞行汽车噪音过大、气流太强，降落在任何人的后院都会让邻居无法忍受，并表示“想要飞行汽车，给直升机装上几个轮子就行了”。

八年后，10月15日，在SpaceX位于得州McGregor的火箭测试场，新款Roadster沿着一条弯曲的坡道行驶至倒挂状态，随后脱离坡道，在空中翻转，四轮着地。

特斯拉确实实现了让汽车飞起来的目标。

这段视频在过去几天内被广泛传播。整场发布会时长不足30分钟，未提及价格、上市时间及核心参数。发布会次日，MotorTrend、Hagerty和Top Gear陆续发布了会前在现场拍摄的独家采访。

大蒜粒逐一梳理了这些采访、官网资料和发布会的讲解，发现新款Roadster上大量关键部件来自特斯拉甚至SpaceX的其他产品线。

尾翼的驱动电机来自Optimus人形机器人的脚踝，车底四个吸地风扇的驱动电机改造自热泵空调中驱动压缩机的电机，电驱系统由Model S Plaid的三电机系统演变而来，并配备了专门定制的4680电芯。

特斯拉车辆工程副总裁Lars Moravy在接受Hagerty采访时表示，“特斯拉造了20多年电动车，把学到的所有东西都放进了这台车里”。

一、性能版与两档“增强包”

特斯拉官网对新款Roadster的层级划分清晰。车型本身称为Performance性能版，现已开放预订，这是一款两座超跑，标配主动气动和多模式吸地系统。

在此基础上，官网单独列出了“Augments增强包”，分为Thrust和Rocket两档。

Rocket版的官网描述最后一句是“所以，是的，它能飞”，紧跟着一行小字“未获准在公共道路使用”，脚注中还写着“仅Rocket版提供，且并非所有地区都有售”。

不过，这三个版本车型的电驱系统完全相同。

三档均采用两台电机驱动后轮，功率超过1兆瓦，约合1341马力，扭矩1400牛·米。上述表格中三档加速成绩的差异主要来自推进器：三档都配备吸地风扇，Thrust和Rocket在此基础上分别加装了4个和10个推进器。

此外，据Top Gear报道，还存在一个更低一档的标准版，功率大约在800千瓦左右，不带吸地风扇，但官网目前未列出。

与2017年发布的概念车相比，量产版本的Roadster变化显著。

当年特斯拉曾承诺0-60英里/小时加速1.9秒、续航620英里（约1000公里）、2+2四座、起售价20万美元、2020年交付。结果，如今展出的准量产版本续航降至300英里（约480公里）出头，座位从四个减至两个（Rocket版仅剩一个），量产时间也推迟至2028年。

二、双电机，却比Plaid的三电机更强劲

新款Roadster仅采用后驱。 特斯拉自2014年前后开发的高性能车基本为四驱，此次回归后驱，Lars Moravy给出了两个理由。

第一个是驾驶感受。后驱车的动力全部从后轮输出，驾驶时有种被从身后推着向前冲的感觉。Lars在Hagerty的采访中表示，这种感觉“有一种很本能、很情绪化的东西”。

第二个理由更为关键。四驱旨在将更多动力传递至地面，新款Roadster换了一种方式，通过吸地风扇和气动下压力将车压向地面，抓地力足够后，动力全部输出至后轮也能实现极限加速。

后轴上的两台电机功率各约500千瓦。MotorTrend提到，这套电驱系统由Plaid的三电机系统演变而来，电机减少一台，体积更小、更轻，功率更大。而且据Lars的说法，两台电机合计的扭矩和功率高于Plaid三台电机的总和。转子沿用了Plaid的碳纤维套筒，材料中加入了钴，根据他的描述，功率密度提升至接近原来的三倍。

传动结构也进行了简化。每台电机通过一组减速比8.4的行星齿轮直接驱动一侧车轮，没有差速器，左右轮独立控制，两台逆变器各负责控制一台电机，互为冗余。

三、为赛道重新设计的4680电池

全新Roadster的电池包仍铺在车底，电芯为定制版4680，电芯内部的材料配方也针对这台车单独调整。Lars解释，定制的目的是让电池能输出更大功率。电芯在加州的试产线生产。与普通版本的4680相比，具体做了三处改动。

一是电芯外壳从钢换成铝，更轻，导热性也更好。

二是冷却方式。常规做法是两排电芯中间夹一根冷却管，冷却液走U形回路；新款Roadster改为每排电芯两侧各一根冷却管，冷却液从一侧流进、另一侧流出，只走一遍。

Lars介绍称，这样做的目的是让电池在整个使用周期内输出保持稳定，目标是支撑25到30分钟不限功率的赛道驾驶。

三是电池包上盖从钢板换成钛板，同样的热防护，做得更薄更轻。

不过，电池的容量规格目前尚未确定。

特斯拉首席设计师Franz von Holzhausen在采访中提到115千瓦时，Lars在另一段采访中则透露“100千瓦时左右，电芯配方还在最后确定”。

快充方面，Lars表示这套电池可支持500千瓦以上的充电功率，从10%充到80%的目标是10分钟左右，“绝对在15分钟以内”。

与电池容量一样，这些都还是目标值，最终数据要等特斯拉在量产前正式公布。

续航从最初的620英里降至300英里出头，这是Roadster从概念到量产过程中最明显的取舍之一。马斯克在2021年2月的Joe Rogan播客中就质疑过“超长续航”的意义。

他的原话是：“如果你问大家，大家会说想要600英里续航。可这意味着大部分时间你都拖着一块用不上的电池，它会让车变慢，还会影响操控。”Lars对此的解释更直接：“驾驶者的车不该有2000公斤，连1800公斤都不该有。”

新款Roadster的目标整备质量在1700公斤以内，但最终数据尚未公布。作为参照，马斯克在2018年的Rogan播客中提到，初代Roadster大约2700磅，约合1.2吨。

四、地效风扇：电机来自热泵空调

轮胎能提供的抓地力有上限。Lars在发布会上给出的数字是1.26G，他在Hagerty的采访中说得更直白，橡胶的摩擦系数“很难超过1”。

跑车要提升抓地力，传统方法依靠尾翼、扩散器等气动部件，利用车身周围高速流过的空气产生下压力，将车压向地面。这种下压力随车速升高而增大，低速时几乎不起作用。新款Roadster使用四个风扇，来弥补低速时下压力不足的问题。特斯拉内部将这套系统称为“sucker system”，可直译为吸盘系统。

四个风扇装在车尾扩散器的位置。驱动风扇的电机来自特斯拉的热泵空调系统。热泵是特斯拉从Model Y开始使用的热管理方案，负责座舱的制冷制热，也在座舱、电池和电驱之间调配热量，核心部件是一台由电机驱动的高压压缩机。

据Lars介绍，Roadster的风扇就是在这款压缩机电机（连同配套的逆变器）的基础上改造而来。热泵上使用的原版电机功率12千瓦，特斯拉将转速提升至每分钟15000转以上，目标是让每个风扇达到20千瓦，四个合计约80千瓦。据Lars表示，这部分仍在调试。

车底四周有四片可独立升降的裙边，材料为橡胶加尼龙刷毛，属于消耗件。裙边放下后，车底与地面之间形成一个与电池包大小相近的封闭区域，风扇将内部空气抽出，车身上方的大气压便将车压向地面。

这套系统有两种工作模式。低速时，裙边放下，将车吸在地面上，过弯能保持2G以上的横向加速度。高速时，前后两片裙边抬起，车底变成一个高流量的通道，配合车身上方的翼片工作。

特斯拉官网上有一张示意图，横轴为车速，纵轴为下压力，中间画着一条“轮胎载荷极限”。风扇那组曲线在零速时就有下压力，并且可调节，将低速段轮胎能利用的空间填满；主动翼片的下压力随车速上升，到高速段才越过轮胎载荷极限。官网的描述是，这套系统的吸力足以让车“在静止状态下倒挂”。

但这里有个地方需要说明。官网这一整段描述末尾有一个脚注，写着“相关功能和参数（仅反映Thrust增强包）”。但Franz在MotorTrend的采访中明确说过，吸地风扇是从Performance版开始加入的，官网的Performance介绍中也写着“多模式吸地系统”。至于特斯拉官网为何这样标注，我们尚未找到确切原因。

用风扇将车底空气抽走、将车吸在地面上的车，在赛车界被称为“风扇车”（fan car），最早的例子是1978年F1赛场上的Brabham BT46B。

近几年最有名的风扇车，是英国McMurtry的单座电动车Spéirling，它同样使用风扇加裙边吸地，也做过倒挂行驶。MotorTrend的Ed Loh在采访中指出，他注意到了两者的区别，McMurtry的风扇是垂直向上抽气，新款Roadster的风扇朝后上方倾斜，配合可升降的裙边，高速时可切换到另一种工作模式。

五、主动气动：Optimus的脚踝撑起尾翼

新款Roadster的大尾翼平时收起，需要时向后、向上伸出。

Lars在MotorTrend的采访中介绍，结构“只是一个四连杆加一个转轴”，由两台电机驱动，下面那台负责伸出，上面那台负责调整角度。

这两台电机来自特斯拉Optimus机器人的脚踝。

Lars在Hagerty的采访中的原话是：“这么大的下压力，需要非常强的执行器，而世界上没有人比我们更擅长做执行器。”团队在原电机基础上加了一个制动器，尾翼锁定在某个角度时无需持续通电。尾翼有高下压、低阻和空气刹车三种状态。据Lars的说法，在行程范围内可连续调节。

车头也在运动。前进气口里藏着可转动的翼片，前缘最大可转动80度；引擎盖上的通风口可打开，将前部的热空气排出；前轮后方的导流板会向外伸出，给轮拱泄压。这辆车没有前备厢，整个车头都是气动部件。

Lars表示，在时速200英里（约320公里）以上，这套翼片最多可产生2G的下压力。

六、冷气推进：真正来自SpaceX的部分

上述这些系统均由特斯拉自行开发。

据Lars在Hagerty的采访中介绍：电池、电驱、底盘、车身结构、车门、座椅，包括吸地系统，都由特斯拉开发，只有推进和飞行这两个套件是与SpaceX联合开发的，其中阀门设计“非常SpaceX”。

Thrust版车型的座椅后方原本是行李空间，但这里装了一个黑色的球形碳纤维缠绕压力容器，“差不多有健身房里那种大号健身球那么大”。

容积约200升，最高压力1万psi（psi是英制压力单位“磅力每平方英寸”），约合69兆帕，与氢燃料车储氢罐的压力相当。里面装的是以氮气为主的高压气体。

为何不使用燃料？Lars的回答是：“往车里放燃料，感觉就是不对。”

气罐两端各有一个法兰，用12颗大螺栓固定，螺母全部打了保险丝，防止脱落后变成飞射物。法兰处的阀门由Optimus的脚踝执行器控制。气体经过两根钛合金长管，再由Inconel镍基超合金分流管分成四路，从车尾四个外形像排气尾嘴的喷口以超音速喷出。Lars解释说，左右两路管道必须严格等长，“差10%就会让车打转”，因此左右阀门独立控制，实时修正车身偏航。

按照发布会上公布的数字，推进器可产生超过80千牛的推力，Lars表示这大约相当于一台F-16战斗机发动机不开加力时的推力。

粗略估算，两台电机在吸地风扇帮助下大约能提供32.3千牛的推力，推进器再补上约19.8千牛，就能让一台3750磅（约1700公斤）的车在0.8秒内加速到60英里/小时。

火箭版在副驾位置再加一个400升的气罐，总容积600升，约250公斤气体。新增的6个喷口中，4个在车轮后方朝下，提供升力，2个在车头，分别朝左、右两侧喷气，用来控制车身的偏航，即车头左右摆动的角度。

以上火箭版合计10个喷口，与马斯克2018年6月在推特（现在的X）上提出的“大约10个小型火箭推进器”一致。

当然，这套系统的限制也很明确。

Top Gear报道，Thrust版的200升气罐大约6秒就会用完，“需要到站点重新加注，属于一次性的玩法”。Hagerty的主持人在片中说，600升全部充满目前需要6到7个小时，特斯拉的目标是缩短到半小时左右。

Franz在MotorTrend的采访中也指出，这套系统“不能随便在哪里充气”，用途是赛道上几秒钟的推进。

这与发布会上的说法有出入。据MotorTrend报道，发布会上马斯克表示，车可以自己给气罐补气，不需要特殊的推进剂。

至于SpaceX在Roadster车型开发上负责部分的范围，外部报道说得也不完全一致。

The Verge的文章中提到，吸地风扇系统由SpaceX提供，与Lars的说法不一致；而Car and Driver写的是推进器由SpaceX提供，Lars的表述确认了这一说法。

当然，两家公司的合作并不只限于开发新一代Roadster。Franz表示，团队中有很多参与过SpaceX星舰推进系统研发的工程师。Lars也表示，SpaceX在星舰上使用了特斯拉的部分驱动单元，两边的材料负责人是同一位。

MotorTrend还报道称，SpaceX今年早些时候收购了高压复合材料气瓶制造商Hexagon Masterworks。

按照今年2月的报道，SpaceX从挪威公司Hexagon Purus手里买下了这项业务，交易金额最高1500万美元。Hexagon Masterworks主要为航空航天和火箭发射生产高压复合材料储气瓶，Roadster座椅后方的那个碳纤维缠绕气罐，就属于这类产品。

七、外饰与座舱：极简外壳，极致性能

Franz von Holzhausen在接受MotorTrend采访时，将新款Roadster的设计概括为一句话：“这台车有那么多性能，但我们把它藏起来了。”需要的时候，车身再变形，将这些部件展开。

这种思路贯穿了整车的设计。

大灯平时隐藏，需要时向下翻出，Lars说上翻大灯也能做，“但下翻更酷一些”，整个灯组厚度仅约15毫米。尾翼平时贴合车身，Franz说开去街角的便利店，也不会让人觉得像个傻瓜。

充电口藏在尾翼下面，充电时需将尾翼升起，据他所说，“车上每一条分缝都经过考虑，都有功能”。雨刮可快拆，不下雨时不装。

设计灵感有三个来源：SR-71侦察机、具备悬停能力的F-35，以及“一部著名电影里的Lotus”。

最后那台，媒体在发布会前拍到了，是007电影《海底城》里能变成潜艇的白色Lotus Esprit，车主正是马斯克本人。注意，不只是同款，而是同一辆车。

据CNBC报道，马斯克2013年在伦敦的一场拍卖会上，以约98.9万美元拍下了这台电影道具车，当时他表示要给它换上特斯拉的电动动力系统，“让它真的能变形”。

Lars说马斯克很喜欢这台车，车上有不少地方被用到了Roadster上，他自己最喜欢的是车尾的四个螺旋桨，“它们看起来就像我们那四个产生下压力的风扇”。

全新Roadster使用的材料和颜色也都与航天相关。

原型车车身是全碳纤维，量产版各版本用料仍在确定，官网提到的材料有镁、钛和碳纤维。白色车漆叫Ano White，官网称灵感来自火箭涂层的防紫外线、耐低温和抗腐蚀工艺。金色车窗叫Gold Glazed，模仿宇航服面罩的镀膜。车门是向上开启的蝴蝶门。

座舱的核心是减重。 Franz表示，团队将座椅里的电机全部拆掉，座椅直接做成内饰结构的一部分。坐垫和臀点位置固定，靠背用一根气弹簧手动调节角度，踏板总成拉一下拉杆就能前后滑动，转向柱通过方向盘上的滚轮调节。

方向盘是yoke，配线控转向、线控刹车和线控油门。Franz说使用yoke是因为线控转向可实现可变转向比，“想让它介于战斗机和赛车之间”。

yoke上有转向灯、手动升尾翼的按键和一个“push to pass”式的瞬时加力键。中间是一块大屏，风挡底部还有一条细长的显示屏。

Top Gear对这个设计的评价是，座舱“比想象中正常”，坐起来“更像一台GT车，而不是拆空的赛车”。

两块车顶板可拆下，收进后舱，车窗降下后就是一台半敞篷车。初代Roadster也有可拆的车顶。

还有一个细节。Franz表示，新款Roadster仅提供“有限版本”的FSD，原因是团队想将其打造成一台纯粹的驾驶者之车。

八、为什么一定要做电动版“兰博基尼”？

马斯克在发布会上表示：“长期来看，这将是特斯拉唯一一款手动驾驶的车。”

特斯拉官方给这台车的定位是“最后一台、也是最好的一台驾驶者之车”。

早在2021年2月，马斯克在Rogan的播客中就提到，初代Roadster的产品设计是他亲自主导的。

那台车是在Lotus Elise的基础上改造而来，结果电池让车重增加了30%，碰撞结构全部重做，最后只有大约7%的零件与Elise通用。他说，“还不如从头开始。”

新款Roadster据Franz的说法，是一个全新设计，没有沿用任何此前概念车的东西。

也是在那期节目中，马斯克第一次具体描述了这台车想做成什么样。他说想让它悬停，高度大约一米，“就算掉下来，最多摔坏悬架，人不会死”。他还表示，标准版保留后排两个小座位，选装SpaceX套件的话，后排的位置会换成一个高压碳纤维气罐，压力“1万psi左右”。

最后这个气罐果然装在了原来