延續了各大公司對飛行汽車的研發熱情，豐田近期又公佈了一項相關專利——帶有車輪旋翼的雙模態車輛（Dual-Mode Vehicle with Wheel Rotors），其中有幾個值得稱讚甚至借鑑的亮點。本文對該專利整體方案進行簡單翻譯，並對各設計的優缺點和可行性做簡要梳理。
整體上，該專利的地面模態方案採用基於輪轂電機的四輪獨立驅動，並透過轉速差動實現轉向，可變角度的機臂和懸掛機構能夠適應高速（降低車身高度以增強穩定性和降低阻力）和低速（提高車身高度以提升視野）行駛；飛行模態方案則為四旋翼佈局，旋翼在地面模態中依靠彈簧等機構摺疊入車輪，飛行模態則展開，可變角度的機臂此時則可以根據車身質量分配調整機臂角度。具體方案如下：
圖1-3分別是地面模態下的三檢視。很明顯，地面行駛依靠四個車輪102完成，每個車輪都裝備有輪轂電機，轉向則依靠左右輪轉速差動實現。輪轂電機的電力則由機身100內部的電池、燃氣輪機發電機或燃料電池等裝置提供。輪轂電機方案除了減輕重量、降低能耗之外，還對車輪/旋翼複用有好處，因為四個車輪轉速可以單獨控制，旋翼就不需要變槳距了（在控制裕度允許的情況下）。
四個車輪透過機臂104連線至中央支點106，進而連線到車身100，機臂104和中央支點106的連線處安裝有可變角度的懸掛系統，其中懸掛系統的作用是過濾地面帶來的顛簸和衝擊，變角度機構的作用則是完成地面到飛行模態的轉換，以及在飛行模態中調整動力分配角度。機身100下方則裝備有四個穩定器110，其作用是在模態轉換和起飛降落過程中支撐機身100。
圖1 地面模態側檢視
圖2 地面模態前檢視
圖3 地面模態頂檢視
該專利的飛行模態為四旋翼佈局，透過四個旋翼的轉速差動實現飛行和姿態控制，車身由穩定器110進行支撐。
圖4-6是分別是飛行模態下的三檢視。從地面模態向飛行模態的轉換過程如下：
利用可變角度懸掛將車輪102高度升高（見圖1），直至車輪102對地點高出穩定器110最低點一定距離，此時，機身100將完全由穩定器110支撐；
支撐臂200繞A-A軸旋轉至水平，即從圖2轉換到圖5；
利用可變角度懸掛將機臂104角度調整至四旋翼佈局預設角度；
車輪蓋108與車輪102分離出一定縫隙，旋翼葉片500及其摺疊機構升出，當車輪轉動時，由於徑向加速度，旋翼葉片500則可以抵消彈簧拉力而展開；
根據車身100內的質量分佈（如成員體重、行李重量變化）調整機臂104角度，以提供更好的動力分配。
從飛行模態向地面模態的轉換過程則相反：
待車輪102停止轉動，旋翼葉片500摺疊入車輪102，降下車輪蓋108。
調整機臂104至向地面模態轉換的角度。
支撐臂200繞A-A軸旋轉至垂直，即從圖5轉換到圖2。
利用可變角度懸掛將車輪102降低，直至由車輪102完全支撐車身100的重量，繼續升高一定高度以避免懸掛系統壓縮過程中穩定器110觸地。
圖4 飛行模態側檢視
圖5 飛行模態前檢視
圖6 飛行模態頂檢視
下面再來看一下車輪/旋翼系統，如圖7-9所示，在地面模態下，旋翼葉片500是摺疊入車輪的，並且為了保護旋翼和降低行駛阻力，還設定有車輪蓋108。而當轉換到飛行模態後，固定旋翼葉片500的柱子700升起，帶動車輪蓋108升起一定高度，此時由於彈簧機構的作用，旋翼葉片500仍處於摺疊狀態，待車輪開始轉動後慢慢展開。
圖7 車輪蓋關閉狀態剖面圖
圖8 車輪蓋升高狀態剖面圖
圖9 旋翼展開狀態側檢視
該方案的優勢主要如下：
相對於很多飛行汽車方案中，地面模態和飛行模態的動力分離，這種帶有輪轂電機的車輪旋翼一體化方案既降低了動力系統冗餘，還省卻了傳動系統，對降低能耗和提高電子系統靈活性有莫大好處。
可變角度的懸掛系統也是不錯的點，在高速和低速行駛是可以提供不同的效能，加上機臂長度較長，設計良好的話，可以提供較好的懸掛行程，對舒適性和安全性都有好處。
旋翼葉片在不工作時可以摺疊，既保護旋翼，又能避免事故和降低阻力。
可變角度的機臂也能夠根據車身質量分佈來調整動力分佈，在一定程度上提高安全性穩定性。
支撐臂、機臂分離的設計，能夠降低阻力，同時降低懸掛系統總質量。
模態轉換過程比較容易實現全自動。
該方案的劣勢或可實現性不足的點主要如下：
車輪尺寸限制了旋翼葉片的長度，並且由於車輪部分無法產生升力，該旋翼效能無法與同尺寸普通旋翼抗衡。
車輪在飛行模態下也需要高速旋轉，輪胎花紋產生的湍流產生的阻力，以及對旋翼升力的影響仍需考慮和最佳化。
這種佈局難以實現方便的上下車，除非機身尺寸遠大於現有小轎車。
關於四旋翼佈局的飛行汽車，仍然要說一下電池的問題，在可預見的將來，最適合這類飛行汽車的電池仍然是鋰電池，但是在放大版多旋翼無人機僅能續航二十分鐘的現實下，這類飛行汽車的續航則是無法考量的。
