От десетилетия мечтата за личен полет, какъвто обещават реактивните раници, ховърбордите и летящите коли, завладява въображението ни. Идеята е проста, но дълбока. Свободата да се издигнеш и да пътуваш навсякъде, по всяко време, без трафик или пътища, които да те ограничават.
И все пак, почти четвърт век след началото на 21-ви век, тези лични летателни апарати остават недостъпни. Иронията е, че технологията вече съществува. Инженери, стартиращи компании и ентусиасти по целия свят вече изграждат функциониращи модели в работилници и гаражи. Защо тогава все още чакаме излитането?
Възходът на ерата на eVTOL
Повечето от днешните лични летателни апарати попадат в категорията на eVTOL (електрически превозни средства за излитане и кацане във вертикална посока).
По същество те са големи дронове, задвижвани от батерии или водородни горивни клетки, способни да издигат един или повече пътници вертикално във въздуха. Напредъкът в технологията на дроновете, особено в стабилизирането на полета и избягването на препятствия, прави такива превозни средства технически осъществими.
Ентусиастите на дронове FPV (First Person View) също са изиграли важна роля в това развитие. Тяхната култура на „направи си сам“, подкрепена от технологии като 3D печат, достъпна електроника и онлайн уроци, успешно демократизира малкия въздушен транспорт. Днес почти всеки, който е достатъчно любопитен и притежава нужните умения, може да сглоби летателен апарат, способен на кратки полети с хора.
От гаражите до небето: DIY новатори и техните машини
Ключова фигура в това движение е Хънтър Коулд, основател на Sky Surfer Aircraft, Inc. Неговият летящ скейтборд с роторно задвижване, Sky Surfer, се превръща в сензация в интернет, съчетавайки естетиката на екстремните спортове с сериозна инженерна мисъл.
С възможност да лети с 40 мили (65 км) в час в продължение на 20 минути и да повдига 500 паунда (близо 230 кг), Sky Surfer показва колко близо е домашната авиация до търговската рентабилност.
Друга компания, Omni Hoverboards, следва подобен път, докато Ascend Dynamics експериментира със система от типа джетпак, използваща дванадесет ротора, монтирани в конфигурация тип раница. Въпреки че този проект изглежда е в пауза, той отразява разнообразието от подходи, които се появяват в областта на ултралеките летателни апарати.
Реактивните раници и въздушните мотоциклети вече не са научна фантастика
Докато DIY иноваторите експериментират с компактни роторни системи, други компании черпят вдъхновение от света на киното. Джетпакът (реактивна раница) на Gravity Industries отразява задвижващата система на Iron Man, като използва ръчно монтирани микроджетове, за да се управлява във въздуха с движенията на човешката ръка.
Междувременно Volonort Airbike черпи вдъхновение от „Междузвездни войни“, наподобявайки мотоциклет, способен да достигне 200 км/ч чрез реактивно задвижване.
И двата проекта успешно демонстрират работещи прототипи, а Volonort дори приема предварителни поръчки. Въпреки това, зависимостта им от реактивно гориво ги прави по-малко достъпни за ежедневните потребители. Те са мощни демонстрации на инженерното майсторство, но е малко вероятно да заменят автомобилите в близко бъдеще.
Летящата кола
Над класа на ултралеките самолети се намира следващият голям скок: летящата кола. Сред най-известните примери е Jetson ONE, разработена от полска компания. Приличащ на усъвършенстван дрон с осем ротора и едноместна пилотска кабина, той може да лети в продължение на 20 минути със скорост над 100 мили в час (160 км/ч). С цена от 150 000 долара, Jetson позиционира своя автомобил не като играчка за богатите, а като потенциално средство за спешни случаи и спасителни операции в планината.
След това идва и ALEF, компания, чието име, The Flying Car, говори само за себе си. Моделът им размива границата между наземни и въздушни превозни средства, като разполага с мрежеста каросерия, която позволява на въздуха да преминава вертикално през нея.
На пътя може да се движи с до 25 мили в час (40 км/ч), но когато условията позволяват, може да се трансформира и да излети във въздуха, като достига обхват на полета от приблизително 110 мили (около 180 км).
Големите играчи: въздушни таксита и търговски eVTOL
Докато по-малките компании експериментират с лични превозни средства, утвърдените играчи се борят за пазара на градската мобилност. Archer Aviation и Joby Aviation са в челните редици на разработването на многоместни eVTOL, които един ден биха могли да служат като въздушни таксита.
Моделът Midnight на Archer е изцяло задвижван от батерии, може да превозва четирима пътници и пилот при скорост до 150 мили в час (240 км/ч). Проектиран за къси градски пътувания от 20 до 50 мили (30 до 80 км), той може да революционизира пътуването в пренаселени градове като Ню Йорк.
Междувременно Joby Aviation тества самолети, задвижвани с водород, способни на по-дълги пътувания, като наскоро завършва полет от 523 мили (840 км). Компанията планира да стартира услуги за въздушни таксита в ОАЕ, което подчертава глобалния характер на състезанието за търговски eVTOL.
Защо просто не използваме хеликоптери?
Предвид техните възможности, е справедливо да се запитаме защо изобщо се нуждаем от eVTOL, след като вече съществуват хеликоптери. Хеликоптерите са доказани, гъвкави и могат да летят с часове с един резервоар гориво. Но те са шумни, скъпи, сложни и ограничени от строги регулации. eVTOL, от друга страна, обещават да са по-тихи, по-евтини, по-прости и по-екологични.
За разлика от хеликоптерите, които разчитат на големи механични двигатели, преобразуващи експлозиите на горивото в ротационно движение, eVTOL използват множество електрически двигатели, захранвани от батерии. Всеки ротор работи независимо, осигурявайки резервност в случай на отказ на двигателя. Отсъствието на горене означава и по-малко шум и по-ниски емисии, което ги прави подходящи за градска среда.
Проблемът с батериите и тяхното бъдеще
Едно от най-големите предизвикателства за eVTOL е необходимостта от ефективно съхранение на енергия. Батериите са тежки и с нарастването на размера на въздухоплавателните средства нараства и теглото на батериите, необходими за тяхното повдигане. Това създава порочен кръг, в който добавянето на повече батерии за увеличаване на времето за полет всъщност намалява ефективността.
Някои компании, като Joby, проучват водородните горивни клетки като алтернатива. Водородът предлага по-висока енергийна плътност, но е свързан с проблеми, свързани с безопасността и цената. Той е труден за съхранение, потенциално експлозивен и скъп за устойчиво производство.
Засега повечето производители, като Archer, се придържат към батериите, залагайки на това, че напредъкът в батерийната технология скоро ще преодолее разликата в производителността. Това не е никак нереалистично. Производителите на автомобилни батерии разработват батерии, способни да изминат над 800 километра с едно зареждане, с по-висока плътност на мощността и по-ниско тегло.
Новопоявилите се батерии на натриева основа биха могли да допринесат за по-нататъшното развитие в тази област, като предлагат по-безопасни, по-леки и по-устойчиви на температурни промени енергийни решения.
Интелигентно небе: автоматизация и безопасност
По същия начин, по който дроновете революционизират въздушната фотография, сега те оформят бъдещето на безопасността на полетите. Много eVTOL интегрират функции за автономност, подобни на тези на дроновете, като сензори за стабилизация, откриване на близост, GPS навигация и автоматични системи за „връщане в началната точка“, за да направят летенето толкова лесно, колкото шофирането.
За разлика от традиционните хеликоптери, които изискват опитни пилоти, бъдещите eVTOL може да се нуждаят от малко или никакво ръчно управление. Някои модели ще предлагат асистиран полет, докато други могат да бъдат напълно автономни, разчитайки на GPS и откриване на препятствия, за да избегнат сблъсъци. С по-малко препятствия във въздуха, отколкото на пътя, автономният полет може всъщност да се окаже по-безопасен от шофирането.
Чисти, тихи и икономични
Екологичните и икономическите предимства на eVTOL са убедителни. Електрическото задвижване елиминира директното изгаряне на гориво, което намалява замърсяването и шума. Очаква се разходите за поддръжка да бъдат значително по-ниски, до 50% по-малко от тези на хеликоптерите, благодарение на простотата на електродвигателите и липсата на сложни механични връзки.
Водородът, макар и по-чист на теория, създава свои собствени усложнения, от рискове при съхранението до въздействието върху околната среда при производството. Въпреки това, хибридните системи, комбиниращи батерии с резервни водородни клетки, могат да предложат средно решение в краткосрочен план.
Регулациите са последната пречка
Технологията не е единствената пречка. Авиационните закони, създадени за традиционните самолети, се борят да се адаптират към този нов клас превозни средства.
По-големите eVTOL трябва да преминат строги, многогодишни тестове, за да отговорят на стандартите, определени от власти като FAA. Joby Aviation, например, вече е завършила три от петте етапа в процеса на сертифициране от FAA.
По-малките ултралеки модели обаче, като Sky Surfer, може да имат по-лесен път. Класифицирани в категорията ултралеки, тези превозни средства могат да се използват за развлечение с по-малко ограничения, при условие че потребителите преминат подходящо обучение и спазват протоколите за безопасност. На теория, всеки в САЩ вече може да лети законно с личен ховърборд или джетпак.
Готови за излитане…
Революцията в личните полети вече не е фантазия. Технологията съществува, прототипите летят, а инвестиционните средства се вливат. Все пак, предизвикателства като теглото на батериите, регулациите, безопасността и мащабируемостта все още пречат на повечето проекти.
Бъдещето, в което пътуващите се издигат над трафика, може да е все още далеч. Но гледката на летящ скейтборд, бръмчащ по хоризонта? Това може да се случи много по-скоро, отколкото си мислим. Небето се отваря, не за авиокомпаниите, а за хората, готови да поемат контрола над собствения си полет.
Източник: InterestingEngineering
