ГОРОДСКАЯ ВОЗДУШНО-ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ МИНИ-ДИРИЖАБЛЕЙ
Концепция городской воздушно-транспортной системы разрабатывалась в течение трёх лет российскими энтузиастами — учёным-физиком Павлом Крюковым и экспертом в области воздухоплавания Сергеем Бендиным в кооперации с профильными специалистами. Импульсом для создания этой концепции явилась острейшая необходимость эффективного решения проблемы городских заторов на базе безопасных воздушных транспортных средств. Уже давно назрела глубокая модернизация транспортных систем крупных городских агломераций.
ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В БУДУЩЕЕ!
Подобие такой системы можно было видеть в фильмах «Пятый элемент» или «Звёздные войны». В рассматриваемой концепции основным транспортным средством служит беспилотный летательный аппарат легче воздуха вертикального взлёта и посадки, который в автоматическом режиме курсирует по наикратчайшему маршруту между отмеченными на электронной карте города проиндексированными взлётно-посадочными платформами.
Тысячи летательных аппаратов снуют над крышами домов без столкновений и аварий, с высокой скоростью перевозя пассажиров по городу и окрестностям. Их посадка и взлёт происходит чётко по минутам. Созданные из лёгких материалов взлётно-посадочные платформы, имея привлекательный дизайн, гармонично впишутся в городском дворе, на крыше высотного здания, на обочине автодороги, около транспортной развязки и т.д. иначе говоря, будут расположены повсеместно, а значит, востребованы рекламодателями. Они будут оснащены средствами активной молниезащиты и др. системами пассивной безопасности. Логика их размещения преследует цель сэкономить время в пути, обеспечить удобство пересадки на другие виды транспорта и находиться в шаговой доступности от мест проживания, работы и отдыха горожан.
Пользоваться воздушным транспортом также просто как лифтом при подъёме и спуске с этажа на этаж. Пассажир нажимает кнопку вызова на терминале, установленном вблизи от взлётно-посадочной платформы. В течение нескольких минут на неё приземляется ближайший висящий в небе летательный аппарат. Входя в гондолу мини-дирижабля, пассажир вставляет в слот кардридера свою платёжную карту и вводит на пульте управления номер платформы пункта назначения.
Все дальнейшие действия, включая оплату услуги, осуществляются в автоматическом режиме. Автопилот летательного аппарата разрабатывает оптимальный маршрут, пользуясь электронной трёхмерной картой города, и обеспечивает перелёт пассажира в пункт назначения. Траектория полёта с высокой точностью отслеживают приёмники космической и наземной электронной системы навигации, автопилот оперативно отрабатывает фиксируемые отклонения от заданного маршрута, давая команды органам управления. Безопасность полёта в условиях интенсивного воздушного движения над городом обеспечивает бортовая система зависимого наблюдения. Работая в автоматическом режиме, она обменивается с другими находящимися в воздухе летательными аппаратами текущей полётной информацией, что позволяет вовремя корректировать траекторию полёта, избегая столкновений в воздухе. Выполнив заказ, летательный аппарат зависает в небе над городом в ожидании следующего вызова.
ВЫСОКОМАНЕВРЕННЫЙ МИНИ-ДИРИЖАБЛЬ
Концепция воздушно-транспортной системы основана на применении летательных аппаратов легче воздуха – автоматически управляемых мини-дирижаблей. Их преимущество — это безопасность полёта, безвредность для окружающей среды, неприхотливость в эксплуатации и бюджетная стоимость. Дирижабль самый безопасный вид воздушного транспорта: в отличие от самолёта или вертолёта он не падает на землю при любой неисправности на борту, а продолжает полёт, дрейфуя по ветру.
В рамках концепции предлагается использовать сферический мини-дирижабль вертикального взлёта и посадки, который благодаря своей симметричной форме не флюгирует по ветру и уверенно маневрирует среди объектов городской инфраструктуры. Мини-дирижабль имеет диаметр 18 м, воздухоизмещение – 3100 куб. м., грузоподъёмность – 500 кг, и перевозит на высотах до 1000 м со скоростью до 135 км/ч до 4-х пассажиров с ручной кладью. Его эксплуатация допускается при силе ветре 9 баллов по шкале Бофорта.
Тяговое усилие создаёт электровоздушный движитель, он специально конструируется так, чтобы обеспечить по всей сферической поверхности мини-дирижабля противодействие силе вязкого трения. Благодаря этому устраняется отрыв пограничного слоя и ликвидируется вихревая зона на корме сферической оболочки мини-дирижабля. По сравнению с пассивным обтеканием лобовое аэродинамическое сопротивление сферического мини-дирижабля, как ожидается, снизится более чем на порядок. Электровоздушный движитель состоит из двух расположенных по бортам дирижабля секций, их независимое управление позволяет управлять курсом полёта, в том числе при малой скорости, когда воздушные рули бесполезны. Благодаря этому, несмотря на огромную парусность, мини-дирижабль справляется с резкими порывами ветра. Техника его пилотирования схожа с управлением гребной лодкой, добавляется лишь управление высотой. В полёте управляются только поступательные степени свободы, а угловые пассивно стабилизированы, поскольку подвешенная к оболочке снизу удобообтекаемая гондола выполняет ту же функцию, что яхтенный киль.
Питается электровоздушный движитель от бортовой микротурбины серии Capstone С200 с мощностью 200 кВт. Топливом этому агрегату служит природный газ (метан). При работе на полную мощность микротурбина потребляет ежесекундно 18 л метана, производя на выходе 380 л выхлопного газа с температурой 280оС, содержащего химически инертные продукты горения метана. Из общего объёма 72 л приходится на водяной пар, остальное это азот, углекислый газ и в малых количествах окислы углерода и азота. Микротурбина размещается внутри гондолы на верхней палубе, ниже расположены электронные блоки, на нижней палубе – пассажирский салон. В салоне имеется кнопка связи с диспетчерской службой, которую пассажир нажимает в случае каких-либо проблем на борту. Диспетчер дистанционно тестирует бортовые системы мини-дирижабля и дистанционно управляет им при необходимости совершения экстренной посадки.
При посадке-высадке пассажиров мини-дирижабль закрепляется на взлётно-посадочной платформе с помощью вмонтированного в днище гондолы постоянного магнита, притягивающегося к помещённой в центр платформы стальной пластине. Их прецизионное позиционирование обеспечивает наряду с навигационной системой бортовой дальномер, который точно определяет расстояние до реперов на взлётно-посадочной платформе, с филигранной точностью гарантируя проход мини-дирижабля среди окружающих платформу деревьев, столбов уличного освещения, проводов, антенн и пр. Перед взлётом регулируется подъёмная сила мини-дирижабля, чтобы он при отжиме магнита от платформы домкратом лёгко всплыл бы вверх.
Несущим газом служит не дефицитный и дорогой гелий, а нагретый до 100-250оС водяной пар. Им частично заполнена внутренняя полость оболочки мини-дирижабля, остальной объём полости заполняется выхлопным газом и метаном. Все газы разделяются газонепроницаемыми диафрагмами. Удельная подъёмная сила пара чуть меньше чем у нагретого до той же температуры метана, что позволяет по мере расходования в полете метан замещать паром, сохраняя практически неизменной плавучесть мини-дирижабля. Производится пар за счёт тепла выходящего из микротурбины выхлопного газа, из которого в процессе охлаждения извлекается и необходимая для этого вода, Теплообменником служит обуваемая встречным воздушным потоком оболочка мини-дирижабля. Она состоит из четырёх соединённых перегородками слоёв, перегородки проложены вдоль меридианов оболочки и образуют внутренние рукава. Через них-то и продувается выхлопной газ, он сначала омывает внутреннюю поверхность оболочки, обеспечивая обогрев внутренней полости, а затем продувается вдоль внешней поверхности. При охлаждении выхлопного газа из него конденсируется вода, которая, стекая по стенке, собирается, на днище оболочки. Посреди между рубашками охлаждения и отопления размещается теплоизоляционная рубашка, её рукава заполнены неподвижным газом, что гарантирует тепловую развязку внутренней полости оболочки и окружающей среды. Снаружи оболочка защищена от факторов атмосферной коррозии и солнечного ультрафиолета легкосъёмным чехлом, на который наносится и наружная реклама. По мере износа чехол меняется, что гарантирует долговечность оболочки.
Многослойная оболочка повышает живучесть мини-дирижабля при его столкновении в воздухе с птицами. Она прозрачна для радиоволн и не создаёт помех в работе наземных и космических систем навигации и связи. Через рукава оболочки продувается химически инертный выхлопной газ повышенной температуры, что служит гарантией пожарной безопасности и предотвращает налипание на оболочку наледи и мокрого снега. Избыток газового давления внутри оболочки позволяет ей под напором встречного воздуха потока сохранять сферическую форму. Заданная температура несущего газа во внутренней полости оболочки обеспечивается путём разбавления горячего выхлопного газа с выхода микротурбины охлаждённым газом, отбираемым на выходе из рубашки охлаждения. При изменении температуры несущего газа меняется его объём, а вместе с ним и подъёмная сила дирижабля, что позволяет управлять высотой полёта. В принципе внутреннюю полость оболочки объёмом 2500 куб. м можно полностью заполнить метаном, что соответствует 3 т у.т. в пересчёте к энергетическому эквиваленту Благодаря огромной энерговооружённости, мини-дирижабль может находиться в воздухе с работающей на полную мощность микротурбиной более 38 часов, пролетая без дозаправки за это время на максимальной скорости свыше 5000 км. Оболочка изготовлена из лёгкой термостойкой стеклоткани с двухсторонним силиконовым покрытием, её масса не превышает 835 кг, с учётом чего при крупносерийном производстве мини-дирижабль станет бюджетным транспортным средством.
ЖИЗНЬ В ГАРМОНИИ С ПРИРОДОЙ
В настоящее время ведётся поиск стратегического партнёра, готового профинансировать запуск опытной воздушно-транспортной системы. На первом этапе мини-дирижабли будут использоваться в качестве летающих электростанций – на парковке их бортовые микротурбины будут автономно снабжать теплом и электричеством частные домохозяйства и загородные дома. В дальнейшем ассортимент услуг расширится: среди прочего к ним добавится вывоз бытовых отходов и экспресс-доставка товаров, приобретённых через Интернет-магазин. Благодаря рекламной компании в СМИ эти услуги будут пользоваться повышенным спросом, потому что позволяют сэкономить на цепочке посредников по пути поставщика продукции до её потребителя. Исчезнут непроизводительные издержки, обусловленные завышенными тарифами сетевыми компаниями и несанкционированным отбором энергии, отпадает необходимость в прокладке линейных коммуникаций и стационарном подключении к региональной энергосистеме, появится страховка от веерных отключений. Энергоснабжение и доставка товаров осуществляется исключительно по заявке клиентов в полном объёме в указанное время и в нужном месте. Для развёртывания воздушно-транспортной системы не потребуется масштабных инвестиций, потому что это «точечная» инфраструктура, создаваемая поэлементно – по мере ввода в эксплуатацию каждого нового мини-дирижабля и взлётно-посадочной платформы, что привлечёт широкий круг инвесторов, гарантируя им быструю окупаемость вложенных средств.
Только на заключительном этапе – после доведения воздушно-транспортной системы до совершенства – планируется перевозить людей. Это обеспечит им возможность беспрепятственно перемещаться по городу и окрестностям и позволит селиться загородом в живописных местах на природе. Они без привязки к наземной инфраструктуре смогут пользоваться всеми благами городского комфорта и работать в любом месте городской агломерации. Сократятся расходы из бюджета города на создание и поддержание путевой инфраструктуры. Мини-дирижабли будут востребованы патрульными, спасательными и аварийными службами города. Ими будут пользоваться для совершения дальних путешествий по заповедным уголкам планеты. И всё это можно воплотить в жизнь в ближайшие 15-20 лет, причём по всему миру, как это уже произошло с сотовой связью, которая изменила облик планеты, став массовым средством коммуникации.
(дискуссия по данному проекту на фэйсбуке - в группе
AEROCRAT)
