jurijt
Любитель этого дела!
Обратите внимание примерно 2:50 видео. Красивенько вираж выполняет. Да и не наблюдается у него никаких других отклоняемых поверхностей. Так и зачем еще что либо городить, когда уже имеются 4 регулируемых вектра тяги.
Вариолет
jurijt
Любитель этого дела!
Продолжение:
Ту-155
Бывший
Ну, здесь хотя бы есть что обсуждать. В отличии от картинок ТС.
jurijt
Любитель этого дела!
Мда! Прорыв серьезный!
SDA
Старожил
то есть поворот у него - это обязательно вираж?
Ту-155
Бывший
A_Z
Старожил
Любой девайс корректно сравнивать только с самим собой.
Знакомый с заднего двора своего ранчо летает (летал раньше - но это несущественно) на "Цессне". Сравнение корректно.
Приведено сравнение с вертолётом аналогичной вместимости - и это тоже корректно.
ПесТни по экологическую чистоту батареек лучше петь в другом месте. Энергия на перевозку оной батарейки (массой полторы тонны) берётся отнюдь не из розетки.
jurijt
Любитель этого дела!
A_Z,
Понял! Лилиум вы брать не будитеЛюбой девайс корректно сравнивать только с самим собой.
Знакомый с заднего двора своего ранчо летает (летал раньше - но это несущественно) на "Цессне". Сравнение корректно.
Приведено сравнение с вертолётом аналогичной вместимости - и это тоже корректно.
ПесТни по экологическую чистоту батареек лучше петь в другом месте. Энергия на перевозку оной батарейки (массой полторы тонны) берётся отнюдь не из розетки.
A_Z
Старожил
Даже если он появится "в продаже" (в чём у меня есть сильные сомнения), брать его будут только богатые люди - для своего персонального музея технических курьёзов.Понял! Лилиум вы брать не будите
В самом оптимальном случае - для катания по кругу подвыпивших гостей в ходе очередной вечеринки.
Для коммерческого использования сей девайс ну очень малопригоден.
Хотя вру: туристические покатушки, как катают любителей авиационной истории на ретро-самолётах типа "тётушки Ю".
constructor
Старожил
В хламину укушавшихся чур не брать. Только романтические пары. Все эти электрички делаются в надежде на скорое появление емкого источника электроэнергии. Основное достоинство авиации всё же дальность и скорость.
A_Z
Старожил
Я как-то консультировался у знакомого физика, он сказал, что даже "идеальный аккумулятор" (т.е. теоретически возможный) будет уступать по энергоёмкости керосину "в разы" (цифру не помню уже, к сожалению).
Так что полагаю, "все эти электрички делаются в надежде на" техническую безграмотность потенциальных инвесторов.
jurijt
Любитель этого дела!
Основное- но не единственое. Для данного ЛА сфера аэротакси самое то.
constructor
Старожил
Не единственное, да. Ещё достоинство - возможность, хоть и не во всех случаях, но передвигаться по прямой, а не по дорогам, как автомобиль. И есть приверженцы аэротакси, да, согласен с вами. Но вот будет ли успех - пока не ясно.
В Дубае готовятся к запуску аэротакси
Компания по производству электрических самолетов Eve Holding и базирующаяся в Абу-Даби Falcon Aviation Services планируют запустить первое летающее такси с вертикальным взлетом и посадкой. Компании подписали соглашение о поставке 35 бортов eVTOL. Минисамолеты отправятся в рейсы из отеля...
buyingbusinesstravel.com.ru
jurijt
Любитель этого дела!
А физики говорят невозможноНе единственное, да. Ещё достоинство - возможность, хоть и не во всех случаях, но передвигаться по прямой, а не по дорогам, как автомобиль. И есть приверженцы аэротакси, да, согласен с вами. Но вот будет ли успех - пока не ясно.
В Дубае готовятся к запуску аэротакси
Компания по производству электрических самолетов Eve Holding и базирующаяся в Абу-Даби Falcon Aviation Services планируют запустить первое летающее такси с вертикальным взлетом и посадкой. Компании подписали соглашение о поставке 35 бортов eVTOL. Минисамолеты отправятся в рейсы из отеля...
Ту-155
Бывший
Советское воздушное такси 60-х годов – каким оно было и почему не пошло в серию
Советское воздушное такси 60-х годов – каким оно было и почему не пошло в серию На фоне того, что над Сеулом уже летают мощные дроны, в последние годы часто поднимается вопрос о создании сервиса возду...
cccp.temadnya.com
A_Z
Из города к трапу без пробок.
Вполне себе ниша для богатеньких.
jurijt
Любитель этого дела!
Для обуждаемого ЛА Nr2 интересна сама конструкторская идея! Никаких больших открытых винтов, никаких убирающихся конструкций. Лаконично, просто и летает. В отличии от того с которого началась тема.Не единственное, да. Ещё достоинство - возможность, хоть и не во всех случаях, но передвигаться по прямой, а не по дорогам, как автомобиль. И есть приверженцы аэротакси, да, согласен с вами. Но вот будет ли успех - пока не ясно.
В Дубае готовятся к запуску аэротакси
Компания по производству электрических самолетов Eve Holding и базирующаяся в Абу-Даби Falcon Aviation Services планируют запустить первое летающее такси с вертикальным взлетом и посадкой. Компании подписали соглашение о поставке 35 бортов eVTOL. Минисамолеты отправятся в рейсы из отеля...
Kit.
Старожил
Из города на альпийский курорт без пробок. На конференцию/семинар/тимбилдинг, за счёт фирмы.
SDA
Старожил
Представляете, чтобы тогда j dfc подумал Мимино, если вы ему сообщили, что летите на "тимбилдинг"?
Вариолёт
Новичок
ЛЕТАЮЩИЕ АВТОМОБИЛИ
Быть или не быть?
Уровень развития цивилизации и мобильность людей тесно взаимосвязаны. Об этом говорил ещё незабвенный Остап Бендер, предлагавший «ударить автопробегом по отсталости и бездорожью». Однако, казавшееся безудержным развитие персональных средств передвижения упёрлось в ряд ограничений. Дороги стали источником половины всех бед, а пресловутый «человеческий фактор» - основной причиной аварий на транспорте. Позже выяснилось, что пробки могут затыкать не только бутылки, а главным источником загрязнения окружающей нас среды стал двигатель внутреннего сгорания средств передвижения.
Но прогресс на стоял на месте. Во второй половине 20 века появились вертолёты. Казалось бы, чем это не «летающий автомобиль»? Но восторги со временем поутихли, так как слишком высокая стоимость пассажиро-километра в сочетании с ограниченными лётно-техническими данными винтокрылых аппаратов сузили сферу их применения. В большинстве случаев вертолёт – это недостаточно быстро, недалеко, дорого, шумно, да ещё и трясёт. Причины этого связаны с известной специалистам проблемой косого обдува несущего ротора. Обсуждение данного явления снизит читабельность материала, поэтому мы его оставим для самостоятельной проработки.
Надежды на возрождение нового типа летающего автомобиля возникли в начале третьего тысячелетия. Правильно было бы называть его персональным конвертопланом или, скажем, вариопланом. Впрочем, было бы изделие..
Ввиду бурно идущего процесса распространения электрических квадрокоптеров, стартовавшего, кстати, совсем недавно – в 2006 году – у народонаселения возникло ощущения приближения транспортной революции, воплощающей давнюю мечту о летающем автомобиле. Электрокоптеры быстро заполняют небо. Сегодня их применяют и для видеосъёмки, и для авиахимработ, и для доставки пиццы. Они стали не только популярной детской игрушкой, но и эффективными боевыми дронами. В Китае на электро-квадрокоптерах уже поднимают в воздух туристов. Казалось бы, до полноценного летающего автомобиля остался один шаг.. Но пока что обещанные многочисленными разработчиками сроки его появления «через два-три года» постоянно отодвигаются.
Вообще говоря, всякие "овраги" часто сдерживали воплощение в практику самых желанных и многообещающих проектов, удаляющихся от нас, наподобие горизонта. Вспомнить, хотя бы, анабиоз, машинный перевод, бессмертие и термоядерный синтез. Такая же судьба раз за разом постигала летающие автомобили. Проблема их создания оказалась гораздо серьёзнее, чем казалось поначалу.
Если не считать вертолётов, то единственный, на сегодня, серийный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой – это печально известный военный конвертоплан Боинг V22 Osprey. Его испытания сопровождалась гибелью 42 человек, а также многократным превышением бюджета в течение рекордного по продолжительности 30-летнего (!) периода разработки. Одна из главных причин - применение порочной концепции двухроторного конвертоплана. Есть ещё проблема трансмиссии, неубираемых переразмеренных для крейсера роторов, а также увеличенная сверх необходимого размерность ЛА. По сути, тут мы видим те же проблемы, что и у тупиковой программы американского Шаттла. Тихие голоса специалистов всегда плохо различимы на фоне громкой презентации дорогостоящего, но бесперспективного проекта.
Об провальности двухроторной схемы говорит и тот факт, что работы специалистов Боинга в сотрудничестве с вертолётостроительной фирмой Агуста над гражданским летательным аппаратом аналогичной схемы, AW-609, идут по такому же неблагоприятному сценарию. Несмотря на 60 полученных заказов, запланированные к 2018 году сертификация и начало его серийного производства перенесены на неопределённый срок после катастрофы в 2015 году.
Тем не менее, ожидания по поводу летающих автомобилей продолжают расти. Компьютерные презентации сотен вертикально взлетающих и уносящихся в голубую даль виртуальных аппаратов завораживают инвесторов. Сегодня уже более 20 авангардных проектов летающих машин вертикального взлёта получили финансовую поддержку в размере десятков и сотен миллионов долларов. Рекордсменами в этом плане стал американский ЛАВВП фирмы Joby Aviation, стоимость разработки которого стремительно приближается к миллиарду долларов. А акции компаний Lilium, Archer и китайский Ehang на сумму в сотни миллионов долларов размещены на Нью-Йоркской бирже.
В создание революционных транспортных систем на основе летающего автомобиля инвестируют средства авиационные, автомобильные и IT-компании, включая Роллс-Ройс, Эрбас, Боинг, Ауди, Тойоту, Убер, Озон, а также (куда же без него) Илон Маск. При этом, несмотря на обещанные близкие сроки реализации, ни один из этих проектов пока не привел к появлению хотя бы мелкосерийных пассажирских вертикалок (за исключением E-Hang, но это отдельная история). Тем не менее, спрос на ещё не прошедшие испытания аппараты, причем в условиях отсутствия технической и правовой инфраструктуры, приобретает ажиотажный характер.
Стоит особо отметить, что, в отличие от бесшумных, компактных и скоростных летающих машин, показанные в кинофильмах «Пятый элемент» и «Назад в будущее», существующие прототипы летают неважно. При этом от идеи перемещения летающего автомобиля по дорогам общего пользования разработчики давно отказались, предпочитая решения в виде посадочных площадок на крышах, паркингах и вообще в пешей доступности от дверей и общественных транспортных хабов. Что логично.
Виртуальных прототипов насчитывается уже пара сотен, а летающих – десятки. Лучшие демонстраторы на электроприводе могут оставаться в воздухе всего на несколько минут больше установленного АП аэронавигационного резерва в 30 минут и перевозить груз в две сотни килограмм примерно на 50 километров со скоростью до 200 километров в час*. Впрочем, средние лётные характеристики гораздо скромнее. Их совершенно недостаточно для успеха, поскольку другие виды персонального транспорта, в том числе, автомобильного, продолжают кардинально развиваться. Так, беспилотные электромобили могут повлечь за собой отказ от владения автомобилем обычным. Сейчас это, конечно, кажется невероятным. Так или иначе, возникает вопрос о целесообразности разработки тех категорий летающих автомобилей, которые не обеспечат существенных преимуществ в удобстве, скорости и дальности передвижений по сравнению с уже существующим беспилотным транспортом.
Горькая правда заключается в том, что для вертикального взлёта летающего автомобиля требуется удельная мощность не менее 500 Вт на килограмм взлётной массы, что заметно выше, нежели аналогичные показатели у вертолётов и самолетов, 300 и 150 ватт на килограмм, соответственно. Лучшие современные электромоторы имеют удельные характеристики, сопоставимые с авиационными турбинами и современными поршневыми двигателями. Однако дальность и скорость определяется запасом энергии на борту, а в этом отношении углеводородному топливу нет альтернативы.
Типовые литий-ионные электрические батареи имеют плотность энергии примерно в 50..100 раз меньше, чем ископаемое топливо **. Энергетическая плотность даже самых лучших аккумуляторов в 40 раз ниже по сравнению с углеводородным топливом. То есть, для сохранения лётных характеристик, потребуется, даже с учётом более высокого кпд электротяги, примерно в 25 раз увеличить массу энергоносителя. Если поверить разработчикам аккумуляторов, которые давно обещают повысить удельную энергию до уровня 300 Вт • ч на килограмм, то по насыщенности энергией они все равно останутся в 30 раз ниже, чем соответствующие показатели углеводородного топлива ***.
Так стоит ли всё же надеяться на появление значительно более ёмких аккумуляторов? От прямого ответа представители соответствующих коллективов обычно уходят. И понятно, почему. Отметим, кстати, что накопители электроэнергии появились в 1858 году, то есть раньше поршневых двигателей, так что времени на исследования было достаточно. К сожалению, имеются фундаментальные физические причины, по которым электробатареи не могут сравниться с углеводородами по показателям плотности энергии. Заряды, дающие ток, высвобождаются в результате изменения расстояний между атомами анода при перестроении его кристаллической решётки. За «упаковку» атомов отвечают хорошо изученные когезионные, формационные и гиббсовские силы. Самые плотные решётки обеспечивает применение лития, потому что электронов у него мало, а значит и радиус атома невелик. В связи с этим, работы в области создания перспективных батарей направлены на поиск устойчивых к циклическим химическим реакциям соединений именно этого химического элемента. Несколько снизить массу, теоретически, может замена внутреннего электролита кислородом воздуха, но при этом суммарный вес системы подачи горячего воздуха, сжатого до давления в сотни атмосфер, нивелирует выигрыш. В общем, тут у нас очередной dead end, хотя жулики исправно продолжают навешивать инвесторам лапшу.
Читатели, внимательно следящие за научно-популярными публикациями, имеют право задать вопрос: «А как же нано- и прочие супер-пупер-технологии?»
Отвечаем: никак! Инженерный анализ показывает, что в нашем случае бесперспективны все анонсируемые альтернативные решения по замене углеводородных топлив в авиации. Не помогут ни аккумуляторы с двумерным графеновым плёночным анодом, ни «алмазные батареи», ни супермаховики, а также гибридные установки, системы на основе топливных ячеек, сжатого или сжиженного газа, а также все способы использования водородного топлива. Подобные носители энергии не вписываются в ограничения или уступают по параметрам удельной массы, сложности и цене соответствующих систем двигателям внутреннего сгорания на основе углеводородного топлива. Топлива, в котором, на минуточку, используется потенциал самого прочного в природе химического сцепления атомов углерода между собой. Соединения настолько прочного, что только оно способно образовать видимую невооружённым глазом гигантскую молекулу алмаза.
Возможно, когда-нибудь, в отдалённом будущем, в качестве источника энергии для летающего автомобиля можно будет использовать атомную энергию или супермаховик на основе соединений углерода, но сегодняшние технологии не позволяют использовать данные варианты энергоустановок. В обозримой перспективе летающие автомобили могут оснащаться только двигателями внутреннего сгорания – поршневыми и газотурбинными. Собственно говоря, подтверждение этому мы видим на примере наиболее совершенных военных беспилотников.
Но как, в таком случае, решить проблему влияния на экологию?
Вообще говоря, не бывает «чистой энергии»****, особенно применительно к транспорту. Однако, честные расчеты показывают, что углеродный след электромобиля, самолёта и традиционного автомобиля почти одинаков. Он составляет величину 120 -130 грамм СО2 на пассажиро-километр.
Следует, видимо, пояснить, почему современные самолёты имеют достаточно низкую эмиссию углерода. Причина в том, что полёт вне плотных слоёв атмосферы не только экономит топливо, но и позволяет удвоить скорость. Любопытно отметить, что "первооткрывателями" этого явления можно считать перелётных птиц, которые забираются на высоту до 11 километров над уровнем моря.
Надежды сделать "безвредный" автомобиль изначально несбыточны. Системное рассмотрение данной проблемы показывает, что летающий автомобиль может даже снизить вредное воздействие на среду обитания человека. Исследования показывают, что экологическое давление системы транспортных средств на электроприводе, в совокупности, весомее, чем у современных двигателей внутреннего сгорания (см, например, https://vc.ru/u/4-filipp-koncarenko/162586-issledovanie-volvo-benzinovaya-mashina-ekologichnee-elektrokara). Таким образом, данная проблема может быть решена путём формирования благоприятного общественного мнения на основе фактов, в противовес необоснованным фобиям.
И всё же, почему мы не наблюдаем летающих автомобилей?
Если обозначить наиболее важное условие появления персонального летательного аппарата одним словом, то это слово будет «автопилот». Системы автоматизации управления, обеспечивающие выполнение всего цикла полёта, от запуска до посадки (или попадания в цель, как у крылатых ракет), появились в 70-х годах. Однако доступные решения в области автоматического управления, которые могут обеспечить безопасное функционирование сетей беспилотного летающего транспорта, появляются только сейчас. Автопилот становится настолько надежным и доступным, что устанавливать кресло пилота в летающей машине скоро вообще не потребуется. Это приведёт к принципиальным изменениям, позволяющим сделать перемещение «по воздуху» широко доступным.
Одним из основных последствий автоматизации управления будет снижение числа пассажирских мест в летательном аппарате. Летающий автомобиль с одним или двумя пассажирами на борту будет сравним по размерам и шуму с автомобилем и сможет конкурировать с наземным транспортом по показателю топливной эффективности и стоимости пассажиро-километра.
Суммируя, можно говорить о том, что для появления системы персональных авиаперевозок потребуется решить следующие задачи:
1. Полностью автоматизировать его управление.
2. Разработать кинематику убираемого в крейсерском полете подъёмного ротора.
3. Обеспечить возможность выполнения полёта вне плотных слоёв атмосферы.
4. Создать надёжную и лёгкую трансмиссию.
5. Адаптировать современные тепловые двигатели с высокими удельными характеристиками.
6. Создать инфраструктуру персонального авиатранспорта вертикального взлёта и посадки.
7. Сформировать общественное мнение и правовые основы применения «летающих автомобилей».
Существующие технологии настолько развиты, что уже сегодня могут воплотиться в летающую машину, которая будет способна приземляться на площадке размером в десяток метров, летать на дальность примерно в тысячу километров со скоростями, характерными для гражданских реактивных самолётов. А как только такая машина поднимется в небо, решение комплекса инвестиционных, производственных, инфраструктурных, правовых и организационных вопросов не займет много времени. Вопрос только в том, когда это случится.
* «электрические батареи, позволяют обеспечить авиаперелёт до четырёх пассажиров на дальность 25-60 миль со скоростью 150 узлов в течение 25 минут или около того.» (Are Batteries Truly Enough to Power eVTOLs?)
** What's the highest theoretical energy density for a chemical battery?
*** https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201600051
**** https://www.aps.org/publications/apsnews/201208/backpage.cfm
Быть или не быть?
Уровень развития цивилизации и мобильность людей тесно взаимосвязаны. Об этом говорил ещё незабвенный Остап Бендер, предлагавший «ударить автопробегом по отсталости и бездорожью». Однако, казавшееся безудержным развитие персональных средств передвижения упёрлось в ряд ограничений. Дороги стали источником половины всех бед, а пресловутый «человеческий фактор» - основной причиной аварий на транспорте. Позже выяснилось, что пробки могут затыкать не только бутылки, а главным источником загрязнения окружающей нас среды стал двигатель внутреннего сгорания средств передвижения.
Но прогресс на стоял на месте. Во второй половине 20 века появились вертолёты. Казалось бы, чем это не «летающий автомобиль»? Но восторги со временем поутихли, так как слишком высокая стоимость пассажиро-километра в сочетании с ограниченными лётно-техническими данными винтокрылых аппаратов сузили сферу их применения. В большинстве случаев вертолёт – это недостаточно быстро, недалеко, дорого, шумно, да ещё и трясёт. Причины этого связаны с известной специалистам проблемой косого обдува несущего ротора. Обсуждение данного явления снизит читабельность материала, поэтому мы его оставим для самостоятельной проработки.
Надежды на возрождение нового типа летающего автомобиля возникли в начале третьего тысячелетия. Правильно было бы называть его персональным конвертопланом или, скажем, вариопланом. Впрочем, было бы изделие..
Ввиду бурно идущего процесса распространения электрических квадрокоптеров, стартовавшего, кстати, совсем недавно – в 2006 году – у народонаселения возникло ощущения приближения транспортной революции, воплощающей давнюю мечту о летающем автомобиле. Электрокоптеры быстро заполняют небо. Сегодня их применяют и для видеосъёмки, и для авиахимработ, и для доставки пиццы. Они стали не только популярной детской игрушкой, но и эффективными боевыми дронами. В Китае на электро-квадрокоптерах уже поднимают в воздух туристов. Казалось бы, до полноценного летающего автомобиля остался один шаг.. Но пока что обещанные многочисленными разработчиками сроки его появления «через два-три года» постоянно отодвигаются.
Вообще говоря, всякие "овраги" часто сдерживали воплощение в практику самых желанных и многообещающих проектов, удаляющихся от нас, наподобие горизонта. Вспомнить, хотя бы, анабиоз, машинный перевод, бессмертие и термоядерный синтез. Такая же судьба раз за разом постигала летающие автомобили. Проблема их создания оказалась гораздо серьёзнее, чем казалось поначалу.
Если не считать вертолётов, то единственный, на сегодня, серийный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой – это печально известный военный конвертоплан Боинг V22 Osprey. Его испытания сопровождалась гибелью 42 человек, а также многократным превышением бюджета в течение рекордного по продолжительности 30-летнего (!) периода разработки. Одна из главных причин - применение порочной концепции двухроторного конвертоплана. Есть ещё проблема трансмиссии, неубираемых переразмеренных для крейсера роторов, а также увеличенная сверх необходимого размерность ЛА. По сути, тут мы видим те же проблемы, что и у тупиковой программы американского Шаттла. Тихие голоса специалистов всегда плохо различимы на фоне громкой презентации дорогостоящего, но бесперспективного проекта.
Об провальности двухроторной схемы говорит и тот факт, что работы специалистов Боинга в сотрудничестве с вертолётостроительной фирмой Агуста над гражданским летательным аппаратом аналогичной схемы, AW-609, идут по такому же неблагоприятному сценарию. Несмотря на 60 полученных заказов, запланированные к 2018 году сертификация и начало его серийного производства перенесены на неопределённый срок после катастрофы в 2015 году.
Тем не менее, ожидания по поводу летающих автомобилей продолжают расти. Компьютерные презентации сотен вертикально взлетающих и уносящихся в голубую даль виртуальных аппаратов завораживают инвесторов. Сегодня уже более 20 авангардных проектов летающих машин вертикального взлёта получили финансовую поддержку в размере десятков и сотен миллионов долларов. Рекордсменами в этом плане стал американский ЛАВВП фирмы Joby Aviation, стоимость разработки которого стремительно приближается к миллиарду долларов. А акции компаний Lilium, Archer и китайский Ehang на сумму в сотни миллионов долларов размещены на Нью-Йоркской бирже.
В создание революционных транспортных систем на основе летающего автомобиля инвестируют средства авиационные, автомобильные и IT-компании, включая Роллс-Ройс, Эрбас, Боинг, Ауди, Тойоту, Убер, Озон, а также (куда же без него) Илон Маск. При этом, несмотря на обещанные близкие сроки реализации, ни один из этих проектов пока не привел к появлению хотя бы мелкосерийных пассажирских вертикалок (за исключением E-Hang, но это отдельная история). Тем не менее, спрос на ещё не прошедшие испытания аппараты, причем в условиях отсутствия технической и правовой инфраструктуры, приобретает ажиотажный характер.
Стоит особо отметить, что, в отличие от бесшумных, компактных и скоростных летающих машин, показанные в кинофильмах «Пятый элемент» и «Назад в будущее», существующие прототипы летают неважно. При этом от идеи перемещения летающего автомобиля по дорогам общего пользования разработчики давно отказались, предпочитая решения в виде посадочных площадок на крышах, паркингах и вообще в пешей доступности от дверей и общественных транспортных хабов. Что логично.
Виртуальных прототипов насчитывается уже пара сотен, а летающих – десятки. Лучшие демонстраторы на электроприводе могут оставаться в воздухе всего на несколько минут больше установленного АП аэронавигационного резерва в 30 минут и перевозить груз в две сотни килограмм примерно на 50 километров со скоростью до 200 километров в час*. Впрочем, средние лётные характеристики гораздо скромнее. Их совершенно недостаточно для успеха, поскольку другие виды персонального транспорта, в том числе, автомобильного, продолжают кардинально развиваться. Так, беспилотные электромобили могут повлечь за собой отказ от владения автомобилем обычным. Сейчас это, конечно, кажется невероятным. Так или иначе, возникает вопрос о целесообразности разработки тех категорий летающих автомобилей, которые не обеспечат существенных преимуществ в удобстве, скорости и дальности передвижений по сравнению с уже существующим беспилотным транспортом.
Горькая правда заключается в том, что для вертикального взлёта летающего автомобиля требуется удельная мощность не менее 500 Вт на килограмм взлётной массы, что заметно выше, нежели аналогичные показатели у вертолётов и самолетов, 300 и 150 ватт на килограмм, соответственно. Лучшие современные электромоторы имеют удельные характеристики, сопоставимые с авиационными турбинами и современными поршневыми двигателями. Однако дальность и скорость определяется запасом энергии на борту, а в этом отношении углеводородному топливу нет альтернативы.
Типовые литий-ионные электрические батареи имеют плотность энергии примерно в 50..100 раз меньше, чем ископаемое топливо **. Энергетическая плотность даже самых лучших аккумуляторов в 40 раз ниже по сравнению с углеводородным топливом. То есть, для сохранения лётных характеристик, потребуется, даже с учётом более высокого кпд электротяги, примерно в 25 раз увеличить массу энергоносителя. Если поверить разработчикам аккумуляторов, которые давно обещают повысить удельную энергию до уровня 300 Вт • ч на килограмм, то по насыщенности энергией они все равно останутся в 30 раз ниже, чем соответствующие показатели углеводородного топлива ***.
Так стоит ли всё же надеяться на появление значительно более ёмких аккумуляторов? От прямого ответа представители соответствующих коллективов обычно уходят. И понятно, почему. Отметим, кстати, что накопители электроэнергии появились в 1858 году, то есть раньше поршневых двигателей, так что времени на исследования было достаточно. К сожалению, имеются фундаментальные физические причины, по которым электробатареи не могут сравниться с углеводородами по показателям плотности энергии. Заряды, дающие ток, высвобождаются в результате изменения расстояний между атомами анода при перестроении его кристаллической решётки. За «упаковку» атомов отвечают хорошо изученные когезионные, формационные и гиббсовские силы. Самые плотные решётки обеспечивает применение лития, потому что электронов у него мало, а значит и радиус атома невелик. В связи с этим, работы в области создания перспективных батарей направлены на поиск устойчивых к циклическим химическим реакциям соединений именно этого химического элемента. Несколько снизить массу, теоретически, может замена внутреннего электролита кислородом воздуха, но при этом суммарный вес системы подачи горячего воздуха, сжатого до давления в сотни атмосфер, нивелирует выигрыш. В общем, тут у нас очередной dead end, хотя жулики исправно продолжают навешивать инвесторам лапшу.
Читатели, внимательно следящие за научно-популярными публикациями, имеют право задать вопрос: «А как же нано- и прочие супер-пупер-технологии?»
Отвечаем: никак! Инженерный анализ показывает, что в нашем случае бесперспективны все анонсируемые альтернативные решения по замене углеводородных топлив в авиации. Не помогут ни аккумуляторы с двумерным графеновым плёночным анодом, ни «алмазные батареи», ни супермаховики, а также гибридные установки, системы на основе топливных ячеек, сжатого или сжиженного газа, а также все способы использования водородного топлива. Подобные носители энергии не вписываются в ограничения или уступают по параметрам удельной массы, сложности и цене соответствующих систем двигателям внутреннего сгорания на основе углеводородного топлива. Топлива, в котором, на минуточку, используется потенциал самого прочного в природе химического сцепления атомов углерода между собой. Соединения настолько прочного, что только оно способно образовать видимую невооружённым глазом гигантскую молекулу алмаза.
Возможно, когда-нибудь, в отдалённом будущем, в качестве источника энергии для летающего автомобиля можно будет использовать атомную энергию или супермаховик на основе соединений углерода, но сегодняшние технологии не позволяют использовать данные варианты энергоустановок. В обозримой перспективе летающие автомобили могут оснащаться только двигателями внутреннего сгорания – поршневыми и газотурбинными. Собственно говоря, подтверждение этому мы видим на примере наиболее совершенных военных беспилотников.
Но как, в таком случае, решить проблему влияния на экологию?
Вообще говоря, не бывает «чистой энергии»****, особенно применительно к транспорту. Однако, честные расчеты показывают, что углеродный след электромобиля, самолёта и традиционного автомобиля почти одинаков. Он составляет величину 120 -130 грамм СО2 на пассажиро-километр.
Следует, видимо, пояснить, почему современные самолёты имеют достаточно низкую эмиссию углерода. Причина в том, что полёт вне плотных слоёв атмосферы не только экономит топливо, но и позволяет удвоить скорость. Любопытно отметить, что "первооткрывателями" этого явления можно считать перелётных птиц, которые забираются на высоту до 11 километров над уровнем моря.
Надежды сделать "безвредный" автомобиль изначально несбыточны. Системное рассмотрение данной проблемы показывает, что летающий автомобиль может даже снизить вредное воздействие на среду обитания человека. Исследования показывают, что экологическое давление системы транспортных средств на электроприводе, в совокупности, весомее, чем у современных двигателей внутреннего сгорания (см, например, https://vc.ru/u/4-filipp-koncarenko/162586-issledovanie-volvo-benzinovaya-mashina-ekologichnee-elektrokara). Таким образом, данная проблема может быть решена путём формирования благоприятного общественного мнения на основе фактов, в противовес необоснованным фобиям.
И всё же, почему мы не наблюдаем летающих автомобилей?
Если обозначить наиболее важное условие появления персонального летательного аппарата одним словом, то это слово будет «автопилот». Системы автоматизации управления, обеспечивающие выполнение всего цикла полёта, от запуска до посадки (или попадания в цель, как у крылатых ракет), появились в 70-х годах. Однако доступные решения в области автоматического управления, которые могут обеспечить безопасное функционирование сетей беспилотного летающего транспорта, появляются только сейчас. Автопилот становится настолько надежным и доступным, что устанавливать кресло пилота в летающей машине скоро вообще не потребуется. Это приведёт к принципиальным изменениям, позволяющим сделать перемещение «по воздуху» широко доступным.
Одним из основных последствий автоматизации управления будет снижение числа пассажирских мест в летательном аппарате. Летающий автомобиль с одним или двумя пассажирами на борту будет сравним по размерам и шуму с автомобилем и сможет конкурировать с наземным транспортом по показателю топливной эффективности и стоимости пассажиро-километра.
Суммируя, можно говорить о том, что для появления системы персональных авиаперевозок потребуется решить следующие задачи:
1. Полностью автоматизировать его управление.
2. Разработать кинематику убираемого в крейсерском полете подъёмного ротора.
3. Обеспечить возможность выполнения полёта вне плотных слоёв атмосферы.
4. Создать надёжную и лёгкую трансмиссию.
5. Адаптировать современные тепловые двигатели с высокими удельными характеристиками.
6. Создать инфраструктуру персонального авиатранспорта вертикального взлёта и посадки.
7. Сформировать общественное мнение и правовые основы применения «летающих автомобилей».
Существующие технологии настолько развиты, что уже сегодня могут воплотиться в летающую машину, которая будет способна приземляться на площадке размером в десяток метров, летать на дальность примерно в тысячу километров со скоростями, характерными для гражданских реактивных самолётов. А как только такая машина поднимется в небо, решение комплекса инвестиционных, производственных, инфраструктурных, правовых и организационных вопросов не займет много времени. Вопрос только в том, когда это случится.
* «электрические батареи, позволяют обеспечить авиаперелёт до четырёх пассажиров на дальность 25-60 миль со скоростью 150 узлов в течение 25 минут или около того.» (Are Batteries Truly Enough to Power eVTOLs?)
** What's the highest theoretical energy density for a chemical battery?
*** https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201600051
**** https://www.aps.org/publications/apsnews/201208/backpage.cfm
Вариолёт
Новичок
Lilium - пример необычной, но тупиковой аэродинамической схемы и силовой установки.
1) Развитая смачиваемая поверхность мотогондол снижает качество планера на крейсере (минимальное сопротивление было бы при одном большом вентиляторе в годноле вместо множества маленьких);
2) Большая площадь внутренних поверхностей лопаточной машины оправдана только в ГТД, где дополнительное трение преобразуется в нагрев рабочего тела и, таким образом, не приводит к снижению общего кпд;
3) Чем выше скорость струи, тем меньше удельная тяга, что критически снижает эффективность режима висения;
4) Удельные характеристики малых электровентиляторов и ГТД в разы хуже движетелей оптимального размера.
В общем, удивительно, что кто-то в это верит и, тем более, платит. Хотя и вечные двигатели до сих пор изобретают.
1) Развитая смачиваемая поверхность мотогондол снижает качество планера на крейсере (минимальное сопротивление было бы при одном большом вентиляторе в годноле вместо множества маленьких);
2) Большая площадь внутренних поверхностей лопаточной машины оправдана только в ГТД, где дополнительное трение преобразуется в нагрев рабочего тела и, таким образом, не приводит к снижению общего кпд;
3) Чем выше скорость струи, тем меньше удельная тяга, что критически снижает эффективность режима висения;
4) Удельные характеристики малых электровентиляторов и ГТД в разы хуже движетелей оптимального размера.
В общем, удивительно, что кто-то в это верит и, тем более, платит. Хотя и вечные двигатели до сих пор изобретают.