Такси с вертикальным взлетом. Кто уже в небе и как это работает

Одним из свежих трендов нового десятилетия обещает стать аэротакси. Сразу подчеркнем: это не просто новый вид транспорта, хотя это тоже весьма важно. Аэротакси — это высокая технология двойного назначения: гражданского и военного. Она незаменима во всех случаях, когда необходимо обеспечить вертикальные взлет и посадку в обычных городских условиях, на пересеченной местности или на поле боя, чтобы доставить пассажира или груз к месту назначения.

Конечно, это недешево, однако вопрос цены отходит на второй план, когда речь идет о возможности быстро доставить больного или раненого в больницу или госпиталь. Именно поэтому первыми заказчиками этого сервиса стали спасательные и медицинские службы (гражданские и военные). В последний год мощный толчок развитию и внедрению технологии аэротакси дали срочные запросы медицины в условиях пандемии.

В нашем обзоре мы представим несколько самых интересных технологических решений.

18-моторный VoloCity

Начнем с немецкой компании Volocopter. Это первый и пока что единственный в мире производитель летательных аппаратов с электрическим вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL), который получил лицензию Агентства авиационной безопасности Евросоюза (EASA). Сейчас Volocopter находится в процессе получения сертификата EASA для своих аэротакси VoloCity. Кроме того, в январе компания получила разрешение на проведение сертификации VoloCity от Федеральной авиационной администрации (FAA) США. Также компания предпринимает аналогичные усилия в странах Азии. Уже через два-три года Volocopter планирует начать предоставлять услуги как в Европе, так и в США, Сингапуре, Японии.

Разработчики далеко ушли от традиционных вертолетов. Над корпусом VoloCity возвышается кольцевая рама диаметром 9,3 м, на которой размещены 18 воздушных винтов. Такая конструкция обеспечивает низкий уровень шума. На расстоянии 75 м аппарат звучит тише, чем самый маленький обычный вертолет на расстоянии 0,5 км.

18 электромоторов питаются девятью аккумуляторными батареями. Этого хватает, чтобы перевезти двух пассажиров с ручной кладью на расстояние до 35 км со скоростью до 110 км/ч. На замену батарей требуется пять минут. Поэтому после приземления VoloCity может быть подготовлен к новому полету в считанные минуты.

Как уверяют разработчики, VoloCity не может сломаться в полете. Аппарат имеет несколько резервных систем, которые включают роторы, электродвигатели, батареи, авионику и дисплей. Современные вспомогательные системы и более 100 микропроцессоров обеспечивают VoloCity превосходную стабильность и управляемость. Управление высотой, балансом и приземлением можно интуитивно осуществлять с помощью джойстика.

В 2011 г. Volocopter осуществила первый в истории полет полностью электрического мультикоптера с экипажем. С тех пор компания насчитала уже более 1000 испытательных полетов своих аппаратов.

В октябре прошлого года немецкая некоммерческая спасательная служба ADAC Luftrettung сообщила о результатах масштабного исследования, которое показало перспективность VoloCity для неотложной медицинской помощи. Более того, в декабре ADAC заказала себе парочку VoloCity для эксплуатационных испытаний.

А в марте Volocopter сообщила о привлечении 200 млн евро дополнительного капитала от ряда мощных инвестиционных фондов. Ее общий объем привлеченных инвестиций достиг 322 млн евро.

Военный "Гекса"

18-моторная компоновка может показаться странной, но еще более поразительно то, что к очень похожему решению пришли разработчики аэротранспортного средства "Гекса" для американских военно-воздушных сил. Этот летательный аппарат имеет фюзеляж яйцевидной формы. Он закреплен на четырех поплавках по периметру, которые позволяют ему приземляться на воду. Сверху находится сеть из 18 электродвигателей, расположенных по шестиугольной схеме, похожей на соты. Отсюда и название (гекса в переводе с древнегреческого значит шесть).

В феврале прошлого года ВВС США запустили программу Agility Prime с целью ускорить развитие технологий eVTOL и с тех пор начали сотрудничество с шестью компаниями в качестве потенциальных партнеров. Одна из этих компаний, Lift Aircraft, и предложила аппарат "Гекса".

В марте этого года американские летчики провели испытания, в ходе которых научились транспортировать аппараты "Гекса" с помощью военных грузовых самолетов. В мае ВВС США повторят этот процесс в рамках учений Bushwhacker, когда военные попробуют использовать аэромобили для выполнения военных задач, включая спасение войск, доставку грузов и проведение проверок безопасности над аэродромом.

Подчеркнем, что "Гекса" — это только один из проектов по программе Agility Prime, заинтересовавших американских военных. Разнообразные eVTOL-аппараты могут стать ключевыми для ВВС США, поскольку они позволяют действовать вдали от больших аэродромов. Как отмечают Defense News, в случае войны между США и Россией или Китаем основные оперативные базы американцев в Европе или Азиатско-Тихоокеанском регионе могут быть выведены из строя вражескими ударами. В ответ ВВС США надеются перейти к рассредоточенному стилю боевых действий. Юркие eVTOL-аппараты, способные приземляться без взлетно-посадочной полосы, могут использоваться для переброски войск и грузов, а также в качестве платформы для кризисного реагирования, передают Defense News мнение американских военных.

Компактный CityHawk

Совсем другую технологию разрабатывает израильская компания Urban Aeronautics. Ее аэротакси CityHawk будет компактным летательным аппаратом с шестью посадочными местами в кабине, одно из которых займет пилот. Над машиной нет никаких пропеллеров — все упрятано внутрь. Силовая установка — два компактных газотурбинных двигателя, которые приводят в движение два двухвинтовых импеллера спереди и сзади фюзеляжа.

Основным достоинством этого транспорта должна стать компактность. CityHawk разрабатывается с условием максимальной ширины не более 2,5 м. При длине около 8 м он займет на земле не больше места, чем небольшой автобус или грузовик. Таким образом, спектр доступных взлетно-посадочных площадок для этого аэротакси становится максимально большим.

В январе Urban Aeronautics заключила контракт с американской некоммерческой службой санитарной авиации Hatzolah Air. В ближайшие годы израильская компания должна будет создать специальную модификацию CityHawk, предназначенную для эвакуации больных. Предварительный заказ от Hatzolah Air включает четыре "летающие скорые помощи", однако точные даты поставки пока неизвестны. Специалисты Urban Aeronautics оценивают срок разработки в три–пять лет. За такое доверие к перспективному проекту Hatzolah Air получит не только летательные аппараты, но и право быть их дистрибьютором на территории США.

В Urban Aeronautics давно рассматривали экстренную медицинскую помощь в качестве одного из приоритетных направлений применения своего детища. Компактность CityHawk становится ключевым конкурентным преимуществом для санитарной авиации. "Летающая скорая помощь" сможет эвакуировать пациента практически из любой точки. Тогда как вертолету придется искать подходящую площадку и дожидаться пока больного туда доставят.

Вполне вероятно, что вместо газотурбинной установки на CityHawk появится водородная. Четыре электродвигателя — по одному на каждый винт для надежности — будут приводиться в действие за счет вырабатываемой в топливных элементах энергии. По крайней мере, последние концепты аэротакси на официальном сайте демонстрируют именно такую компоновку.

Аэротакси CityHawk, на базе которого будет создана санитарная модификация, еще ни разу не поднималось в воздух. Но у инвесторов есть основания надеяться на успех новой разработки Urban Aeronautics. Израильская компания уже почти 20 лет активно разрабатывает различные дроны вертикального взлета и посадки для военных. Прототипом CityHawk служит беспилотник Cormorant, уже не раз доказавший свою высокую мобильность и широкий функционал.

Беспилотная Cora

Оригинальный способ разделить вертикальное и горизонтальное движения придумала американская компания Wisk — совместное предприятие мощных корпораций Boeing и Kitty Hawk. Электрическое аэротакси Cora собрано по схеме двухбалочного самолета с низким расположением крыла и П-образным хвостовым оперением. Аппарат оснащен 12 несущими винтами (они обеспечивают вертикальный взлет и посадку) и одним толкающим винтом (для горизонтального полета).

Cora получила систему управления с тройным резервированием, которая позволяет проводить полеты аэротакси как под управлением пилота, так и в полностью беспилотном режиме. Кроме того, аппарат имеет парашютную систему аварийной посадки.

Длина аэротакси составляет 6,4 м, а размах крыла — 10,9 м. Дальность полета машины, рассчитанной на двух пассажиров, составляет 40 км, скорость — до 160 км/ч.

Этот аппарат разрабатывается с начала 2010-х, его летные испытания проводятся с весны 2018 г. Cora имеет сертификат экспериментальной летной годности от FAA США и Управления гражданской авиации Новой Зеландии. В феврале 2020 г. Wisk заключила соглашение с правительством Новой Зеландии. И уже во второй половине 2021 г. Wisk приступит к испытаниям пассажирских перевозок в новозеландском регионе Кентербери.

Реактивный Lilium Jet

Конечно, мечты аэротаксистов не ограничиваются дистанциями в десятки километров. Реактивную машину для междугородних перелетов придумал немецкий разработчик eVTOL-аппаратов Lilium. В марте он представил аэротакси Lilium Jet, имеющее отсеки для пилота, шести пассажиров и багажа. Дальность перелета — до 250 км, скорость — до 280 км/ч, высота полета — до 3 км.

Ключевая особенность аппарата — запатентованная технология Ducted Electric Vectored Thrust. Она управляет подвижными электрореактивными двигателями, чтобы обеспечить вертикальный взлет, горизонтальный полет и затем вертикальную посадку.

Lilium уже подала заявки на сертификацию аппарата в FAA США и в EASA и планирует запуск коммерческой деятельности в 2024 г. К тому времени должно быть завершено строительство завода в Мюнхене и налажено серийное производство Lilium Jet.

Компания намерена развернуть сервис в Германии и параллельно осваивать США, начав запуск сервиса в штате Флорида. Там уже подтверждено 14 площадок для портов, которые будут построены и эксплуатироваться партнерами Lilium по инфраструктуре.

Одновременно с презентацией Lilium Jet компания Lilium объявила о своем слиянии с американской корпорацией Qell Acquisition, основанной бывшим президентом General Motors North America Барри Энглом. Теперь Lilium оценивается в $3,3 млрд, а Энгл вошел в ее совет директоров.

Двухступенчатый Talyn

Самое смелое решение предложил американский стартап Talyn Air, основанный бывшими инженерами SpaceX Джейми Галлом и Эваном Макейси, которые участвовали в создании ракеты-носителя Falcon 9. Они придумали разделить аэротакси на две ступени: стартовую с вертикальными взлетом и посадкой и транспортную с горизонтальным полетом. Их аппарат перспективен не только для гражданских пассажирских перевозок, но и для военных.

В обычных eVTOL-аппаратах наибольший расход энергии, запасенной в аккумуляторах, расходуется во время взлета и посадки при пиковом потреблении электродвигателями. Разработчики из Talyn Air предложили создать беспилотную стартовую ступень аэротакси, которая будет отвечать за вертикальные взлет и посадку, а также начальный разгон транспортной ступени для устойчивого горизонтального полета. Она получит механизм автоматического разделения и стыковки с транспортной ступенью, которая сможет перевозить грузы и пассажиров массой до 450 кг на расстояние до 560 км со скоростью 330 км/ч.

Предполагается, что аэротакси будет совершать вертикальный взлет с помощью первой ступени. После взлета и набора высоты стартовая ступень будет переходить в горизонтальный полет, обеспечивая необходимую скорость для транспортной ступени. Затем транспортная ступень будет отделяться от стартовой и продолжать полет к точке назначения, а стартовая ступень — вернется на взлетную площадку. При подлете к точке назначения самолет будет встречать другая стартовая ступень, с которой тот автоматически состыкуется в воздухе. Затем обе ступени аэротакси совершат вертикальную посадку.

Talyn Air уже провела летные испытания небольших прототипов двухступенчатого аэротакси. Компания также получила контракты ВМС и ВВС США на разработку и сборку демонстраторов перспективного летательного аппарата. Работы по этим контрактам должны быть завершены до конца 2022 г.

Если вспомнить, как буквально за считанные годы преобразился рынок космических полетов благодаря SpaceX и ракете Falcon 9, то задумка Talyn Air уже не кажется фантастической.