Таксі з вертикальним зльотом. Хто вже в небі і як це працює

Одним зі свіжих трендів нового десятиліття обіцяє стати аеротаксі. Відразу підкреслимо: це не просто новий вид транспорту, хоча це теж дуже важливо. Аеротаксі — це висока технологія подвійного призначення: цивільного і військового. Вона незамінна в усіх випадках, коли необхідно забезпечити вертикальні зліт і посадку в звичайних міських умовах, на пересіченій місцевості або на полі бою, щоб доставити пасажира або вантаж до місця призначення.

Звичайно, це недешево, проте питання ціни відходить на другий план, коли мова йде про можливості швидкої доставки хворого або пораненого до лікарні або госпіталь. Саме тому першими замовниками цього сервісу стали рятувальні та медичні служби (цивільні та військові). В останній рік потужний поштовх розвитку і впровадження технології аеротаксі дали термінові запити медицини в умовах пандемії.

У нашому огляді ми представимо декілька найцікавіших технологічних рішень.

18-моторний VoloCity

Почнемо з німецької компанії Volocopter. Це перший і поки що єдиний в світі виробник літальних апаратів з електричним вертикальним зльотом і посадкою (eVTOL), який отримав ліцензію Агентства авіаційної безпеки Євросоюзу (EASA). Зараз Volocopter знаходиться в процесі отримання сертифікату EASA для своїх аеротаксі VoloCity. Крім того, в січні компанія отримала дозвіл на проведення сертифікації VoloCity від Федеральної авіаційної адміністрації (FAA) США. Також компанія робить аналогічні зусилля в країнах Азії. Уже через два-три роки Volocopter планує почати надавати послуги як в Європі, так і в США, Сінгапурі, Японії.

Розробники далеко пішли від традиційних вертольотів. Над корпусом VoloCity височить кільцева рама діаметром 9,3 м, на якій розміщені 18 повітряних гвинтів. Така конструкція забезпечує низький рівень шуму. На відстані 75 м апарат звучить тихіше, ніж найменший звичайний вертоліт на відстані 0,5 км.

18 електромоторів живляться дев'ятьма акумуляторними батареями. Цього вистачає, щоб перевезти двох пасажирів з ручною поклажею на відстань до 35 км зі швидкістю до 110 км/ч. На заміну батарей потрібно п'ять хвилин. Тому після приземлення VoloCity може бути підготовлений до нового польоту в лічені хвилини.

Як запевняють розробники, VoloCity не може зламатися в польоті. Апарат має кілька резервних систем, що включають ротори, електродвигуни, батареї, авіоніку і дисплей. Сучасні допоміжні системи і понад 100 мікропроцесорів забезпечують VoloCity чудову стабільність і керованість. Управління висотою, балансом і приземленням можна інтуїтивно здійснювати за допомогою джойстика.

У 2011 р. Volocopter здійснила перший в історії політ повністю електричного мультикоптера з екіпажем. З тих пір компанія нарахувала вже понад 1000 випробувальних польотів своїх апаратів.

У жовтні минулого року німецька некомерційна рятувальна служба ADAC Luftrettung повідомила про результати масштабного дослідження, яке показало перспективність VoloCity для невідкладної медичної допомоги. Більш того, в грудні ADAC замовила собі парочку VoloCity для експлуатаційних випробувань.

А в березні Volocopter повідомила про залучення 200 млн євро додаткового капіталу від низки потужних інвестиційних фондів. Її загальний обсяг залучених інвестицій досяг 322 млн євро.

Військовий "Гекса"

18-моторна компоновка може здатися дивною, але ще більше вражає те, що до дуже схожих рішень прийшли розробники аеротранспортного засобу "Гекса" для американських військово-повітряних сил. Цей літальний апарат має фюзеляж форми яйця. Він закріплений на чотирьох поплавцях по периметру, які дозволяють йому приземлятися на воду. Зверху знаходиться мережа з 18 електродвигунів, розташованих за шестикутною схемою, яка схожа на стільники. Звідси і назва (гекса в перекладі з давньогрецької означає шість).

У лютому минулого року ВВС США запустили програму Agility Prime з метою прискорити розвиток технологій eVTOL і з тих пір почали співпрацю з шістьма компаніями в якості потенційних партнерів. Одна з цих компаній, Lift Aircraft, і запропонувала апарат "Гекса".

У березні цього року американські льотчики провели випробування, в ході яких навчилися транспортувати апарати "Гекса" за допомогою військових вантажних літаків. У травні ВВС США повторять цей процес у рамках навчань Bushwhacker, коли військові спробують використовувати аеромобілі для виконання військових завдань, включаючи порятунок військ, доставку вантажів і проведення перевірок безпеки над аеродромом.

Підкреслимо, що "Гекса" — це тільки один з проєктів за програмою Agility Prime, що зацікавили американських військових. Різноманітні eVTOL-апарати можуть стати ключовими для ВПС США, оскільки вони дозволяють діяти далеко від великих аеродромів. Як відзначають Defense News, у разі війни між США і Росією або Китаєм основні оперативні бази американців в Європі або Азійсько-Тихоокеанському регіоні можуть бути виведені з ладу ворожими ударами. У відповідь ВПС США сподіваються перейти до розосередження стилю бойових дій. Верткі eVTOL-апарати, що здатні приземлятися без злітно-посадкової смуги, можуть використовуватися для перекидання військ і вантажів, а також в якості платформи для кризового реагування, передають Defense News думку американських військових.

Компактний CityHawk

Зовсім іншу технологію розробляє ізраїльська компанія Urban Aeronautics. Її аеротаксі CityHawk буде компактним літальним апаратом з шістьма посадочними місцями в кабіні, одне з яких займе пілот. Над машиною немає ніяких пропелерів — все сховано в середині. Силова установка — два компактних газотурбінних двигуни, які приводять у рух два двогвинтових імпелери спереду і ззаду фюзеляжу.

Основною перевагою цього транспорту повинна стати компактність. CityHawk розробляється з умовою максимальної ширини не більше 2,5 м. При довжині близько 8 м він займе на землі не більше місця, ніж невеликий автобус або вантажівка. Таким чином, спектр доступних злітно-посадкових майданчиків для цього аеротаксі стає максимально великим.

У січні Urban Aeronautics уклала контракт з американською некомерційною службою санітарної авіації Hatzolah Air. У найближчі роки ізраїльська компанія повинна буде створити спеціальну модифікацію CityHawk, призначену для евакуації хворих. Попереднє замовлення від Hatzolah Air включає чотири "літаючі швидкі допомоги", проте точні дати поставки поки невідомі. Фахівці Urban Aeronautics оцінюють термін розробки в три-п'ять років. За таку довіру до перспективного проєкту Hatzolah Air отримає не тільки літальні апарати, а й право бути їх дистриб'ютором на території США.

В Urban Aeronautics давно розглядали екстрену медичну допомогу в якості одного з пріоритетних напрямків застосування свого дітища. Компактність CityHawk стає ключовою конкурентною перевагою для санітарної авіації. "Літаюча швидка допомога" зможе евакуювати пацієнта практично з будь-якої точки. Тоді як вертольоту доведеться шукати відповідний майданчик і чекати поки хворого туди доставлять.

Цілком ймовірно, що замість газотурбінної установки на CityHawk з'явиться воднева. Чотири електродвигуни — по одному на кожен гвинт для надійності — будуть приводитися в дію за рахунок вироблюваної в паливних елементах енергії. Принаймні, останні концепти аеротаксі на офіційному сайті демонструють саме таку компоновку.

Аеротаксі CityHawk, на базі якого буде створена санітарна модифікація, ще жодного разу не піднімалося в повітря. Але у інвесторів є підстави сподіватися на успіх нової розробки Urban Aeronautics. Ізраїльська компанія вже майже 20 років активно розробляє різні дрони вертикального зльоту і посадки для військових. Прототипом CityHawk служить безпілотник Cormorant, що вже не раз довів свою високу мобільність і широкий функціонал.

Безпілотна Cora

Оригінальний спосіб розділити вертикальну та горизонтальну рухи придумала американська компанія Wisk — спільне підприємство потужних корпорацій Boeing і Kitty Hawk. Електричне аеротаксі Cora зібрано за схемою двобалочного літака з низьким розташуванням крила і П-образним хвостовим оперенням. Апарат оснащений 12 несучими гвинтами (вони забезпечують вертикальний зліт і посадку) та одним штовхающим гвинтом (для горизонтального польоту).

Cora отримала систему управління з потрійним резервуванням, яка дозволяє проводити польоти аеротаксі як під управлінням пілота, так і в повністю безпілотному режимі. Крім того, апарат має парашутну систему аварійної посадки.

Довжина аеротаксі становить 6,4 м, а розмах крила — 10,9 м. Дальність польоту машини, що розрахована на двох пасажирів, становить 40 км, швидкість — до 160 км/ч.

Цей апарат розробляється з початку 2010-х, його льотні випробування проводяться з весни 2018 р. Cora має сертифікат експериментальної льотної придатності від FAA США і Управління цивільної авіації Нової Зеландії. У лютому 2020 р. Wisk уклала угоду з урядом Нової Зеландії. І вже в другій половині 2021 р. Wisk приступить до випробувань пасажирських перевезень у новозеландському регіоні Кентербері.

Реактивний Lilium Jet

Звичайно, мрії аеротаксистів не обмежуються дистанціями в десятки кілометрів. Реактивну машину для міжміських перельотів придумав німецький розробник eVTOL-апаратів Lilium. У березні він представив аеротаксі Lilium Jet, що має відсіки для пілота, шести пасажирів і багажу. Дальність перельоту — до 250 км, швидкість — до 280 км/год, висота польоту — до 3 км.

Ключова особливість апарату — запатентована технологія Ducted Electric Vectored Thrust. Вона управляє рухливими електрореактивними двигунами, щоб забезпечити вертикальний зліт, горизонтальний політ і потім вертикальну посадку.

Lilium вже подала заявки на сертифікацію апарату в FAA США і в EASA і планує запуск комерційної діяльності в 2024 р. До того часу має бути завершено будівництво заводу в Мюнхені і налагоджене серійне виробництво Lilium Jet.

Компанія має намір розгорнути сервіс у Німеччині і паралельно освоювати США, почавши запуск сервісу в штаті Флорида. Там вже підтверджено 14 майданчиків для портів, які будуть побудовані і експлуатуватися партнерами Lilium по інфраструктурі.

Одночасно з презентацією Lilium Jet компанія Lilium оголосила про своє злиття з американською корпорацією Qell Acquisition, заснованої колишнім президентом General Motors North America Баррі Енгл. Тепер Lilium оцінюється в $3,3 млрд, а Енгл увійшов до її ради директорів.

Двоступеневий Talyn

Саме сміливе рішення запропонував американський стартап Talyn Air, заснований колишніми інженерами SpaceX Джеймі Галлом і Еваном Макейсі, які брали участь у створенні ракети-носія Falcon 9. Вони придумали розділити аеротаксі на два ступені: стартовий з вертикальними зльотом і посадкою і транспортний з горизонтальним польотом. Їх апарат перспективний не лише для цивільних пасажирських перевезень, а й для військових.

У звичайних eVTOL-апаратах найбільша витрата енергії, що запасена в акумуляторах, витрачається під час зльоту і посадки при піковому споживанні електродвигунами. Розробники з Talyn Air запропонували створити безпілотний стартовий ступінь аеротаксі, що буде відповідати за вертикальні зліт і посадку, а також початковий розгін транспортного ступеня для сталого горизонтального польоту. Він отримає механізм автоматичного розподілу і стикування з транспортним ступенем, що зможе перевозити вантажі та пасажирів масою до 450 кг на відстань до 560 км зі швидкістю 330 км/год.

Передбачається, що аеротаксі буде здійснювати вертикальний зліт за допомогою першого ступеня. Після зльоту і набору висоти стартовий ступінь буде переходити в горизонтальний політ, забезпечуючи необхідну швидкість для транспортного ступеня. Потім транспортний ступінь буде відділятися від стартового і продовжувати політ до точки призначення, а стартовий ступінь — повернеться на злітну площадку. При підльоті до точки призначення літак буде зустрічати інший стартовий ступінь, з якого той автоматично стикується в повітрі. Потім обидва ступені аеротаксі здійснять вертикальну посадку.

Talyn Air вже провела льотні випробування невеликих прототипів двоступеневого аеротаксі. Компанія також отримала контракти ВМС і ВПС США на розробку і складання демонстраторів перспективного літального апарату. Роботи за цими контрактами повинні бути завершені до кінця 2022 р.

Якщо згадати, як буквально за лічені роки перетворився ринок космічних польотів завдяки SpaceX і ракеті Falcon 9, то задумка Talyn Air вже не здається фантастичною.