Alaka’i Technologies представили свою новейшую разработку – аэротакси

Летающие автомобили в России: аэротакси обещают запустить уже в 2020 году

В конце октября на базе центра прототипирования НИТУ «МИСиС» «Кинетика» прошли испытания беспилотного аэротакси Bartini. Модель собрана в масштабе 1:2, её главная задача — проверка аэродинамических характеристик и систем управления. По сути, это большой дрон, который в течение нескольких лет должен стать главным инструментом захвата мирового рынка аэротакси.

Что представляет собой аэротакси Bartini?

Это беспилотное устройство с четырьмя электродвигателями, которое самостоятельно выстраивает маршрут по заданным точкам. Модель названа в честь советского авиаконструктора итальянского происхождения Роберта Бартини, учителя Сергея Королёва.

Bartini взлетает как квадрокоптер, но при разгоне винты поворачиваются, принимая вертикальное положение, как двигатели самолёта. Движение в горизонтальной плоскости фактически происходит в самолётном режиме, что позволяет развить высокую скорость при экономном расходе топлива. Посадка производится в обратном порядке.

Прототип разгоняется до 200 км/ч. При серийном производстве аппаратов разработчики планируют довести его скорость до 300 км/ч. Время полёта — 30 минут. Массовый запуск планируется начать в 2020 году. Пока же проводятся испытательные полеты.

Кто-нибудь ещё занимается разработкой аэротакси?

Вообще разработкой летающих автомобилей занимаются по всему миру. Собственные проекты есть у Airbus, Rolls-Royce, Uber. Существуют и проекты от менее известных производителей: словацкий AeroMobil, немецкие Lilium Aviation и E-Volo, китайский EHang и т.д. Но пока дело не заходит дальше прототипов.

Самый известный российский проект — как раз Bartini. Это стартап, запущенный в 2015 году, в который на первых порах инвестировали сами участники. Он является частью McFly.aero — сообщества, использующего технологию блокчейна. Участники комьюнити получают токены за вклад в развитие проекта. Их также можно купить за криптовалюту — в дальнейшем токены планируют использовать для регистрации полётов и расчётов за них.

Разработкой прототипа Bartini руководит авиаинженер Владимир Салатов. Первая модель была представлена на Международном авиакосмическом салоне-2017. Сейчас Bartini — резидент «Сколково», а лабораторию и оборудование команде разработчиков предоставляет Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».

Ещё один резидент «Сколково» и часть сообщества McFly.aero — компания «АвиаНовации», которая конструирует внутригородской мультикоптер «Гепард». В 2017 году разработчики рассказывали о том, что им удалось создать аппарат с распределённой архитектурой без единого центра, которая способна выдержать от 5 до 8 последовательных отказов систем. Работы продолжаются, но пока нет даже прототипа.

Созданием летательных аппаратов для городских перевозок занимается ещё несколько российских компаний, но сведений очень мало. В частности, в 2017 году появилось сообщение о том, что холдинг «Вертолеты России» и компания «СуперОкс» заключили соглашение о создании аэротакси. Его основой должен был послужить конвертоплан VRT30, представленный на Международном авиационно-космическом салоне-2017. Пресс-служба холдинга «Вертолёты России» тогда сообщила, что серийное производство запланировано на конец 2018 года, но затем появилась информация о том, что к 2019 году будет создан только прототип.

Периодически в СМИ всплывают фотографии и видео других проектов летающих автомобилей, часто — гибридов, которые могут передвигаться по дорогам и по воздуху. В том же 2017 году Федеральное агентство новостей рассказало о «Багалёте». Инженерные особенности — четыре колеса, которые обеспечивают устойчивость на дороге, и мягкое крыло парапланерного типа. Но к беспилотным аэротакси «Багалёт» точно не имеет никакого отношения.

Почему нельзя использовать вертолёты как такси?

Найти услуги частных авиаперевозок не проблема. Есть даже популярные маршруты, на которые устанавливаются конкретные ставки. Например, можно долететь из Москвы до аэропорта Шереметьево — стоимость аренды начинается от 24 000 рублей. Правда, есть ограничения: полёты разрешены только за пределами МКАДа.

Кроме столицы авиатакси развито ещё в нескольких регионах. В Санкт-Петербурге частные вертолёты могут находиться над центром города при наличии специального разрешения, поэтому их используют в том числе для организации экскурсий. Сочинская авиагруппа организует полёты по всему Краснодарскому краю и Крыму. В других городах развитие инфраструктуры тормозит высокая стоимость перелётов.

Однако вертолёты всё-таки не станут главным воздушным транспортом для передвижения в пределах города, даже если изменится законодательство. Использовать их для коротких полётов по населённым пунктам нерентабельно и небезопасно. Машинам некуда садиться при возникновении аварийных ситуаций; их негде хранить, учитывая пожароопасность топлива. Аэролёты, разработанные специально для перевозки 1-5 пассажиров в городских условиях, этих недостатков лишены. Вертолёты же будут использоваться для дальних полётов — например, между городами.

Кто будет пилотировать?

В идеале аэротакси — это беспилотные аппараты, которые пассажир вызывает через приложение. Машина прилетает на указанное место, забирает клиента и самостоятельно выстраивает маршрут. Проблема в том, что в городах нет безопасной инфраструктуры, которая способна предотвращать несчастные случаи и злонамеренные действия — об этом говорит президент экспертного центра «Движение без опасности» Наталья Агре. По её мнению, на создание такой инфраструктуры понадобится больше 10 лет: то есть даже если летательные аппараты и нормативные акты будут готовы к 2020 году, то спокойно передвигаться в пределах российских городов можно будет не ранее 2030 года.

Первое время внутри аэротакси обязательно будет находиться пилот, который при возникновении аварийной ситуации берёт управление на себя. По этому поводу уже успели высказаться представители Росавиации: глава ведомства Александр Нерадько заявил, что для работы в аэротакси нужно иметь удостоверение коммерческого пилота, которое доказывает высокий уровень подготовки. Разработчики воздушных такси предлагают рассматривать свои аппараты в качестве авиации общего назначения (АОН).

Чтобы получить удостоверение частного пилота, которое требует Воздушный кодекс для авиации общего назначения, достаточно налетать 42 часа. Глава Росавиации считает, что этого мало для того, чтобы брать на борт пассажиров. В качестве аргументов он приводит статистику авиапроисшествий — в среднем с воздушными судами АОН они происходят раз в две недели, а в каждой катастрофе гибнет два человека.

Если аэротакси признают авиацией общего назначения и разрешат пилотам с минимальной подготовкой следить за безопасностью полётов, то количество аварийных ситуаций может стать таким, что сама идея перелётов в черте города будет дискредитирована. С другой стороны, услуга долго не будет массовой, если для управления аппаратами придётся получать удостоверение коммерческого пилота.

Какие у аэротакси перспективы?

Неплохие, если решить несколько проблем. Мы о них уже упоминали, но ещё раз акцентируем внимание.

Проблема первая — инфраструктура для безопасных полётов. Города не строились для того, чтобы по ним летали аэротакси без пилотов. Вопросы вызывает не только оборудование мест для взлёта и посадки, но и регулирование движения в воздухе. Для создания комфортной среды нужно несколько лет целенаправленной работы, а не выстраивания планов и написания концепций умных городов.

Проблема вторая — законодательство. Например, сейчас полёты над центром Москвы запрещены. Это сильно тормозит развитие частных перевозок на вертолётах и на корню убивает идею появления аэротакси. Требуются уточнения и в части опыта пилотов, которые первое время обязательно будут находиться внутри и следить за безопасностью полётов. Создатели аэротакси предлагают признать аппараты авиацией общего назначения, для управления которой достаточно налетать 42 часа; Росавиация настаивает на том, что перевозка пассажиров должна осуществляться коммерческими пилотами, которые прошли длительную подготовку

Законодательства в сфере применения беспилотных технологий для перевозки пассажиров вообще пока не существует, так как нет объекта регулирования. Всё это только предстоит разработать, но сначала нужно довести до ума сами аппараты, которые пока существуют только в виде прототипов.

“Летающие автомобили и аэротакси”

В этом году отмечается резкий рост интереса к летающим автомобилям и аэротакси. Причина – в заявлении ряда стан о разработке законодательной базы для такого рода транспорта, выхода из тени ряда разработчиков, включая крупных игроков рынка, а также бурном развитии сопутствующих областей – электромобилей и альтернативной энергетики – продвигающих лимитирующие для направления технологии ёмких батарей и эффективных электродвигателей.

Стоит также учитывать, что малая авиация – это 89% всех воздушных судов гражданской авиации, 87% всех полетов осуществляются малой авиацией, а летающие автомобили и аэротакси подпадают именно под эту категорию. Только в США ежегодный объем налоговых отчислений этой отрасли составляет $4 млрд, а годовой оборот — $50 млрд. с устойчивым ростом. Это крупный и довольно консервативный рынок, неудивительно что появление нового вида летательного аппарата вызвало его оживление.

Компания «АвиаНовации» разрабатывает безопасное городское аэротакси на базе распределённой архитектуры, позволяющей аппарату выдерживать множество последовательных отказов, при этом сохраняя рентабельную стоимость для авиаперевозчика. В данной статье я попробую объяснить, почему именно такая архитектура была выбрана, виденье будущего рынка нашей компанией и почему значительная часть современных проектов в данной области проиграет существующим уже сейчас самолётам и вертолётам.

Начиная любую разработку всегда задаются двумя вопросами: а) на какой рынок ты ориентирован? б) почему пользователь предпочтёт твоё решение существующим?

Дело в том, что задача перевозки человека по воздуху решена уже давно. Есть лёгкие вертолёты, есть средние и тяжёлые вертолёты, есть легкомоторные самолёты и авиалайнеры. Задача перевозки человека на любую дистанцию по воздуху решается прямо сейчас имеющимися средствами. Так в чём тогда проблема?

А проблема в стоимости и безопасности. Аэротакси в Нью-Йорке обойдётся вам в 500-2000 долларов. В России цена будет та же, т.к. экономия на зарплате пилота купируется ввозными пошлинами на вертолёт и запчасти (у нас в стране не выпускаются крупносерийно лёгкие вертолёты). При таких ценах услуга не может быть массовой.

Зачем разрабатывать новый вид летательного аппарата?

Потому что сделать авиаперевозку дешевле на вертолёте невозможно.

Вся современная авиация идёт по пути повышения качества комплектующих, тем самым повышая безопасность полёта и… стоимость машин. Через фиксированный промежуток времени авиатехника проходит техобслуживание по «формам». Например, для МИ-171 предусмотрены формы каждые 25, 50, 100 и т.д. лётных часов. В зависимости от содержания формы производятся работы от внешнего осмотра машины до разборки и дефектовки агрегатов. Дефектовка делается на специальном оборудовании специально обученными людьми в лицензированных компаниях. Эти люди проходят ежегодные курсы повышения квалификации и, вместе с компанией, обновляют свои лицензии. Другие люди – представители производителя – осуществляют продления ресурсов и участвуют в допуске техники к эксплуатации. Есть те, кто выдают лицензии и те, кто выдаёт им лицензии. Это огромный муравейник с тысячами людей, каждый из которых получает зарплату, а организации – прибыль. И эти деньги получаются из стоимости лётного часа. Удешевить лётный час можно только упростив обслуживание.

Второй пункт расходов – это пилот. Его надо подготовить, ему надо платить зарплату и, опять же, обновлять свидетельство пилота.

Третий пункт – диспетчерская служба, которая должна координировать работу пилотов в тесном городском пространстве.

Зачем мультиротор?

Мультироторная архитектура позволяет ответить на вопрос – почему пользователь предпочтёт ваше решение, а именно – безопасность полёта.

Дело в том, что повреждённый самолёт может приземлиться на планировании, а вертолёт – на авторотации. Но в мегаполисе нет места для такой посадки. Для спуска на парашюте нужно, как минимум, стабилизировать падающий аппарат. Если аппарат вращается, например, в результате импульса, полученного от не одновременного отказа движителей, выброшенный парашют сможет лишь прикрыть обломки от посторонних глаз. Но даже если аппарат стабилизирован, а парашют успел раскрыться и наполниться, то куда падать в мегаполисе? На автомагистраль, на двор с детьми и машинами, в реку. Да и пассажирам такой аттракцион врядли понравится.

Мультироторная архитектура появилась раньше монороторной. Во времена первых вертолётов Черёмухина и Карадино д’Асканио именно одновинтовая схема считалась бесперспективной, а авиационные выставки были заполнены мультикоптерами (Breguet-Richet Gyroplane, de Bothezat helicopter, Cornu helicopter и т.д). Мультиротор технологичней, логичней, поэтому и был изобретён раньше и имел такую популярность. Но управлять мультиротором было сложно. Сейчас такой проблемы не существует. Автоматические системы управления давно дешевле механики. Боевые истребители уже много лет строят по аэродинамически неустойчивым схемам, а авиалайнеры большую часть полёта управляются автопилотом, да ещё и с автоматическим расхождением по TCAS.

Улучшить безопасность летательного аппарата можно тремя путями:

§ увеличить надёжность отдельных элементов;

§ уменьшить количество ответственных элементов;

§ сделать систему распределённой, многократно резервировав элементы.

Мультиротор соответствует сразу всем путям – отсутствие свойственных вертолётам механических элементов управления (каждый из которых является точкой потенциального отказа) увеличивает надёжность и упрощает обслуживание, также упрощает и интеграцю автопилота (не нужно устанавливать дополнительных сервоприводов, в свою очередь, являющихся источниками отказов). За счёт простоты механической части, проблема увеличения надёжности элементов переходит в электронную часть, которая стоит дешевле и проще резервируется.

Резервирование идеально ложится на данную архитектуру, т.к. основной элемент – движитель – уже распределён. Важна степень резервирования. Квадрокоптер падает при отказе любого движителя, но слишком много винтов ухудшают эффективность системы. Оптимальное количество движителей не сложно рассчитывается математически исходя из требуемой надёжности и модели отказа каждого ротора.

Почему автопилот?

Автопилот способен убрать из системы пилота и диспетчера.

Действительно, полёт шаттла крыша-крыша довольно предсказуем и легко просчитывается. Нет никакой необходимости держать на борту квалифицированного пилота ради 15-и минутного перелёта.

Диспетчеризация и расхождение аппаратов в воздухе намного эффективнее решается автоматизированными системами управления. Не нужно никакого искусственного интеллекта, машинного зрения и блокчейнов. Мобильная связь, данные о координатах и скорости и единый сервер анализа траекторий разведут аппараты по эшелонам на векторной алгебре. В случае использования сразу нескольких мобильных операторов и систем спутниковой ориентации (и тут резервирование) шанс остаться без связи минимален. Работать в условиях ядерной войны с отказом всех систем коммуникации для городского аэротакси не требуется, впрочем, и простейший TCAS реализуется на современной элементной базе без особых затрат.

Почему электричество?

В концепции шаттла крыша-крыша остро встаёт вопрос доставки и хранения топлива. Хранить тонны горюче-смазочных материалов на открытой молниям и статическому электричеству крыше опрометчиво, ещё сложнее обеспечить доставку топлива – возить в канистрах в лифте врядли целесообразно, к тому же, это запрещено правилами эксплуатации лифтов. Должен быть создан отдельный вид летающих танкеров и служба дозаправки, а это ударит по стоимости перевозки и усложнит систему. Не стоит забывать и об экологии городов – количество выбросов от аэротакси будет значительным, а рухнувший с небес танкер нанесёт колоссальный ущерб.

В то же время, электрический привод обеспечивает достаточное для внутригородских перелётов время полёта уже сейчас, время зарядки распределённой (и, поэтому, хорошо охлаждающейся) энергосистемы исчисляется минутами, а необходимые мощности уже сейчас имеются в зданиях. Электрический движитель проще конструктивно, что делает возможным построение распределённых систем с меньшим, чем у двигателей внутреннего сгорания, приростом стоимости и сложности обслуживания. Если зафиксировать крейсерскую скорость перемещения городского аэротакси по воздуху и, тем самым, отказаться от системы изменения шага несущего винта, то во всей двигательной установке аппарата будет изнашиваться один единственный подшипник.

Показательно, что до середины двухтысячных годов рынок радиоуправляемых моделей, особенно летающих, был весьма нишевым. Чтобы поиграть 10 минут самолётом нужно было заправить бак токсичным и подпадающим под регулирование топливом, разогреть свечи, завести двигатель ручным электростартером или пальцами (с риском их лишиться). А в случае аварии долго и дорого ремонтировать модель. С появлением доступных литиевых батарей и электродвигателей рынок совершил скачёк. Стоимость моделей уменьшилась, а их разнообразие многократно увеличилось, они заполонили прилавки магазинов, появились немыслимые ранее мультикоптеры. Именно переход на электричество и снижение проблемности владения привело к такому результату.

Спросите себя, купили бы вы коптер для селфи, который надо заправлять метанолом и заводить пальцем?

Почему не конвертоплан?

Многие из представленных кампаниями-разработчиками проектов строятся по схеме конвертоплана. Для того чтобы понять проблемы данной схемы, обратимся к понятию эффективности воздушного винта. Эффективность тем выше, чем больше диаметр винта и ниже скорость его вращения. Поэтому вертолёты именно такие. Платой за КПД является ограничение максимальной скорости вертолёта, вызванной эффектом срыва потока с довольно медленной лопасти, движущийся обратно движению вертолёта – относительно воздуха её скорость и подъёмная сила приближается к нулю.

У самолётов винты, напротив, маленького диаметра и высокооборотные. Это необходимая жертва за скорость – запирание (или «волновой кризис») возникает у быстрого винта на большей скорости.

Теперь посмотрим на конвертоплан. Например, на знаменитый Bell V-22 Osprey (хотя даже ЯК-38 можно считать конвертопланом). Очевидно, что его винты являются компромиссом между винтом вертолёта (для обеспечения приемлемой тяги и КПД на висении) и самолёта (для обеспечения приемлемой скорости в горизонтальном полёте).

Также обратимся к понятию энерговооружённости – отношению мощности двигательной установки к массе летательного аппарата. Измеряется она в ваттах на килограмм или в единицах тяги – для аппаратов вертикального взлёта и посадки тяга должна быть выше 1 (превосходить массу аппарата), для самолётов же она может достигать 0,3.

В следующей таблице представлены три серийных летательных аппарата снаряженной взлётной массой около 22-х тонн каждый – самолёт АН-140, конвертоплан Bell V-22 и вертолёт Boeing CH-47. Из таблицы очевидно, что для достижения параметров АН-140, конвертоплан V-22 должен иметь значительно большую энерговооружённость, которая расходуется как раз на преодоление аэродинамических не оптимальностей конвертоплана. Большая масса двигательной установки и вспомогательных систем крадут внутренние объёмы, что видно по пассажировместимости.

Аэротакси: самые перспективные и интересные проекты

Вечно стоящие в пробках многополосные магистрали – неотъемлемая деталь жизни любого мегаполиса. Как быстро попасть в нужное место, не пользуясь автомобилем? Если работа и дом не находятся в разных концах города, можно ходить пешком или пересесть на велосипед. Для длинных поездок остается метро. Но совсем скоро появится более удобный и быстрый способ избавиться от дорожной зависимости – это аэротакси.

Полеты на вертолете: сколько стоит аэротакси сейчас?

Такая услуга, как аэротакси, в крупных городах есть и сейчас. Для этого используются вертолёты, однако они имеют три серьезных недостатка:

Высокая цена. В Москве час полета стоит от 20 до 90 тысяч рублей.
Перелёты осуществляются только между специально подготовленными площадками;
В Москве и Санкт-Петербурге этих площадок существенно меньше, чем в Берлине или Нью-Йорке.

Именно поэтому в разных уголках мира появились проекты специализированных воздушных такси. Удобных, тихих, компактных и безопасных. Способных доставить пассажиров к дому без пробок и запредельной цены.

В отличие от вертолёта, имеющего шумные и габаритные несущий и рулевой винты, аэротакси устроены наподобие квадрокоптера. Для их полёта используется несколько компактных и малошумных роторов. Сегодня разработками в данной области занимаются как вертолетостроительные гранды вроде Bell и Airbus Helicopters, так и небольшие стартапы.

ТОП-5 самых перспективных проектов воздушного такси

1. Boeing Passenger Air Vehicle (PAV)

Летательный аппарат разработан компанией Aurora Flight Sciences, которая в 2017 году вошла в состав корпорации Boeing. Судя по его динамичным формам, разработчики заложили высокую скорость полёта, что будет выгодно отличать PAV от проектов других компаний. Для подъема используются 8 электродвигателей, а в горизонтальном полете в работу включается расположенный сзади толкающий винт. Летные испытания пока проходят в беспилотном режиме с манекеном пассажира внутри. Также компания ведет разработку грузового варианта аппарата (Cargo Air Vehicle).

2. CityAirbus

Полноразмерный прототип аэротакси от европейского консорциума был недавно представлен в Германии. Несущая система – 4 спаренных электроприводных винта, размещенных в кольцевом канале. Аппарат рассчитан на перевозку 4 пассажиров. Как и в других подобных проектах, полеты будут осуществляться в беспилотном режиме. Дальность полёта – 50 километров, что вполне достаточно для городских условий. Испытательные полеты начнутся в середине текущего года.

3. Lilium Jet

В начале мая недалеко от Мюнхена поднялся в воздух первый прототип воздушного такси Lilium Jet. Управление аппаратом осуществляется с земли, по аналогии с пилотированием квадрокоптеров. Заявленная дальность: 300 км. Особенность проекта – силовая установка, представленная 36 малоразмерными реактивными электродвигателями. Прототип от немецкого стартапа вмещает 2 пассажиров, но в серийной версии вместимость обещают увеличить до 5 человек.

4. EHang

Китайский стартап EHang совместно с австрийской компанией Fischer Advanced Composite Components (FACC) разработали серию мультикоптеров, прототипы которой уже проходят летные испытания. Серия включает в себя одноместный аппарат Ehang 184 и его двухместную версию EHang 216. Мультикоптеры оборудованы 8 парами электроприводных винтов, которые питаются от силовой установки на основе дизельного генератора. Дальность – до 70 км. Уже заявлена цена двухместной версии: 336 тысяч долларов. В кабине отсутствуют традиционные органы управления. Пассажир просто выбирает место назначения или программу полёта, который осуществляется полностью в беспилотном режиме.

5. Skai от компании Alaka’i Technologies

Небольшая компания из США Alaka’i Technologies представила концепт аэротакси, особенностью которого является водородная силовая установка. В движение аппарат приводится 6 электроприводными винтами. Двигатели питаются от водородных топливных элементов. Одной заправки экологически чистым газом должно хватить на 650 км полёта, что сравнимо с возможностями современного лёгкого вертолёта. Время заправки – 10 минут. Приводная система имеет двойное резервирование.

В настоящее время использование аэротакси ограничено отсутствием соответствующего законодательства. В Европе уже работают над решением данной проблемы, обещая к 2025 году выпустить правила применения воздушных такси на территории ЕС.

Атака с воздуха: какую опасность таит технология городского аэротакси

©Shutterstock / Fotodom

В среду, 5 августа, состоялся первый рейс вертолетного такси в Новой Москве. Об организации подобных сервисов в городах мира говорят уже много лет, однако вертолеты для них не слишком подходят. В последние годы для аэротакси был создан новый тип аппаратов – дроны и конвертопланы на технологии eVTOL (вертикальный взлет и посадка на электрической тяге).

Согласно прогнозам, в течение 2020-х они заполнят воздушное пространство над городами. Но насколько безопасен такой транспорт? Как избежать столкновений между коптерами? Могут ли они разрядиться в полете? До 2020 года власти разных стран не торопились разрешать эксплуатацию аэротакси. «Профиль» с помощью экспертов-футурологов разобрался, что смущало чиновников и что изменилось в этом году.

Топливный вопрос

Главной технологической проблемой eVTOL-аппаратов считается ограниченная емкость элементов питания. Как правило, речь идет о литиевых аккумуляторах, которых хватает меньше, чем на час полета. У Hyundai S-A1 это 25 минут (максимальная дальность – 100 км), у Volocopter VC200 – 30 минут (50 км), у Ehang 184 – 23 минуты (16 км): электроника устройств просто откажется строить более протяженный маршрут.

«Аккумуляторы – бутылочное горлышко, которое затрудняет выход на рынок в целом состоявшейся технологии, – говорит в беседе с «Профилем» амбассадор Singularity University, эксперт по инновациям Евгений Кузнецов. – Дроновая компоновка выглядит более уместной в городе, но на ней далеко не улетишь, а конвертопланы еще не вполне готовы. Здесь конструкторской мысли есть над чем поработать».

Каким может быть решение? Uber видит его в улучшении энергоэффективности, для этого заключено партнерство с фирмой Karem Aircraft, разработавшей пропеллеры с переменной частотой вращения. В некоторых eVTOL-проектах отдано предпочтение гибридной тяге (аккумулятор + ДВС): таков коптер Surefly от компании Workhouse (может лететь около часа со скоростью 112 км/ч) и проектируемый конвертоплан Rolls Royce (обещана скорость до 400 км/ч).

Можно ли построить аэротакси на жидком водороде? Этим в прошлом году занялась компания Alaka’i Technologies – по словам ее представителей, плотность энергии у сжатого водорода в 200 раз выше электрической, а готовый аппарат сможет летать до 4 часов, покрывая 600 км. Недавно стало известно еще об одном проекте: стартап Urban Aeronautics объединился с производителем водородного топлива HyPoint.

И все же самым перспективным источником энергии остаются аккумуляторы, заявил «Профилю» футуролог Кирилл Игнатьев. «В двигателях внутреннего сгорания уже не будет фундаментального прорыва, – считает он. – Над электропитанием, наоборот, сейчас работают все: производители гаджетов, электрокаров, космическая промышленность. Емкость батарей неизбежно будет расти, появятся не только литиевые варианты. А следующей вехой станет использование кинетической энергии движения для зарядки техники. Это реально, но начнется этот тренд с карманных гаджетов».

Пилот не нужен?

Другим препятствием на пути eVTOL-технологии остается вопрос безопасности. Это уже не связано со свойствами отдельных аппаратов: управление полетом в них может быть реализовано на высшем уровне, но как насчет общего контроля за воздушным трафиком? Если в ДТП, как правило, страдают лишь его непосредственные участники, то столкновения в небе превратятся в бомбардировку городских кварталов. Значит, их надо полностью исключить.

Общий принцип ясен: следует расчертить пространство над городом на коридоры, вне которых движение запрещено (чтобы дроны не подлетали близко к домам, угрожая жителям). По таким же коридорам сегодня летают вертолеты, но пилотам каждый раз приходится запрашивать разрешение на использование воздушной «улицы». Получится ли аналогичным образом распределять транспортные потоки из небольших коптеров? Эксперты сходятся на том, что нужны автоматизированные диспетчерские системы, мгновенно обрабатывающие поступающие от устройств данные и корректирующие их курс во избежание аварий.

С этим связан другой важный вопрос для eVTOL-технологии: предусматривает ли она вообще пилотируемые полеты? Евгений Кузнецов отвечает отрицательно: «Управление воздушным транспортом требует сложных навыков, не каждый автолюбитель сдаст на «небесные» права. Значит, потребуется дорогостоящая подготовка штатных пилотов, что создаст еще одно бутылочное горлышко. Кроме того, дроны имеют малую грузоподъемность, и если пилот займет одно из кресел на борту, для пассажиров полет станет дороже. Но самое главное: человеческий фактор – это риск. Думаю, дроны без автономного управления вовсе не будут допущены до полетов, да и на земле, как только робомобилей накопится достаточное количество, человек за рулем будет запрещен».

Согласно другой точке зрения, автопилотам еще надо «дозреть»: на данный момент они зарекомендовали себя на рельсовом транспорте (где маршруты запрограммированы жестче всего), теперь должны доказать профпригодность на автодорогах (где остаются слабые места, например, ориентация в условиях плохой погоды), и только потом можно будет довериться им в трехмерном воздушном пространстве. А поскольку до триумфа беспилотных автомобилей еще далеко, лучше сперва запустить аэротакси с человеком за штурвалом, а потом переводить его в автономный режим. Такое мнение, в частности, разделяет Кирилл Игнатьев. «При всех плюсах беспилотных дронов одна-две катастрофы с их участием могут заблокировать развитие рынка на многие годы, что никому не нужно. Вероятнее всего, воздушные перевозки будут роботизированы на 5–10 лет позднее наземных», – считает футуролог.

В июне Федеральная авиационная администрация США при участии NASA выпустила дорожную карту по внедрению в стране городских служб аэротакси (UAM Concept of Operations). Она состоит из трех этапов: на первом eVTOL-аппараты будут летать с пилотом по действующим правилам для вертолетов, на втором будут созданы сети городских аэротрасс, а устройства оборудуют системами для взаимообмена летной информацией. Наконец, на третьем все управление будет осуществляться без пилотов и наземных диспетчеров.

Что касается существующих eVTOL-проектов, то можно заметить движение сразу в двух направлениях. Так, идеолог проекта Uber Elevate Марк Мур призывает не ждать беспилотных технологий, но вместе с тем Uber заказывает у NASA разработку систем автоматической диспетчеризации. Любопытный компромисс предложила LIFT Aircraft: коптер Hexa не имеет бортового управления, но контролируется сотрудником компании дистанционно с земли.

Неправильные «пчелы»

Так или иначе, психологический барьер eVTOL-аппараты пока не преодолели: по данным прошлогоднего исследования Deloitte, 80% пользователей считают новый вид транспорта опасным. Самым известным противником является глава Tesla Илон Маск. Казалось бы, кто, как не он, должен приветствовать новую технологию. Но нет. «В будущем нас ждет множество хаотично летающих автомобилей. Обязательно будут те, кто не станет обслуживать их должным образом. И упавшая с неба покрышка оторвет кому-нибудь голову», – грозится бизнесмен. Впрочем, вряд ли он беспристрастен: аэротакси является конкурентом для подземных автомобильных туннелей (Loop), которые сейчас роет стартап Маска The Boring Company.

Но и помимо вопроса безопасности есть причина недолюбливать eVTOL: летящий рой этих аппаратов сделает город гораздо шумнее. Считается, что за счет электродвигателей они тише вертолетов, но практика показывает, что ненамного: уровень шума от полета Kitty Hawk Heaviside на высоте 500 метров составляет 38 дБ против 60 дБ у вертолета.

В большинстве видеороликов с тестами пассажирских коптеров предусмотрительно наложена закадровая музыка, а там, где она отсутствует (например, в видео с первым полетом NEC), их жужжание тихим не назовешь. «Убавить громкость» можно, распределив тягу на множество небольших винтов: так сделал Volocopter, но далеко не факт, что его дрон с «крышей» диаметром 10 метров пустят в районы с плотной застройкой.

«Темы звукового окружения и видеоэкологии человека сейчас поднимаются лишь активистами, но уровень экологической культуры растет, и в 2020-х они станут важной частью общественной повестки, – комментирует Игнатьев. – Чем дальше, тем тщательнее нужно защищать человека от непрошеного вторжения техники. Применительно к дронам это означает, что будут выделены исторические, рекреационные и природные зоны, над которыми их движение будет запрещено».

Восток против Запада

Из-за подобных ограничений запуск служб аэротакси растягивается на годы: регулирующим органам нужно продумать «воздушные» ПДД, систему сертификации, да и в целом дать юридическое толкование новому типу аппаратов. До последнего времени eVTOL-перевозки в городах были запрещены. Но в этом году лед тронулся: Норвегия первой в Европе одобрила перевозки на дроне Ehang 216, а власти Новой Зеландии согласовали пассажирские вылеты на аппарате Wisk Cora.

Еще активнее новой технологией интересуются азиатские страны. Власти Дубая уже три года тестируют Volocopter VC200 (к 2022-му планируется открыть транспортный сервис VoloCity), а местная полиция присматривается к дрону-мотоциклу от российского стартапа Hoversurf.

В Японии в 2018 году создали комиссию по выработке нормативов для летающего транспорта: для начала его решили использовать как подспорье во время стихийных бедствий. Вице-премьер Южной Кореи анонсировал запуск пассажирских дронов в стране к 2025 году. А весной Администрация гражданской авиации КНР (CAAC) разрешила коммерческое использование Ehang 216, но пока в грузовых целях. Компания надеется, что и за пассажирскими рейсами дело не станет, планируя начать с района Гуанчжоу.

Действия китайских властей Евгений Кузнецов считает наиболее показательными. «Китай является лидером в части открытия неба для коптеров, как и в других новых технологиях – искусственном интеллекте, «чистой» энергии, роботах, – объясняет эксперт. – Здесь проявляется преимущество авторитарной системы: Пекин может реализовывать резонансные проекты более короткой траекторией, чем Запад, не встречая общественного сопротивления. Но на Западе эти риски понимают и не хотят проигрывать Востоку битву за будущее, поэтому здесь тоже идет движение в сторону снятия ограничений. В этом смысле выдача лицензий для Ehang – событие, которое повлечет за собой цепную реакцию в других странах. Такие процессы поначалу всегда протекают медленно, а потом раз – и начинается взрывной рост».

*Экстремистские и террористические организации, запрещенные в Российской Федерации: «Свидетели Иеговы», Национал-Большевистская партия, «Правый сектор», «Украинская повстанческая армия» (УПА), «Исламское государство» (ИГ, ИГИЛ, ДАИШ), «Джабхат Фатх аш-Шам», «Джабхат ан-Нусра», «Аль-Каида», «УНА-УНСО», «Талибан», «Меджлис крымско-татарского народа», «Мизантропик Дивижн», «Братство» Корчинского, «Тризуб им. Степана Бандеры», «Организация украинских националистов» (ОУН), «Азов», «Террористическое сообщество «Сеть», АУЕ («Арестантский уклад един»), С14 (Січ), ВО «Свобода», Национальный корпус (партия) Украина.

**Организация включена в реестр НКО, выполняющих функции иностранного агента, по решению Министерства юстиции РФ: ФБК (Фонд борьбы с коррупцией), Голос Америки, Idel.Реалии, Кавказ.Реалии, Крым.Реалии,Телеканал Настоящее Время, Татаро-башкирская служба Радио Свобода (Azatliq Radiosi), Радио Свободная Европа/Радио Свобода (PCE/PC), Сибирь.Реалии, Фактограф, Север.Реалии, Общество с ограниченной ответственностью “Радио Свободная Европа/Радио Свобода”, Чешское информационное агентство “MEDIUM-ORIENT”, Пономарев Лев Александрович, Савицкая Людмила Алексеевна, Маркелов Сергей Евгеньевич, Камалягин Денис Николаевич, Апахончич Дарья Александровна

«Такси? Заберите меня с 25 этажа, пожалуйста!» – что тормозит внедрение аэротакси в нашу жизнь

Чем зарабатывал герой Брюса Уиллиса в фильме «Пятый элемент»? Правильно, водил воздушное такси в настолько тесном городе, что дома поднялись выше облаков. Рост городов, повышение плотности проживающего в них населения и связанные с этим транспортные проблемы заставляют разработчиков автомобилей смотреть в небо. Уже сейчас появляются первые прототипы летающих такси или средств личного и общественного транспорта. ITMO.NEWS оценил существующие модели, а также расспросил экспертов о том, насколько реалистичны и целесообразны эти проекты.

Кадр из фильма «Пятый элемент»

Что представляют собой летающие такси сейчас?

Сегодня несколько крупных компаний и стартапов по всему миру занимаются разработками так называемых VTOL (Vertical Take-off and Landing – вертикальный взлет и посадка). Это различные летающие аппараты, цель которых – перевозить людей на короткие расстояния.

Большие ставки на разработку аэротакси делает Uber. Еще в 2016 году компания опубликовала свое видение будущего воздушных перевозок, главный плюс в которых – скорость передвижения. «Представьте, что вы сможете сократить свою ежедневную поездку на работу с множеством остановок, которая занимает полтора часа, до шести минут!» – взывает к воображению Uber в своем пресс-релизе. Такие перспективы сведут с ума от радости любого жителя крупного города!

Например, в год средний житель Сан-Франциско в США тратит около 230 часов только на то, чтобы добраться до работы и домой. Это почти 10 суток жизни. Факты за этими цифрами негативно сказываются на состоянии здоровья, в том числе на работе сердечно-сосудистой системы, и уровне стресса жителей городов.

Кадр из фильма «Пятый элемент»

При этом использование воздушных такси снизит транспортную нагрузку в городах, считают в Uber. Ведь строить взлетные площадки можно будет на крышах парковок, небоскребов, торговых центров и других зданиях. Но сразу возникает вопрос: а действительно ли это облегчит дорожную ситуацию, ведь полеты на аэротакси, очевидно, будут недешевы? В Uber уверены, что с развитием инфраструктуры и накоплением положительного опыта пассажиров аэротакси будет дешеветь.

Что сейчас есть на рынке из летающих такси? В конце сентября немецкая компания Volocopter GmbH провела испытания своего VTOL в Дубае при поддержке местного министерства по транспорту. Аппарат провел в воздухе около пяти минут, совершив полет над пляжем. Он оснащен кольцевой рамой с 18 винтами, которая расположена над корпусом. Летающее такси может поднять до 160 килограммов груза и провести в воздухе 27 минут при средней скорости 70 километров в час. Машина работает от батареек, максимальное время зарядки которых – два часа, хотя предусмотрен режим быстрой зарядки за 40 минут.

Согласно пресс-релизу компании, к 2030 году в столице Объединенных Арабских Эмиратов 25% всех перевозок должны осуществляться с помощью автономных транспортных средств. Volocopter 2Х может управляться автономно, с помощью удаленного оператора или пилотом в кабине. При этом, если пилот не сможет управлять машиной с помощью джойстика, аппарат просто останется в текущем положении, а в самой кабине есть парашют, хотя производители уверены, что пассажирам он никогда не понадобится. В своем девизе компания подчеркивает, что стремится воплотить давнюю мечту человека перемещаться по воздуху, а в PR-стратегии делает ставку на «известное» немецкое качество и надежность.

На пятки немецким разработчикам наступает конкурент из Китая, компания Ehang, которая также разрабатывает VTOL для перевозки пассажиров. Ранее сообщалось, что тестовые испытания аэротакси должны были состояться также в ОАЭ этим летом, однако никаких официальных сообщений на этот счет компанией Ehang опубликовано не было.

EHang 184 работает по принципу квадрокоптера, на концах каждого из лучей которого размещены два электромотора. Эти моторы приводят в действие смотрящие вверх и вниз воздушные винты. Грузоподъемность аппарата – 120 килограммов. Он сможет развивать скорость до ста километров в час и находиться в воздухе до 25 минут. При этом аэротакси сможет подниматься вверх на три километра. Машина также может работать автономно либо с помощью удаленного оператора.

Компания-производитель самолетов Airbus также не остается в стороне от трендов на городские воздушные перевозки и разрабатывает CityAirbus, который, согласно прогнозам компании, должен начать полноценно работать к 2023 году. Аппарат будет автономным и сможет взять на борт четырех пассажиров. Поднимать в воздух машину будут восемь пропеллеров с фиксированным шагом, которые позволят ей оставаться в воздухе 15 минут и развивать скорость до 120 километров в час. Кроме того, ожидается, что благодаря таким пропеллерам удастся снизить уровень шума от аэротакси. VTOL будет работать от батареек.

Прототип CityAirbus уже был удачно протестирован. Первый полноценный запуск аппарата в реальном размере планируется на конец 2018 года. Сначала его будут пилотировать удаленно, а после этого в кабину за пульт управления посадят человека. В будущем пилот в CityAirbus также останется, потому что это упростит процесс сертификации летательного аппарата, а также поможет потенциальным пассажирам чувствовать себя более комфортно и безопасно.

Совершенно другое решение, нежели компактные аэротакси, предлагает израильская компания Eviation. Разработчики строят небольшой самолет Alice Commuter на девять пассажиров и двух членов экипажа, который будет работать полностью на электричестве и сможет пролетать одну тысячу километров без подзарядки на скорости 450 километров в час. При этом минисамолет сможет летать и автономно. Размах крыльев составит 13,5 метров, длина фюзеляжа – 12 метров. Производители позиционируют VTOL как средство перемещения между крупными городами.

Аэротакси Uber. Источник: fightersweep.com

Работают над созданием воздушных такси и в России. Например, летом стартап-резидент Сколково Bartini показал пока, правда, виртуальный прототип летающего электромобиля. Компания ищет средства на создание первой работающей модели. Увидеть VTOL можно было на международной выставке, надев VR-очки: в машине можно было посидеть и даже совершить полет. Кроме четырехместных автомобилей компания планируют разработать и двухместные длиной 3,2 м. Разработчики планируют собрать первый полноразмерный прототип такого автомобиля к концу следующего года.

А другой резидент Сколково, компания ОКБ «АТМ грузовые дроны» уже представила прототип летающего мотоцикла, ховербайка Scorpion 1. Это грузовой электрический квадрокоптер, на раму которого сверху садится пилот. Во время демонстрационных полетов в Сколково пилотом выступал руководитель компании Александр Атаманов. Запаса батарей аппарата хватает на 15 минут полета со скоростью 60 километров в час. При этом на сайте компании уже можно оформить предзаказ VTOL за 34 тысяч долларов, и уже есть первые клиенты, сообщает пресс-служба Сколково.

Проблемы VTOL

Эксперты по всему миру отмечают несколько главных технических проблем, которые тормозят развитие и внедрение VTOL в обиход. Эти сложности прокомментировал Александр Капитонов, ассистент кафедры систем управления и информатики.

Проблема №1: Вертикальный взлет и посадка

По вопросам вертикального взлета и посадки особо не возникает проблем. Вопрос в том, что центр масс должен быть ниже плоскости винтов, тогда меньше шанс опрокидывания.

Проблема №2: Шум от работы аппаратов

Для таких такси должны быть выделены специальные воздушные коридоры, если они высоко, то шума не слышно.

Проблема №3: Разработка систем уклонения от столкновений

Каждая машина должна быть оснащена оборудованием, которое позволит распознавать другие аппараты в воздухе и передавать информацию о собственном движении.

Проблема №4: Безопасность пассажиров

Я думаю, из такси сложно сделать планер, то есть чтобы при падении винты немного крутились и аппарат падал медленно. Думаю, экстренные меры у аэротакси будут схожими с уже существующими для вертолетов.

Александр Капитонов и Сергей Лоншаков

Проблема №5: Вес аппарата

Отмечу только, что уже существуют сверхлегкие самолеты на солнечных батареях, тот же SolarImpulse (первый в мире пилотируемый самолет, способный летать за счет энергии Солнца неограниченно долго, запасая энергию в аккумуляторных батареях и набирая высоту днем. В 2015-2016 годах совершил кругосветный полет – прим. редакции).

Проблема №6: Наличие взлетных площадок для аппаратов

Будем развивать сеть существующих вертолетных площадок. Надеемся, подобные аппараты будут легче вертолета, и требования к площадке будут упрощены».

Также в связи с необходимостью контролировать воздушные такси в автоматизированном режиме возникает вопрос: насколько перспективно использование системы блокчейн для автоматизации работы беспилотных такси? Какие проблемы связаны с использованием этой технологии?

Блокчейн-технология позволяет согласовать движение множества беспилотных такси в условиях множества участников этого сервиса, подчеркнул руководитель проекта Airalab Сергей Лоншаков. Команда Airalab совместно с сотрудниками и выпускниками Университета ИТМО разрабатывает проект по управлению беспилотными летательными аппаратами Drone Employee — «Дрон-сотрудник». В этом проекте беспилотники сами заключают «умные контракты» на выполнение задания, регистрируют маршрут полета у диспетчерской станции, и если дрон собирается пролететь через запрещенную для полетов зону или его маршрут пересекается с траекторией движения другого дрона, то диспетчер самостоятельно скорректирует маршрут и предложит другой путь.

Аэротакси VTOL. Источник: cleantechnica.com

«К примеру, чтобы вызвать летающие такси из аэропорта до отеля в центре города потребуется: запросить вычисление безопасного маршрута, уведомить одновременно аэропорт, управление города и другие ведомства, использующие воздушное пространство, по которому планируется движение VTOL: это может быть МЧС, военные аэродромы, частные предприятия, а также другие службы летающих такси. Также нужно будет получить страховку по маршруту, и только после этого можно будет начинать полет. Чтобы сегодня это сделать в традиционной системе без публичного распределенного реестра, необходимо потратить пару недель на согласование каждого полета. А в блокчейн-сети достаточно отправить всего одну транзакцию, и все участники будут уведомлены, то есть потребуется всего одно действие, чтобы согласовать полет», – рассказал о плюсах технологии для воздушного такси Сергей Лоншаков.

Он добавил, что служба беспилотных такси – это человеко-машинная система, а в публичных блокчейн-сетях можно строить экономику, понятную не только человеку, но и роботу. То есть не нужно обучать человека управлять этими роботами – робот сам будет понимать систему и адаптироваться к ней. Можно обучить робота понимать сразу, что ему сделать на основе транзакции к «умному» контракту. Также на основе блокчейн-технологии можно создать единый протокол и открыть его участникам сети. Изменение правил работы в таком случае не сможет произойти без согласия действующих участников. Тем самым, система будет демократичнее, подчеркнул руководитель Airalab.

Таким образом, беспилотные такси и автомобили – это уже видимое будущее, но для его достижения потребуется не только развитие технологий, но и систем управления этими технологиями. Необходимо будет и убедить общество в пользе этой технологии, то есть отработать механизмы социальной «адаптации» VTOL.