Компания Kitty Hawk, инвестором которой является сооснователь Google Ларри Пейдж, показала прототип первого персонального электросамолета. Модель Heaviside способна преодолевать до 160 км от одного заряда батареи, сообщает TechCrunch.
Это одноместный электрический самолет, размах крыльев которого составляет 6 м. Он оснащен системой вертикального взлета и посадки, способен летать в беспилотном и в пилотируемом режиме.
О сроках появления Heaviside на рынке пока ничего не известно. Примерная стоимость самолета также не раскрывается. Однако разработчики отметили, что Heaviside — это летательный аппарат, который предназначен для широкого круга лиц с лицензией пилота, а не только для богатых.
«Если вы строите самолет, который может приземлиться где угодно, а затем говорите: «На самом деле, о, подождите, он не может просто приземлиться где угодно. Нет, мне нужна большая вертолетная площадка, и мне нужно построить кучу структуры и все такое», — вы упускаете суть», — заявил в ходе презентации ведущий инженер проекта Вандер Линд.
Было продемонстрировано, что самолет спокойно садится на асфальтированную площадку размером немного больше, чем размах его крыльев. Разработчики обещают, что фишками Heaviside станут скорость, тихое приземление (не более 88 децибелл, примерно 40 децибел при полете) и простота управления.
Линд заявил, что теперь он летает на работу только на самолете. По словам инженера, Heaviside может преодолеть расстояние от Сан-Хосе до Сан-Франциско за 15 минут.
Самолет назвали в честь известного физика и инженера-электрика Оливера Хевисайда.
Недавно Kitty Hawk оформила стратегическое партнерство с Boeing для сотрудничества в области городского воздушного транспорта, безопасности и использования автономных и пилотируемых транспортных средств. Сейчас Heaviside активно тестируют в пилотируемом и беспилотном режиме, чтобы выявить все уязвимости.
Разработчики уже подсчитали, что использование самолетов сократит ежегодное время в пути на работу и с работы для жителей США в 10 раз.
Комментарии (46)
Stalker_RED
04.10.2019 17:59+2Не совсем понятно, в ролике масштабная модель, или это уже шестиметровый образец, просто у них там трава высокая?
Alex023
04.10.2019 21:01-1Вот компьютерная графика значительно шагнула вперед. Теперь даже отличить затруднительно, но возможно еще.
DesertFlow
04.10.2019 18:22+13Аккумуляторы в 10 раз хуже бензина по массе. Поэтому самолет, способный летать от ДВС 10 часов, можно без проблем перевести на электричество, но с временем полета 1 час. Отсюда и вся математика. Экономическая и энергетическая обоснованность.
Во всем остальном электричество лучше — система лучше резервируется (надежнее), моторы с винтами можно ставить где угодно, так как электромоторы в 5-10 раз легче ДВС. И поэтому их можно закрепить в местах, куда ДВС поставить нельзя. Кратковременно электромоторы могут выдать в несколько раз больше мощности, чем их длительная номинальная мощность (ограниченная в основном теплоотводом, кстати). Что полезно для режимов вертикального взлета и посадки. Сами электромоторы на порядок дешевле и проще ДВС.
Эти преимущества электромоторов позволяют реализовать различные аэродинамические схемы, практически недостижимые на самолетах с ДВС. В первую очередь, интересны вертикальный взлет и посадка.
Обычно считается, что машины они никогда не заменят чисто по физическим причинам. Из-за того что энергозатраты в полете выше, чем при езде по земле. И оттого, что находясь в воздухе в режиме зависания, самолет движется относительно воздуха (земли-то он не касается). А значит, любые порывы ветра будут сдвигать этот зависший самолет вместе с собой. Представьте, что обычный порыв ветра 10 м/с, с такой же скоростью 10 м/с будет бросать такой самолет в любую непредсказуемую сторону. Те кто запускал маленькие комнатные квадрокоптеры в ветер, понимают о чем речь. Хотя с увеличением массы до тонн снижают этот эффект за счет инерции.
Но все не так плохо. Возможность электромоторов на несколько секунд выдавать мощность как минимум в три раза выше своей штатной (если контроллер позволяет и аккумулятор может выдать соответствующие токи), позволит в теории бороться с порывами. Да и вертикально взлетать/садиться можно на более слабых и дешевых моторах. С ДВС такой трюк не прокатил бы. Авиационные ДВС и так работают на 80% своей максимальной мощности (а вот автомобильные на 20-30%, поэтому у них такой большой ресурс по сравнению с авиационными двигателями).
С энергозатратами тоже вопрос неоднозначный. На большой скорости на автомобиле основные потери аэродинамические — от сопротивления воздуха. По сути, автомобиль на скоростях выше 100 км/час представляет собой почти самолет. Только еще с дополнительным трением колес о землю. Правда, у самолетов появляется дополнительное "трение" винта о воздух. Винт у самолета — это замена шин у автомобиля.
И проблема в том, что винты с высоким кпд (80-90%) достижимы только в очень узком диапазоне масс самолета, необходимой для полета мощности (т.е. аэродинамической формы самолета) и размера (диаметра) винта. А на практике нужны обычно совсем другие пропорции — массу груза хотелось бы побольше, массу самолета поменьше, мотор послабее, чтобы был дешевле, а винт поменьше, чтобы не цеплял полосу. Ради всего этого приходится жертвовать расходом бензина. Отсюда и кажущаяся прожорливость самолетов. Хотя хорошо спроектированный самолет должен быть (да так и есть в частных случаях) экономичнее машины.
CyberAndrew
04.10.2019 18:54А что вы думаете об электросамолете с подпиткой не от аккумуляторов, а от центрального генератора, движимого турбовальным двигателем?
lingvo
04.10.2019 19:46Такой гибрид уже Airbus/Siemens тестируют.
Wayfarer15
05.10.2019 01:30А можно подробнее? А то я на одном известном youtube канале, посвящённом авиации про такое заметил и понеслось. А ведь коммантаторы там вроде в теме должно быть.
Bedal
04.10.2019 20:17очень перспективная схема, но для более крупных аппаратов, на 20 пассажиров и крупнее.
DGN
04.10.2019 20:31На первый взгляд звучит как будто хорошо. Можно не иметь запаса мощности, а везти его в небольшой батарейке (аварийный запас на случай отказа турбины и штатно использовать на взлете как добавку мощности). В общем, это позволит иметь одну турбину, а не две. Движителем у нас получается будет воздушный винт, так как импеллер даст неприемлемые потери, а альтернативных движетелей пока не очень наблюдается (ионные ветры вот испытали на модели, не очень удачно).
С другой стороны, генератор мощностью равный турбине и его обвязка (инверторы и все такое), большое и тяжелое устройство, может и полегче турбины, но не сильно. Плюсуем электромоторы, винты, провода и батарейки — получаем вторую турбину, в чем тогда смысл затеи? Разве что, реализовывать всякие странные схемы, к примеру вертикальный взлет с изменяемым вектором тяги (как в статье).Bedal
04.10.2019 23:49не так.
Заменить можно не две на одну, а четыре на одну. Взлётная тяга раз в пять выше крейсерской.
Электромоторы уже достигли отдачи 6квт с килограмма массы, так что в размерном классе, скажем, Ми-8, суммарная масса генератора и электромотора не выше, чем масса одного только главного редуктора.
Так что проблемы — в массе батарей только на данный момент.
Импеллер вовсе не обязан давать неприемлемые потери, весь вопрос — на что его рассчитать.
При правильном размещении винты уменьшают сопротивление и фюзеляжа и крыла (можно как бы растянуть профиль).
DesertFlow
04.10.2019 22:32+4А что вы думаете об электросамолете с подпиткой не от аккумуляторов, а от центрального генератора, движимого турбовальным двигателем?
Это первая замена аккумуляторам, которая приходит в голову любому инженеру ). Турбины крутятся на больших оборотах, что снижает вес генератора. Мощность равна оборотам, умноженным на момент. Создаваемый момент ограничен массой магнитов. Поэтому заставив электрогенератор крутиться на больших оборотах, можно увеличить его выходную мощность без увеличения массы самого генератора. А турбовальный двигатель идеально подходит, чтобы крутить такой генератор на больших оборотах.
В теории это хорошо. Были даже проекты по крохотным турбинкам на несколько сотен ватт для военных, как замена аккумуляторам. Но на практике и сами турбовальные двигатели технически сложные. И высокооборотистые электрогенераторы ограничены теплоотводом и возможностью железа сердечника по перемагничиванию. Сердечники бытовых трансформаторов на 50 Гц и сердечники авиационных электрогенераторов на 400 Гц это совсем разные классы (и стоимости) материалов. А для турбин нужны еще выше. Турбины крутятся на 2500 Гц (150 тыс. оборотов в минуту). Редукторы же съедают весь выигрыш в массе. Впрочем, электрогенераторы бывают безсердечниковые, которые по оборотам из-за этого не ограничены. Но там возникают уже проблемы с медными проводами катушек. На больших частотах (а они нужны для переключения катушек для высоких оборотов) токи начинают течь не внутри всего провода, а по тонкому поверхностному слою, что резко ухудшает параметры.
Со всем этим сталкиваются предельные экземпляры электромоторов и электрогенераторов даже для RC моделек. Что уж говорить про полноразмерные аппараты… В общем, причина кроется в нюансах технической реализации. Иначе все давно летали бы на таких. Но идея хорошая.
Bedal
05.10.2019 00:04ну, какие сердечники, вы о чём? И какие 150 тыс обминов? Выше 60 тыс (PW207K) в турбовальных не найдёте. И то — такие обороты большая редкость, нормально 30-40. Причём это обороты каскада высокого давления, откуда мощность забирать, конечно, не будут. Со второго каскада мощность уже заберут, но обороты там в полтора-два раза ниже.
При векторном управлении возбуждением это не создает непреодолимых проблем.DesertFlow
05.10.2019 04:33ну, какие сердечники, вы о чём? И какие 150 тыс обминов? Выше 60 тыс (PW207K) в турбовальных не найдёте
Ну какие 572 л.с. для одноместного самолета, вы о чем? Или это просто пример для оборотов? Данные PW207K не нашел, взял мощность из ближайших 207 серии. И это на валу, а тепловая мощность, я так понимаю, там на уровне 4.5 МВт. Как ее отводить-то на режиме висения?
Для электрических самолетов нужны турбины максимум на два-три десятка кВт, не больше. У такого самолета, как в статье, потребляемая мощность в полете от силы 20 л.с… А вот турбины такой размерности вполне крутятся на 100-150 тыс. оборотов.
Для вертикального взлета и посадки логично использовать буферные аккумуляторы, а электродвигатели и так можно перегружать по току в несколько раз без всяких последствий. Пока там железо прогреется (небольшим падением кпд при перегрузке можно пренебречь), самолет уже улетит/приземлится. Чего ему висеть на месте, это же не вертолет.
Насчет сердечников — катушки намотаны на сердечники из электрохимической стали. Собранные из тонких пластин для борьбы с вихревыми токами. Но этого мало. Переменный ток, возникающих в этих катушках, перемагничивает эти пластины то в одну, то в другую сторону. Из-за этого они греются. Если собрать сердечник генератора или электромотора из тех пластин, что рассчитаны на переменный ток из розетки 50 Гц, а реальные электрические обороты (они в общем случае из-за магнитной редукции могут отличаться от механических) будут хотя бы 400 Гц, как было принято в советской военной авиации, то такой электромотор не выдаст расчетную мощность. Сердечники катушек будут сильно греться и как магнитопровод они толком работать не будут. Там есть сильная зависимость от температуры. Поэтому там нужна специальная электротехническая сталь. 400 Гц уже проблема, а требуемые 2500 Гц для 150 тыс. об/мин на валу турбины это я даже не знаю, существуют ли таки марки.
Bedal
05.10.2019 11:48Зачем валить в кучу все сразу и рассматривать самый невыгодный вариант? Маломощные турбины — все неэффективны, и, видимо, навсегда такими останутся, так как не видно причин на вливание миллиардов на такой НИОКР. Да и вообще сомнительно, чтобы аэродинамические принципиальные проблемы малых турбин и компрессоров удалось преодолеть.
Про генераторы: Ф1 показывает, что генератор с отдачей 6квт на килограмм, работающий до 15000 оборотов в очень сложных температурных условиях, и притом весьма надежный, сделать можно. Да, очень дорого — но раз возможно, значит, будет возможно значительно дешевле.
Итого:
— гибридная схема, как писал уже дважды, имеет смысл для достаточно крупных аппаратов с общей мощностью привода от мегаватта и выше.
— ни о каких 150к обминов речь не идёт, достаточно будет на десятичный порядок меньше.
— почитайте больше о _современных_ электродвигателях.
DGN
04.10.2019 20:19Нет смысла переводить на элетротягу самолет который может летать на углеводородах 10 часов. Зато есть смысл перевести на электричество самолет который летает один час, на электротяге он сможет пролететь 20 минут (так как электромотор сильно легче ДВС). Это дает нишу для учебных самолетов (отработка взлет-посадки), и еще есть ниша сверхмалых трасс (видел ролик регулярного пассажирского маршрута с продолжительностью полета в 3 минуты). Обычный самолет на такой трассе будет существенно дороже. Возможно, эта ниша будет расширяться экологичными маршрутами. Полеты в национальные парки, из центра города и все такое прочее.
Silverado
04.10.2019 21:29+1Учебные самолеты в школах гоняют в хвост и в гриву, и если самолет с полетным временем в час-два имеет шансы, то с временем в 20 минут — никаких. Плюс обучение — это не только взлет-посадка, потому придется покупать еще и нормальный самолет для кросс-кантри.
sith
08.10.2019 05:21В Ванкувере есть аэротакси — регулярные рейсы на гидропланах между Ванкувером/ Викторией/Сиэтлом. В скором времени их заменят на «электросамолёты».
electrek.co/2019/03/26/harbour-seaplanes-electric-airline
Zuy
04.10.2019 22:38А как насчёт выработки электричества из водорода через топливные ячейки, думаете это имеет перспективы? У меня знакомые стартап такой пилят, вроде даже переделали пару небольших самолётов и летают.
Bedal
05.10.2019 00:11враки, что летают. В топливных ячейках — очень дорогие катализаторы, так что в гаражный стартап ни разу не поверю. Плюс все материалы крайне дороги, потому что через обычные материалы водород уходит прямо сквозь стенки. Плотность водорода очень мала, чтобы приблизиться по теплотворной способности керосина/бензина по объёму, нужно давление 2000атм. Если что, тротиловый коэффициент порядка 0.2 даже без возгорания, считай — бомба. Баки, трубопроводы — должны выдерживать такое давление, то есть быть тяжелыми. Потом редуктор, чтобы снизить давление — и всё становится большого объема. Потом нагреватель — топливные ячейки работают при температурах порядка 200 по Цельсию.
Кроме того, топливные ячейки не форсируются, так что для взлёта всё равно нужен аккумулятор.
Осталось только выбросить дорогое, тяжелое и опасное оборудование — и взлететь на аккумуляторах.Zuy
05.10.2019 00:22Я к комерческим перспективам водородной авиации отношусь скептически, но они действительно летают.
Насколько я знаю, для первых полетов всю водородную начинку они взяли от Toyota Mirai, добавили небольшой аккумулятор и пару электродвигателей на винт.
Вот тут их сайт с подробностями и видео www.zeroavia.comBedal
05.10.2019 01:04так-то да, почему бы и не взлететь, если впихнуть начинку в планер с достаточной грузоподъемностью и местом.
Да сейчас можно поднять в воздух что угодно, хоть лысого черта вместе с рогами.
Но в качестве регулярно летающего аппарата все это может вызывать только колики смеха. Повторюсь: громоздко, тяжело и опасно.
Даже в автомобильном варианте. В автомире есть две компании с хорошим потенциалом исчезнуть в результате электрореволюции: тойота и бмв. И ярким признаком этого являются как раз их занятия водородом.
saag
05.10.2019 08:40Ну рассмотренный вами это всего лишь один вариант топливного элемента, как насчет использования метанола вместо водорода? Сразу отпадают указанные вами недостатки — воздествие водорода на материалы, высокие давления, взрывоопасность, вес, стоимость, температура да, остается, но не думаю, что это такой уж и недостаток, так что тандем буферная батарея — метанольный топливный элемент является перспективной парой, вот к примеру решения
Bedal
05.10.2019 12:04Метаноловые элементы были бы вполне приемлемым решением во многих случаях. Но увы, за десятки лет они так и не вышли за пределы лабораторий и обещаний.
Да что там — хотя бы метановые, да где уж…
Схема с промежуточным конвертированием — ужос, ужос. Мало того, что к остальной весьма громоздкой схеме нужно добавлять ещё громоздкости, так и КПД одного этого преобразования, 90% в пределе, вкупе с наличием выбросов абсолютно неприемлем, это лишает смысла всю затею.
Ещё одно, не-энергетическое, соображение: распространение электромобилей стало возможным не в последнюю очередь потому, что низко расположенные тяжелые батареи придают аппарату прекрасную устойчивость и управляемость с явным вау-эффектом. Никто из ездивших на электромобилях не упустил это отметить.
Теперь берём электромобиль со всеми его недостатками — и нагружаем чем- то дорогим и громоздким, причём разместить все на дне из-за громоздкости невозможно. Получаем ковыляку с опять поднявшимся центром тяжести и ценой. Оно надо?
Самое главное, наверно, соображение: все эти костыли нужны только для того, чтобы увеличить пробег и ускорить заправку. Но, глядя в перспективу, можно уверенно сказать, что это просто не требуется.
Будущее персональных электромобилей — нишевое. Будущее — за каршеринговыми электромобилями с автономным управлением. В этом варианте все параметры согласуются прекрасно — и нет особой нужды в особо больших пробегах или быстрых заправках.
Напоследок: уже в следующем или 21-м году Самсунг пообещал начать выпуск гаджетов на «графеновых» литиевых аккумах. Это даст +45% к ёмкости и одновременно ускорение зарядки в 8 раз.
Пусть это реклама, пусть будет половина от этого и только к 25му году — но это реальный прогресс, а не очередные десятилетние завтраки.
Очень показательно, что водородной транспортной энергетикой занимаются компании, сильно отставшие от общего процесса электрификации, то есть первые кандидаты на вылет.
Wesha
05.10.2019 20:08Самсунг пообещал начать выпуск гаджетов на «графеновых» литиевых аккумах. Это даст +45% к ёмкости и одновременно ускорение зарядки в 8 раз.
Bedal
05.10.2019 20:57замечательная серия статей!
Но, как там справедливо замечено, до теоретических пределов весьма далеко, так что причин особо не верить к небольшому приближению к нему нет.
Ну и я привел этот пример не к тому, что мир перевернётся, а для иллюстрации временного лага между сообщениями о лабораторных успехах и появлением на полках магазинах.
Хотя нет, слегка перевернётся. При возможности заряда в восемь (да хотя бы в пять) раз быстрее и ещё и ёмкости почти в полтора раза выше — кто останется со старым смартфоном?
saag
04.10.2019 19:46+2Вот этот получше смотрится и вполне себе летает. 1 час полета плюс 30 минут резерв.
skrimafonolog
04.10.2019 19:58Вот этот получше смотрится
Разве там есть вертикальный взлет с маленькой площадки?
Поэтому как он там смотрится — неважно.
Bedal
04.10.2019 20:22обычный самолёт, это не слишком интересно, так как не используются новые возможности: достигнуть большей надежности и получить новую аэродинамику малых скоростей. винты на крыле не просто так висят, они заставляют крыло работать по-другому. Для начала, просто увеличивают скорость потока на нём до большей, чем скорость полета. Ну, и делают эффективный профиль с меньшей относительной толщиной, что снижает сопротивление. При правильном согласовании эффект будет заметный (я не утверждаю, что в обсуждаемом примере он уже получен, но может быть).
saag
04.10.2019 20:52+1Восемь моторов в режиме вертикального взлета, где надо будет развить тягу большую чем вес летательного аппарата будут неплохо так высаживать аккумулятор, в то время обычный самолет используя подъемную силу набегающего потока будет более щадяще относиться к батареям
skrimafonolog
04.10.2019 20:56+2Восемь моторов в режиме вертикального взлета, где надо будет развить тягу большую чем вес летательного аппарата будут неплохо так высаживать аккумулятор, в то время обычный самолет используя подъемную силу набегающего потока будет более щадяще относиться к батареям
1) Это же только на взлете.
2) Вы притягивайте условия к решению задачки. А условия-то другие. Какой толк от обычного, если ему нужна взлетная-посадочная полоса которой там нет.
vrangel
04.10.2019 22:17+3Уже есть, как минимум, один серийный частный двухместный самолет:
www.pipistrel-aircraft.com/aircraft/electric-flight/alpha-electro
Странно слышать про первенство.
Desavian
05.10.2019 00:37Я прошу прощения, «тихое приземление (не более 88 децибелл,»
А громкое приземление для них — это когда кровь закипает и барабанные перепонки лопаются? Какой идиот вообще выпустит в город транспортное средство с 90дб шума? О.О
svosin
05.10.2019 09:39Всякая фауна на мотоциклах с прямотоками катается, и ничего, выпускают. А там уровень шума сопоставимый.
Bedal
05.10.2019 12:10на уровни шума в авиации есть стандарты, и весьма жесткие. Если бы этот аппарат не укладывался — его бы не сертифицировали. Если уложился — всё в порядке, можно сильно не плакать, будет не хуже, чем сейчас у вертолётов.
curiousGeorge
05.10.2019 12:14Что я никак не могу понять, чем этот проект принципиально отличается от десятков других «убийц автомобилей» ??? Подобное в разных вариантах появляется последние лет 50, и так же регулярно исчезает, зачастую собрав немало денег поверивших в сказки инвесторов.
Усовершенствование технологий в области электродвигателей (сами двигатели, аккумуляторы, электроника) дали возможность строить эти игрушки большему количеству «энтузиастов», но ничего принципиального тут не изменилось — не «взлетят» они…
Кому действительно нужно, тот и сейчас может воспользоваться вертолетом, а для повседневных перемещений нормальных людей ни проверенный вертолет, ни красивая игрушка с компьютерной картинки не подходят совершенно одинаково по целой куче давно известных причин.
P.S. Кстати, любой ЛА обязательно требует пред- и послеполетного обслуживания (если пассажиры не самоубийцы). Так и представляю, как перед каждым перемещением длительностью 15 минут (а для полетов такого плана эта штука и рекламируется) водитель/пилот сначала пол часа занимается осмотром/проверкой систем под начавшимся на улице ливнем. А потом ливень перешёл в мокрый снег, и лететь вообще нельзя, так как обеспечить возможность полетов в условиях обледенения при такой ограниченной энерговооруженности невозможно. Но это так — один из десятков примеров, так что даже обсуждения не стоит…
Nepherhotep
Самолет совсем не сократит время в пути, просто теперь работники будут добираться в 10 раз дальше.
GeorgKDeft
Не согласен — дальность полета Heaviside 160 км, так что тут без вариантов (сомневаюсь что кто то будет через 160 полета ставить самолет на зарядку, чтоб еще столько же пролететь до работы).
iproger
Точно. Чтобы сократить время пути нужно ОТ развивать и отказываться от субурбии.
sith
Загнать американцев в муравейники? За что?
DarkWolf13
Вопрос в инфраструктуре и насколько легко её организовать… в РОссии к тебе быстрее придут «товарищи» за объяснениями, чем ты взлетишь соблюдая закон… в той же Чехии мелких площадок больше чем в России.....«Мне за Державу обидно»… а так проект интересен и будет замечательно если его можно будет взять в виде КИТ-а…
adictive_max
Вопрос не «насколько легко», а «где» её организовать. Вы посмотрите, сколько в Штатах занимают обычные автомобильные парковки, и мысленно замените автомобили на самолёты. Да в крупных офисных центрах и заводах уже сейчас в пору пускать локальный ОТ, чтобы добраться до своего места на парковке, а с самолётами без этого будет уже никак.
roscomtheend
Многоуровенвые паркинги для автомобилей есть, для самолётов будет очень дорого (нужна механизация их хранения и доставки от/к взлётной площадке). Или ещё более огромная площадка для самолётов. Не взлетит (как мне кажется), тем более это только кажется что места в воздухе больше, при авариях же не всем понравится самолёт, падающий на задний двор (с автоавариями чуть проще — стукнувшиеся автомобили останутся на месте, а не упадут вниз, лёгкое касание не заставит их полететь в непредсказуемом направлении, поребрикозаборогазоны остановят лёгкие машины, а грузовики ездят по жилым районам с большой скоростью не так часто).