500 кг груза со скоростью 500 км/ч на дальность 500 км – и все параметры будут применимы к аэротакси. Сегодня прорабатывается концепция нового транспортного средства, которая нацелена на наиболее экономичное решение проблемы транспортной доступности в пределах городских агломераций и связности территорий в районах со слаборазвитой дорожной сетью.
Как известно, наиболее комфортное время, которое человек готов проводить в дороге, не превышает два часа. Это свойство человеческого организма на протяжении сотен лет определяло темпы развития цивилизации. Увеличение скорости передвижения по мере совершенствования транспортных средств еще в средние века постепенно делало доступными для ежедневных контактов все большее количество населенных пунктов, что вело к интенсификации культурных и экономических обменов, получивших в экономике название связности территорий.
Сегодняшняя ситуация с транспортной связностью страны и транспортной доступностью в пределах городов и крупных городских агломераций требует принятия в России немедленных мер. Пропускная способность наземной транспортной сети в большинстве городов-миллионников и крупных областей полностью исчерпана. Создание новой региональной железнодорожной сети требует колоссальных капитальных вложений. Сеть региональных аэродромов существенно сократилась за последние 30 лет. По числу взлетно-посадочных полос на единицу населения Россия в десятки раз уступает большинству развитых стран, а по отношению к территории страны — в сотни. По этому параметру наша страна находится на уровне некоторых африканских стран.
Наименее затратным способом улучшить транспортную связанность страны, который не потребует строительства дополнительных дорог и аэропортов, могло бы стать транспортное средство нового класса — аэротакси, объединяющее свойства самолета, вертолета и автомобиля.
В рамках «дорожной карты» рынка Аэронет Национальной технологической инициативы рабочей группой прорабатывается технический облик беспилотного или опционально пилотируемого безаэродромного транспортного летательного аппарата (аэротакси), известного под рабочим названием «Три по пятьсот».
Ключевая особенность концепции — существенное снижение стоимости владения и упрощение эксплуатационного и технического обслуживания, которое больше должно походить на обслуживание премиального автомобиля, а не персонального самолета или вертолета. Сейчас существует вертолетное такси, однако регулярно пользоваться им могут только весьма состоятельные люди, которые способны заплатить за один перелет около 20 тыс. рублей. Кроме того, вертолет — весьма шумный вид транспорта. Аэротакси должно в корне изменить эту ситуацию, поскольку стоимость поездки на нем будет сравнима с ценой билета на поезд, следующий в тот же пункт назначения.
И названные преимущества касаются не только пассажирских перевозок, но и перспективной грузовой логистики, для которой также можно приспособить разработку. Но, как показало изучение мирового опыта, в первую очередь прорабатывается вариант перевозки именно пассажиров внутри крупных городских агломераций и только потом — грузов. Внедрение новой техники на междугородних перевозках должно начаться с тех направлений, движение по которым отнимает слишком много времени при использовании привычного транспорта. В частности, с помощью аэротакси можно будет всего за полтора часа попасть из Ставрополя в Севастополь, тогда как на автомобиле этот путь занимает около 11 часов.
Естественно, внедрение нового транспортного средства потребует создания соответствующей инфраструктуры: аэромобильных заправочных комплексов и станций технического обслуживания, подобных автомобильным. Для грузовых вариантов аэротакси должны быть созданы автоматизированные и роботизированные грузовые терминалы. Для эксплуатации в труднодоступных районах на борту должна быть развитая экспертная система с элементами искусственного интеллекта, отвечающая за выбор площадки для посадки.
Одним из основных аргументов применения беспилотного варианта аэротакси является более высокая безопасность полетов, т. к. самые опасные их участки — взлет и посадка, будут полностью автоматизированы. Высокая маневренность, автоматические системы стабилизации и обеспечения устойчивости в условиях сильного ветра, стойкость к обледенению — это задачи, которые предстоит решить для абсолютно безопасного применения в сложных климатических и погодных условиях, в том числе, в условиях Арктики, Дальнего Востока, при эксплуатации над акваториями морей. Причем беспилотное аэротакси сможет осуществлять движение в сложных погодных условиях, садиться при сильном ветре и в ограниченном пространстве, при необходимости, даже на палубу корабля. А для полетов над городом выдвигаются требования снижения шума до уровня не выше, чем у коммерческих автомобилей.
В СевГУ создана проблемная лаборатория, которая в ближайшие несколько лет будет изучать фундаментальные вопросы динамики полета вертикально взлетающих и садящихся беспилотных летательных аппаратов с новыми аэродинамическими формами.
Жесткие и противоречивые эксплуатационные требования приводят к весьма необычным техническим обликам, которые изучаются специалистами в рамках разработки концепции аэротакси.
Например, в одном из вариантов, которые прорабатываются в рамках недавно созданной в Балтийском государственном техническом университете (БГТУ) «ВОЕНМЕХ» лаборатории беспилотных аэрокосмических систем, аэротакси оснащено газотурбинным двигателем, работающим на синхронный генератор, который через батарею суперконденсаторов питает несколько электродвигателей.
Силовая электроника выполняется не из традиционного кремния, а из карбида кремния, который не требует охлаждения и позволяет создавать существенно более компактные и легкие силовые приборы. Двигатели приводят во вращение подъемные и маршевые вентиляторы, полностью убранные внутрь объемного фюзеляжа, который выполняет еще и функции крыла. Управление осуществляется струйными рулями и за счет управления вектором тяги. Снаружи аэротакси почти не имеет движущихся частей. Расчетные исследования показывают, что аппарат должен будет обладать достаточной маневренностью и надежной управляемостью для безопасной эксплуатации в условиях сильного ветра.
Коснутся инновации и материалов корпуса. В этом качестве инженеры рассматривают не только ставшие уже привычными стеклопластики и углеродные композиты, но и, например, новейший сплав алюминия со скандием, который позволяет создавать сварные конструкции. Сплав был разработан еще в 80-е годы ХХ века во Всесоюзном институте легких сплавов, а несколько лет назад существенно доработан в сторону удешевления его производства. Предварительные расчеты позволяют надеяться, что полностью сварная конструкция фюзеляжа аэротакси из этого сплава будет как минимум в 4-6 раз дешевле углепластикового корпуса при сопоставимом весе.
Для удешевления разработки в проекте планируется широко использовать концепцию цифровых полигонов, стендов имитационного полунатурного моделирования и виртуальных испытаний. Все компоненты будущего изделия сначала будут отработаны и оптимизированы на этапе создания цифровых двойников и только потом пройдут натурные стендовые испытания. Как стало известно, к 2025 году будут представлены действующие летные демонстраторы технологий, которые окажутся наиболее перспективными.
Прежде чем начать эксплуатацию такого необычного транспорта, как беспилотное аэротакси, необходимо будет разработать соответствующую новую нормативную базу, регламентирующую его проектирование, испытания, производство и сертификацию. В целом представители рабочей группы Аэронет оптимистично оценивают возможность принятия соответствующих документов, поскольку ранее рабочая группа «Аэронет» по совершенствованию законодательства совместно с Ассоциацией эксплуатантов беспилотных авиационных систем и Минтрансом уже разработало в достаточно короткий срок порядок применения малых дронов весом до 30 кг. Изучение зарубежной нормотворческой практики позволяет надеяться на снятие ограничений на применение беспилотного авиационного транспорта для перевозки пассажиров ориентировочно к 2025-2027 г.
Источник: Блог экспертов НТИ
