Самолёт – практически идеальное транспортное средство, за исключением двух нюансов. Для взлёта и посадки ему требуется немалое время и расстояние, а топлива он тратит просто неимоверное количество. Поэтому и возникают у инженеров мысли о создании самолёта с вертикальным взлётом и посадкой, причём на электрической тяге. Вот только как близки эти идеи к технической реализации, и возможно ли это вообще?
Дорого и неэффективно
Любое, даже незначительное подорожание топлива водителем воспринимаются, как большая красная тряпка. Каждая копейка при немалых расстояниях в конце года выливается в солидную сумму, которая сильно увеличивает и так немаленькие расходы на содержание автомобиля. В случае с самолётом отношение схожее, вот только объёмы несколько другие. За последний год стоимость авиационного топлива сильно выросла и примерно составляет от 65 до 70 тысяч рублей за тонну. Расход топлива сильно зависит от самолёта, крейсерской скорости, погоды и прочих факторов, к примеру, у Ту-154Б-2, среднемагистрального авиалайнера, рассчитанного на 180 пассажиров, он составляет примерно 6,2 тонны в час.
Несложно подсчитать, во что обходится один рейс, поэтому становится понятным желание изменить текущую ситуацию в лучшую сторону, создав электросамолёт с вертикальным взлётом и посадкой. С одной стороны, это снизит стоимость перелёта для обычных граждан, с другой, уменьшит нагрузку на экологию. Вот только реализовать эту идею инженерам оказалось очень сложно, поскольку на борту самолёта невозможно хранить столько энергии, чтобы её хватило и на подъём, и на полёт.
У всех беспилотных летательных аппаратов, которые взлетают за счёт вертикальной тяги, есть одна общая проблема – на процесс взлёта требуется очень много энергии. В случае с самолётом всё гораздо проще, ему подъёмную силу обеспечивает форма крыльев, которые в буквальном смысле слова выталкивают его вверх. Мультикоптерам же приходится тратить много энергии сначала на подъём, а потом на полёт, из-за чего существуют известные проблемы с малой грузоподъёмностью и небольшим временем автономной работы. Даже с использованием обычных двигателей техническое исполнение самолёта с вертикальным взлётом и посадкой связано с неимоверными сложностями. Между тем инженеры по всему миру тратят немало времени в попытках решить эту задачу, поскольку выигрыш от разработки самолёта eVTOL будет чрезвычайно большим.
Самолёт eVTOL
Конечно, у некоторых возникает вполне резонный вопрос, зачем вообще использовать электродвигатели для создания VTOL вместо проверенных ДВС, если это вызывает столько трудностей. К большому сожалению, с авиационными двигателями проблем не меньше. За всю историю самолётостроения немало проектов по созданию самолётов с вертикальным взлётом было закрыто из-за технических проблем. Самолёт при этом получается тяжёлым и громоздким, а его конструкция чрезвычайно сложной.
С электрической силовой установкой совершенно другая история. Компактные электромоторы гораздо проще в установке и обслуживании, к тому же для их работы не нужны сложные, объёмные и тяжёлые сопутствующие системы. К тому же небольшой, компактный и лёгкий самолёт, способный взлететь с места и приземлиться на маленький пятачок в густой застройке или лесу является огромной ценностью и для военного ведомства, и для гражданских служб.
На текущий момент существует несколько перспективных проектов, чьё развитие в будущем может принести большую пользу. Один из них – самолёт от Joby Aviation, чьё предназначение – превратиться в аэротакси. Он уже прошёл лётные испытания, а компания успела завершить первый этап лицензирования, которое позволит перейти к серийному выпуску eVTOL, а затем и к его массовому использованию. Летательный аппарат с вертикальным взлётом и посадкой похож на некий гибрид обычного самолёта и гигантского мультикоптера.
На крыльях у него расположены четыре несущих винта и ещё два находятся на раздвоенном хвосте. При этом они выполняют двойную функции – обеспечивают и вертикальную, и горизонтальную тягу. Когда самолёт взлетает, все винты расположены вертикально и поднимают его вверх. Как только он наберёт определённую высоту, тяговые винты постепенно уменьшают наклон, вектор тяги изменяется и самолёт начинает движение вперёд.
Самое интересное в его конструкции – это обычные крылья. Благодаря им возникает «естественная» подъёмная сила, и самолёт может полностью расположить винты в горизонтальной плоскости, существенно снижая расход энергии. Хвостовое оперение из-за своей конструкции тоже вносит существенный вклад в поддержание высоты.
На текущий момент радиус действия самолёта составляет 240 километров, а максимальная скорость – 320 км/ч. Возможно, радиус действия ещё больше увеличится, если удастся увеличить энергоёмкость батарей.
«Эколибри»
До недавнего времени в России никто не занимался созданием подобных летательных аппаратов, и эта отрасль является новой для отечественного разработчика. «Эколибри» — пока что уникальный в своём роде проект, в рамках которого собираются построить самолёт с улучшенными экологическими показателями (отсюда и название). О самом проекте технической информации практически нет, он больше существует в теории, чем на практике, но имеются определённые надежды на реализацию.
На выставке «Аэронет 2035» разработчики представили макет летательного аппарата, в основе которого лежит гибридная силовая установка. В конструкции самолёта имеются винты, обеспечивающие как горизонтальную, так и вертикальную тягу. Первые расположены в хвостовой части «Эколибри», а вторые – на двух штангах, смонтированных параллельно фюзеляжу. Вертикальный взлёт обеспечат электрические двигатели, работающих от аккумуляторных батарей, они возьмут на себя наиболее энергозатратную часть полёта. Во вторую очередь вступят в действие горизонтальные винты, приводимые в действие газотурбинными авиационными двигателями. Предполагается, что максимальная дальность полёта составит 1200 километров.
Впрочем, летательный аппарат может быть и не таким уж мирным. Его теоретическая грузоподъёмность 300-400 килограмм позволит взять на борт немало оборудования для управления боевыми дронами и корректировки их работы. Насколько реальным окажется этот проект, покажет лишь время.
Среди самолётов встречаются настоящие гиганты, предназначенные для транспортировки огромных грузов и частей других авиалайнеров.
