Летающие автомобили

летающий автомобиль вертикального взлёта готовиться к испытательному полёту
Мысль о летающем автомобиле (автоплане) не давала покоя изобретателям уже на заре эпохи авиации, а затем и вовсе превратилась в одну из самых навязчивых технологических идей человечества. Известно, что Генри Форд прочил автоплану большое будущее и был уверен что надежная и практичная модель, пригодная для массового производства, будет разработана никак не позже 1940-х годов. Однако только сейчас человечество наконец подбирается к воплощению этой мечты. Инженерная задача оказалась гораздо сложнее, чем представлялось вначале.
Однако и любители, и профессионалы были уверены, что успех не за горами. Первая серьезная попытка построить автоплан была предпринята накануне Первой мировой войны американским бизнесменом и пионером авиации Тленном Кёртиссом. Его Curtiss Autoplane был, выражаясь научно, трипланом: на модифицированный автомобиль Ford Model Т с двигателем в 100 лошадиных сил устанавливались три крыла, расположенные одно над другим, и воздушный винт. К сожалению, с началом войны Кёртисс свернул работу над экспериментальной моделью, так что до полноценного полета дело не дошло, но разгоняться и ненадолго отрываться от земли его аппарат умел.

Первым же автопланом, который действительно полетел, стал в 1937 году американский Arrowbile. Честь его постройки принадлежит другому авиатору-энтузиасту – Вальдо Уотерману, который, насмотревшись на опыты Кёртисса, сконструировал собственный двухместный бесхвостый моноплан. Arrowbile неплохо ездил и сносно летал благодаря съемному крылу. Всего было построено несколько экземпляров, однако желающих приобрести их не оказалось. Вероятно, смущали цена (сумма в $2,5 тыс. в то время была приличной) и потребительские качества техники (автоплану требовалось место для взлета и посадки, а также ангар для хранения крыла).
США традиционно играли и по сей день играют первую скрипку в разработках концепции летающего авто. Однако интересные конструкции время от времени появлялись и в Старом Свете. Так, на Парижский авиасалон 1921 года своим ходом добрался по земле и по воздуху аппарат, построенный французским инженером Рене Тампье, Tampier Roadable. Этот с виду обычный одновинтовой биплан имел складывающиеся вдоль продольной оси крылья и мог быстро превращаться в наземное транспортное средство.
Аппарат был замечателен именно складными крыльями: эту удачную идею потом многократно использовали последующие поколения конструкторов.

Испытательный полёт - модель scycar
Как бы то ни было, ближе всего к коммерческому успеху со своими автопланами всегда подбирались американские конструкторы. Среди концептов «первой волны» стоит особо отметить Аегосаг, сконструированный в середине XX века. Как и у Tampier Roadable, его крыло не отстегивалось, а складывалось назад, причем за считанные минуты. Аегосаг стал первым автопланом, который ухитрился даже получить «добро» на использование от тогдашнего американского авиарегулятора – Federal Aviation Agency. Однако нужное количество предзаказов собрано не было, так что запуск серийного производства, запланированный на 1961 год, так и не состоялся.
Компьютерный прототип автолёта итальянского дизайнера
Две стихии, и обе неродные

С начала 1960-х разработчики автопланов во всем мире столкнулись с продолжительным кризисом идей. При этом общественный интерес к теме не иссяк: о «летающих автомобилях» все это время писали в прессе, они непременно присутствовали в фантастических фильмах и книгах о будущем – взять хотя бы «Джетсонов» и «Назад в будущее». Однако «технический прогресс» в деле строительства автопланов, видимо, в то время целиком ограничивался кинематографом. Только на экране можно было наблюдать совершенные аппараты аэродинамической формы, одинаково уверенно чувствующие себя на земле и в небе. В реальности же автопланы оставались неказистыми и неуклюжими: чаще всего это были серийные авто с приделанными сверху крыльями вроде моделей ConvairCar, AVE Mizar и других, которые продолжали выдавать на-гора энтузиасты. Фактически вплоть до конца XX века конструкторы автопланов пользовались запасом идей, накопленным в первой половине столетия, не предложив ничего нового.

Террафуга - первая модель, имела носовой стабилизатор
Стало очевидно, что у концепции летающего автомобиля при тогдашнем уровне развития техники было несколько слабых мест, которые не позволяли сделать шаг от экспериментов и прототипирования к серийному производству. Как ни крути, требования, предъявляемые к самолету и автомобилю, слишком разные. Конструкторы пытались построить нечто, способное одинаково хорошо передвигаться по земле и по воздуху, но в результате компромиссных инженерных решений получали аппарат, который и то и другое умел делать в лучшем случае «на троечку». Современным концептам летающих автомобилей свойственны почти все досадные недостатки, которыми обладали автопланы столетней давности: вечно мешающиеся крылья, небольшая грузоподъемность (обычно два места, о дополнительном грузе конструкторы даже не заикаются), до смешного малое время полета (редко когда дольше двух часов), сложность управления.
Летающий автомобиль Terrafuga-2 со сложенными крыльями
К тому же автопланы оказываются очень неэкономичным транспортом. Перемещаться по воздуху выгодно только на больших высотах и скоростях. Автопланы же курсируют низко (единицы метров, максимум километр над землей) и сравнительно медленно (хорошо если 300 км/ч): это связано прежде всего с требованиями регулирующих органов. В результате они чрезвычайно «прожорливы». Расход бензина тут измеряется уже не литрами на сотню километров, а литрами в час: ведь даже если автоплан зависает неподвижно, винты всё равно необходимо крутить! И даже у самой экономичной из современных конструкций (голландского PAL-V ONE) этот показатель находится на уровне 36 литров в час.
Летающий автомобиль раннего этапа постройки
Еще одно слабое место – безопасность.

В отличие от гражданской авиации, где эта категория в обоих смыслах на высоте (риск погибнуть в авиакатастрофе для среднестатистического пассажира сегодня в сотни раз меньше, чем в автомобильной аварии), а за штурвалами сидят профессионалы, автоплан рассчитан на водителя-любителя, которому не требуется (в идеале) получать лицензию пилота. Как поведет себя любитель в сложных погодных условиях, при отказе оборудования, в ситуации тяжелого трафика?
Кроме того, вплоть до самого последнего времени управление автопланом было весьма сложным делом. Попробуйте-ка управиться одновременно с четырьмя винтами армейского «летающего внедорожника» Curtiss-Wright VZ-7 из 1950-х, который так и не пошел в серию!

Сегодня даже в автомобилях значительную часть работы по обеспечению стабильности движения берут на себя компьютеры, а уж в современных авиалайнерах пилот вообще берется за штурвал только на взлете и посадке.

Но пятьдесят (и даже двадцать) лет назад таких компьютеров и алгоритмов еще не существовало — и это связывало руки конструкторам.
Суммируйте все это — и станет очевидным, почему для автопланов так и не сформировался устойчивый спрос. Автомобиль, как бы мы его ни ругали, обладает одним несомненным достоинством: он удобен в эксплуатации. Автопланы, увы, этого качества лишены. Крылья и винты надо ставить и демонтировать, механизмы – обслуживать (представьте, что на километровой высоте закончилось масло!), садиться и взлетать только в подходящих местах…
Кому нужна эта головная боль? Уж точно не рядовому потребителю, который подчас не знает даже, есть ли в его машине домкрат и «запаска».

Им бы в небо
Вышесказанное объясняет и то, что все крупные автопроизводители давно оставили попытки построить автоплан. Корпорация Ford упорствовала, пожалуй, дольше всех: в 1950-х годах она представила действующий прототип автоплана – Levicar Mach I, который «зависал» над рельсом на магнитной подушке. Но дальнейшего хода проекту компания не дала. Сегодня эта технология, называемая maglev («магнитная левитация»), используется в высокоскоростных поездах. А нашумевший пару лет назад «парящий автомобиль Volkswagen» был всего лишь концептом, созданным средствами компьютерной графики, чтобы потешить публику.

И все-таки при большом желании и наличии денег купить нечто, подпадающее под определение автоплана, можно уже сегодня. PAL-V ONE от одноименной голландской компании обойдется в 500 тыс. евро, a Transition от американской Terrafugia — и того меньше, в $279 тыс. Но называть эту технику «автопланами» можно лишь с оговорками. Первый — скорее вертолет (трехколесный гирокоптер с двумя винтами), а второй — в большей степени маленький самолет. Для управления тем и другим требуется лицензия пилота, а также взлетно-посадочная полоса или хотя бы участок ровной поверхности длиной в полтораста метров. Наконец, начало поставки запланировано лишь на 2016 и 2015 год соответственно, то есть в любом случае придется подождать.

Такова реальность. На сегодня эти аппараты — самые доступные из всех заявленных летающих авто, притом что они не совсем вписываются в классическое представление об автоплане. Что ж, публика давно разочаровалась: ехидное «Ну и где мой летающий автомобиль?» используется сегодня как издевка в адрес замечтавшихся оптимистов.

Однако опыты продолжаются.
В начале двухтысячных воображение масс поразил фанатик автопланов Пол Моллер. Он трудится на ниве летающих автомобилей добрых полвека, одну за другой выдавая любопытные конструкции. Это ему принадлежала нашумевшая в 1980-е годы двухместная «летающая тарелка» М200Х с восемью винтами и восемью же двигателями, которая была способна перемещаться на высоте 3 метра со скоростью до 120 км/ч. Его последняя разработка — прототип четырехместного Moller Skycar: предполагаемая розничная цена — $500 тыс., взлет без разбега, скорость — выше 600 км/ч. Увы, дальше прототипа дело не продвинулось: у Моллера банально кончились деньги, а привлечь финансирование не удалось (сказалось всеобщее разочарование самой идеей).

Между тем прототип интересен тем, что решает некоторые из проблем, мешающие выходу автопланов на массовый рынок. Во-первых, в прототипе реализована идея автоматического управления. Водитель-пилот избавлен от необходимости пилотировать аппарат и штурманских обязанностей: предполагается, что он лишь введет название места назначения и укажет желаемую скорость и высоту, а бортовой компьютер сам проложит курс и управится со всеми двигателями. Во-вторых, аппарат может совершать вертикальный взлет и посадку (эту функцию обычно называют аббревиатурой VTOL — от англ. vertical take-off and landing).

Нельзя сказать, что автопланы, требующие взлетно-посадочной полосы, совсем перестали проектировать, но в подавляющем большинстве случаев конструкторы теперь ориентируются на VTOL — и устанавливают не один вертикальный винт, а несколько горизонтальных. Такие конструкции называют многороторными, и вы наверняка с ними знакомы по игрушечным дронам. Их важное преимущество перед классической «самолетной» схемой заключается в том, что отпадает необходимость в крыльях, закрылках и прочей вспомогательной обвеске: для совершения маневра достаточно изменить скорость вращения некоторых винтов (и компьютеры с этим отлично справляются). Примером такого подхода может служить экспериментальный военный автоплан-транспортер Transformer от американской компании Advanced Tactics: это, по сути, вагончик, подвешенный к восьми винтам (прототип уже летает).

Все это дает ту самую простоту эксплуатации, к которой так долго стремились конструкторы и которая необходима для появления настоящего спроса на автопланы. К сожалению, себестоимость их остается высокой — и это тоже наложило отпечаток на направление, в котором движется эволюция летающего авто: если в XX веке акцент делали на автоплане для всех, то сегодня больше внимания уделяется конструкциям, рассчитанным на специальное применение.

Узкая специализация избавляет от необходимости быть «лучшим во всем», требуя лишь хорошего выполнения какой-то одной задачи. Примером может служить X-Hawk израильской компании Urban Aeronautics. Назначение этого странного аппарата, который внешне больше напоминает моторную лодку, нежели автомобиль или самолет, состоит в доставке и спасении людей с крыш горящих зданий и из зон боевых действий. Его можно применять в любых ситуациях, когда требуются высокая маневренность, небольшие габариты и отсутствие огромного вертолетного винта (здесь два ротора спрятаны в корпус). Стоить такая машина будет около $3 млн: для массового покупателя не по карману, зато для армии и подразделений спасателей – вполне.

Массовый рынок, впрочем, тоже не забыт. Из всех конструкций, наиболее подходящих под классическое определение автоплана и имеющих наивысшие шансы поступить в конце концов в продажу, стоит выделить американский «аэромотоцикл» Aero-Х от компании Aerofex. Возможности этого 350-килограммового аппарата  мотоциклана первый взгляд кажутся слишком ограниченными. Он летает всего-то на трехметровой высоте (благодаря упрятанным в основание корпуса, как у X-Hawk, двум огромным винтам), способен нести лишь двух человек в положении стоя и перемещается со скоростью всего 70 км/ч при запасе хода менее часа. Зато стоит меньше $100 тыс. Предзаказы на него уже принимаются, начало поставок запланировано на 2017 год.

летающий мотоцикл - уже летает и уже в продаже
Aero-Х замечателен и еще парой деталей, благодарить за которые тоже следует его «ограниченность». Это, во-первых, безопасность полета: если что-то откажет, пилот и пассажир могут надеяться приземлиться без увечий, даже не используя опциональные воздушные подушки. К тому же не требуется летной лицензии. Так что Aero-Х, без сомнения, найдет поклонников не только среди спасателей, геологов и фермеров, на которых его ориентируют в первую очередь, но и среди обычной публики.

Если завтра в полет
К сожалению, тот же Aero-Х наглядно демонстрирует следующую проблему, которая встанет перед автопланами, когда они наконец попадут в свободную продажу. Речь о трудностях передвижения в населенной местности, особенно ощутимых для низколетящих транспортных средств. Пока еще законы и правила, регулирующие воздушный трафик такого рода, не написаны — поэтому производители исходят из предположения, что на городских улицах и вообще в жилой зоне эксплуатация автопланов категорически нежелательна. Когда же правила напишут, для автопланов (в особенности низколетящих), безусловно, потребуются «магистрали» — пусть без асфальта, но и без линий электропередач, мостов, жилья. А значит, реализация мечты о свободном — без пробок и ограничений — перемещении снова будет отложена. Возможно, до третьего десятилетия века, когда в строй вступят электроавтопланы.

Подобно электромобилям Tesla Motors, такие машины будут безопасней уже по причине отсутствия в них огромных емкостей с бензином. Вместе с тем высота их полета составит минимум десятки метров, что даст возможность полностью игнорировать препятствия на земле. Образцы такой техники уже есть. Например, электрический автоплан TF-X упомянутой компании Terrafugia. Это четырехместная VTOL-машина, примечательная крохотными «рудиментарными» крыльями: достаточную для полета опору создает широкий фюзеляж. Предполагается, что управлять TF-X можно будет после всего пяти часов инструктажа и тренировок. Правда, и ждать его разработчики предлагают не раньше чем через десять лет.

Но даже переход на электрическую тягу не решит главной проблемы летающих автомобилей – до обидного низкий КПД. Пока автопланы вынуждены тратить огромное количество энергии на то, чтобы держаться в воздухе, они будут оставаться неоправданно расточительной техникой для простого потребителя. Вот почему самые смелые мечты об удобном и практичном автоплане стоит пока отложить. Вплоть до того неопределенного грядущего, когда будут совершены прорывы в химии, а конкретнее – в сверхпроводниках. Помните знаменитый опыт с парящей над сверхпроводящим магнитом железной таблеткой? Как только будут изобретены материалы, способные к сверхпроводимости при комнатной температуре (то есть не требующие постоянного охлаждения жидким азотом, например), поддерживать полет станет возможно с минимальными затратами энергии.
Несколько упрощая, можно сказать, что достаточно будет покрывать автомагистрали не асфальтом, а таким сверхпроводником, – и автомобили станут парить над ними без энергозатрат.

Да, дороги потребуются все равно, но экономия энергии получится фантастической. В качестве приятных бонусов мы получим и решение проблемы плохих дорог: по ним  не ездят – а значит, они и не изнашиваются. Впрочем, сколько еще ждать реализации этого технологического сценария, никто не знает. Химики и физики в ответ лишь пожимают плечами.

Автор Золотов Евгений

http://teziko.com/home/science/211-fly-cars

315 просмотров всего, 1 просмотров сегодня