Świat marzeń o powietrznych autostradach. Już nie lotnictwo, lecz aeromobilność
Po otrzymaniu w sierpniu specjalnego certyfikatu umożliwiającego rozpoczęcie testów projektu prototypu elektrycznej taksówki pionowego startu i lądowania (eVTOL) Midnight firmy Archer (1) wykonał już pierwsze loty bez załogi. Nastąpiło to po czterech latach testów wcześniejszych prototypów, w tym dwumiejscowego Makera.
Pozwolenie na loty komercyjne Archer chce uzyskać w 2025 roku. Midnight ma latać w USA, w Chicago, Los Angeles i obszarze metropolitalnym Nowego Jorku, we współpracy z liniami United Airlines, które w 2021 roku zainwestowały w producenta. Linia lotnicza złożyła zamówienie na 100 eVTOL-i. Midnight może przewieźć pilota i maksymalnie czterech pasażerów (lub około 500 kg ładunku) na odległość do 100 km z prędkością przelotową 130 węzłów.
Taksówka powietrzna jest jednak zoptymalizowana pod kątem lotów typu back-to-back, krótkich lotów z około 12 minutami przestoju pomiędzy nimi, które zostaną wykorzystane do naładowania samolotu. Archer wierzy, że jego trasy taksówek powietrznych będą konkurencyjne cenowo w stosunku do naziemnych usług wspólnych przejazdów, takich jak Uber i Lyft. Oprócz miast amerykańskich w planie jest też Bliski Wschód. Archer ogłosił niedawno plan uruchomienia tras taksówek powietrznych w Zjednoczonych Emiratach Arabskich w 2026 roku.
Dwanaście silników elektrycznych Midnight działa na sześciu akumulatorach litowo-jonowych tajwańskiego producenta Molicel. Jest to konstrukcja typu tiltrotor - przednie śmigła przechylają się do przodu podczas lotu, aby zapewnić dodatkowy ciąg. Archer twierdzi, że układ napędowy pozwala Midnightowi wytwarzać o 45 dB mniej hałasu niż helikopter na wysokości przelotowej. Maszyna ma być produkowana we współpracy z producentem samochodów Stellantis.
Główny amerykański konkurent Archera, Joby Aviation, zapowiada produkcję 500 taksówek powietrznych rocznie. Niedawno firma ta rozpoczęła załogowe testy prototypu produkcyjnego z pilotem na pokładzie. Żadna z firm nie będzie jednak w stanie zwiększyć produkcji, dopóki nie uzyska certyfikatu produkcyjnego amerykańskiej lotniczej agencji FAA. Po otrzymaniu pierwszych kryteriów zdatności do lotu eVTOL od agencji pod koniec 2022 r., Archer i Joby to dwaj najbardziej zaawansowani w tym procesie amerykańscy producenci elektrycznych taksówek powietrznych.
Ruch w latającym interesie
O wielkim ożywieniu na rynku różnego rodzaju latających taksówek, pasażerskich małych dronów miejskich i pokrewnych rozwiązań pisaliśmy w MT w ostatnich latach już co najmniej kilka razy. Wracamy do tego, bo dzieją się tu wciąż rzeczy nowe, choć o przełomie, jakim byłoby uruchomienie regularnych miejskich lub pozamiejskich powietrznych linii dojazdowych, raczej jeszcze nie można mówić. Są to zwykle głównie wciąż prototypy, testy i eksperymenty. Nierzadko to wciąż bardziej fantazje niż coś bliskiego urzeczywistnienia.
Przykładem atrakcyjnie zwizualizowanej fantazji jest koncept firmy CycloTech nazwany CruiseUp. To prawdziwie futurystyczny dwumiejscowy samochód powietrzny eVTOL pomyślany jako maszyna do lotów między miastami. Działająca w austriackim Linzu firma stawia sobie za cel propagowanie i komercjalizację systemu napędowego CycloRotor. Wykorzystuje on wirniki Voith-Schneidera, znane również jako pędniki cykloidalne, gdzie łopatki tworzą niejako „ściany” obracającej się „beczki”. Układ ten działa podobnie jak wirniki helikopterów.
Można uruchomić beczki z mniej więcej stałą prędkością silnika, a następnie skierować ciąg niemal natychmiast w dowolnym kierunku. Ta superszybka zmiana kierunku ciągu jest kluczową zaletą wirnika Voith-Schneidera w wodzie, oferując holownikom, promom, statkom strażackim i tym podobnym zdolność do precyzyjnego pozycjonowania się w wodzie, utrzymywania się w jednym miejscu niezależnie od tego, co dzieje się wokół nich, i szybkiego równoważenia sił holowniczych, które w przeciwnym razie mogłyby je przewrócić. Konstrukcja ma też poważne wady. Ciągły ruch mechaniczny tarczy i przechylających się łopatek sprawia, że są to elementy wymagające specjalnej, nietypowej konserwacji, a powiązany sprzęt i łożyska zwiększają masę.
Koncepcja CruiseUp Air jest około półtora raza większa od zwykłego samochodu naziemnego, ale mieści tylko dwie osoby. Jego planowana maksymalna prędkość to 150 km/h przy maksymalnie 100 km zasięgu. Nie ma skrzydeł, które zapewniałyby siłę nośną dla efektywnego lotu przelotowego, więc będzie musiał być wspomagany przez ciąg przez cały czas. To duże obciążenie dla baterii. Być może firma chce czekać na ich nowe modele, bo podaje jako datę pierwszych lotów rok 2035. Być może wcześniej wystartuje do cyklicznych komercyjnych lotów maszyna latająca Horizon Aircraft, która niedawno została powiększona z pojemności pięciu do siedmiu osób w projekcie eVTOL-a Cavorite X7. Ta większa wersja ma służyć do zastosowań w ewakuacji medycznej, dostarczaniu krytycznych dostaw, pomocy w przypadku katastrof i misjach wojskowych. Oczekuje się, że będzie mógł przewozić ludzi lub ładunki na odległości od 50 do 500 km, czyli nieco dalej niż planowane trasy taksówek powietrznych od Joby i Delta, Archer i United i innych. Jego przewidywana prędkość maksymalna to 217 węzłów (400 km/h).
Co ważne, X7 będzie mógł startować pionowo jak helikopter lub konwencjonalnie z pasa startowego. Hybrydowy paliwowo-elektryczny system zasilania X7 został zaprojektowany tak, aby ładować akumulatory w ciągu 30 minut między misjami. Samolot mógłby również ładować akumulatory w powietrzu, latając jak tradycyjny samolot - na skrzydłach, w konfiguracji o bardzo niskim oporze, przy użyciu silnika zwiększającego zasięg.
Jak pisał w ubiegłym roku serwis BBC, na całym świecie realizowanych jest około trzystu projektów eVTOL. Inne źródło mówi o 135 firmach rozwijających te projekty w samych tylko USA. Jednym z wyróżniających się projektów jest wspomniany niemiecki Lilium, w którym pracują inżynierowie z Boeinga i Airbusa. Ta charakterystyczna maszyna eVTOL ma 36 silników elektrycznych umieszczonych wewnątrz smukłych, białych skrzydeł i samolotów z ogonem. Są to wentylatory kanałowe, zasysające powietrze i wydmuchujące je w sposób silnika odrzutowego, ale bez mieszania go z paliwem. Wytwarza to silny ciąg, który popycha mały samolot do prędkości 300 km/h. Potrzebna jest specjalna bateria, która może utrzymać wysoką moc wyjściową, nawet gdy jest bliska rozładowania.
Lilium twierdzi jednak, że dzięki współpracy z firmą Ionblox, znaną wcześniej jako Zenlabs, jest w stanie sprostać takiemu wyzwaniu. Ionblox zastosował anody z przewagą krzemu, gdy większość konwencjonalnych ogniw wykorzystuje grafit. Anody krzemowe są w stanie osiągnąć 25-procentowy skok w energii specyficznej, ale mają tendencję do niskiej żywotności, ponieważ krzem pęcznieje aż o 400 proc. w powtarzających się cyklach ładowania, co szybko degraduje akumulatory. Ionblox twierdzi, że jego ogniwa mogą obsługiwać moc 3,8 kW na kilogram przy 50 proc. stanie naładowania, w ciągu 30-sekundowego impulsu przy ogromnym tempie rozładowania i około 3 kW/kg, nawet gdy mają jedynie 30 proc. pojemności w temperaturze otoczenia 30°C. Jeśli w testach się to sprawdzi może to być przełom w dziedzinie eVTOL.
Niektóre konstrukcje są już od lat testowane w warunkach rzeczywistych. Tak jest w przypadku pasażerskiego drona Ehang 184 (2), stworzonego przez chińskiego producenta Ehang, który powstał w 2014 roku i od pewnego czasu wykonuje w Dubaju loty próbne jako powietrzna taksówka. Ehang 184 może przewozić pasażerów i ich bagaż do 100 kg. Równie jak Ehang znany jest Volocopter, testowany od kilku lat w Dubaju, jako potencjalna alternatywa dla naziemnych taksówek. Inna konstrukcja latającej taksówki elektrycznej, Cora, lata autonomicznie, unoszona przez dwanaście wentylatorów w starcie pionowym, zanim poleci jak samolot, używając śmigła z tyłu na odległość do 100 km. Kitty Hawk Corporation, firma, która zbudowała Corę, jest finansowana przez miliardera, współzałożyciela Google, Larry’ego Page’a i współpracuje z Boeingiem i z li-niami Air New Zealand.
32-wirnikowy samolot Mk-5, najnowsza wersja jednomiejscowego elektrycznego samolotu pionowego startu i lądowania (eVTOL) japońskiej firmy teTra Aviation, testowany jest na kalifornijskim lotnisku w Byron, oddalonym o ok. 80 kilometrów na wschód od San Francisco. Jest to maszyna jednoosobowa, z limitem wagi pasażera - 113 kg o maksymalnym zasięgu lotu 160 km przy prędkości 160 km/h. Startup Tetra Aviation już przyjmuje zamówienia na tę latającą taksówkę. Jednak loty Mk-5 nie są dla każdego. Polecieć nim może jedynie osoba z licencją pilota samolotowego. Co ciekawe, jest to zarazem maszyna do samodzielnego składania. Klient dostaje zestaw części, a po złożeniu wymagana jest kontrola przedstawicieli administracji powietrznej.
Brytyjska firma Arc Aero Systems przedstawiła niedawno swoją wizję „opłacalnego, niskoemisyjnego rozwiązania dla podróży międzymiastowych”, czyli hybrydową konstrukcję Linx P9, która obiecuje pokonać porównywalnej wielkości helikoptery pod względem zasięgu, prędkości i kosztów operacyjnych. Płatowiec stanowi połączenie samolotu, helikoptera i żyrokoptera. Kompozytowa konstrukcja waży zaledwie 1930 kg bez ładunku. Dziewięciomiejscowa kabina przypomina helikopter, ale po bokach ma smukłe skrzydła o rozpiętości 12,6 metra.
Linx P9 używa silnika elektrycznego do rozpędzenia górnego wirnika podczas pionowego startu i lądowania. Po wyniesieniu na określoną wysokość do akcji wkraczają śmigła pchające, napędzane silnikami turbo o mocy 370 kW, a po osiągnięciu prędkości przelotowej skrzydła przejmują zadanie unoszenia od wirnika na górze. Arc twierdzi, że silniki turbo mogą być zasilane ekologicznym paliwem lotniczym, a w pewnym momencie mogą zostać zastąpione przez układ napędowy wykorzystujący wodorowe ogniwa paliwowe.
Firma przewiduje, że w standardowej konfiguracji może on zapewnić zasięg 950 km przy użyciu około 600 kg paliwa lub 1300 km przy zastosowaniu zbiornika o zwiększonej pojemności. Jeśli chodzi o koszty, to Arc twierdzi, że można eksploatować tę maszynę za około 505 USD za godzinę lotu, zapewniając, że jest to około 40-procentowa redukcja w stosunku do porównywalnych helikopterów. Projekt Arc jest podobny do Rosa Aerodyne zaproponowanego przez Jaunt Air Mobility i oba są rozwinięciem starszej koncepcji CarterCopter.
Chińska firma AutoFlight zanotowała w ostatnim czasie rekord najdłuższego na świecie lotu eVTOL (odległość 250 km na jednym ładowaniu). Chwali się, że ma zamówienia na dwieście maszyn od EVFLY, nowego przewoźnika, specjalizującego się w sektorze elektrycznym. Uważa, że jego samolot Prosperity może być wykorzystywany do przewozu pasażerów (do czterech osób) i ładunków, zarówno w wersji autonomicznej, jak i pilotowanej. Biorą w tym wyścigu udział nie tylko we współpracy ze startupami najwięksi w branży lotniczej. Airbus opracował wiele konstrukcji typu eVTOL, w tym jednoosobową Vahanę lub City Airbus, czteroosobowy demonstrator technologii typu „miejska taksówka powietrzna” z czterema 9-metrowymi wirnikami, który po raz pierwszy wystartował w Niemczech w maju 2020 r. Producent śmigłowców Sikorsky przygotowuje się do ery eVTOL, opracowując technologię Matrix, która umożliwia dostosowanie istniejących śmigłowców do samodzielnego sterowania.
Być może przełomem, na który ta branża czeka, będzie usługa elektrycznych taksówek powietrznych, która mogłaby zostać uruchomiona podczas igrzysk olimpijskich w 2024 roku, jeśli rzeczywiście będzie działać tak, jak to było zapowiadane, bo różne informacje podają ten projekt w wątpliwość, gdyż np. wypowiedzieć muszą się w tej sprawie w głosowaniu m.in. mieszkańcy Paryża. Według planów powstać ma pierwszy w Europie vertiport, terminal testowy w Pontoise, na obrzeżach Paryża. Docelowo taksówki powietrzne będą mogły lądować w jednym z pięciu wertiportów w regionie paryskim, z których jeden będzie zlokalizowany w Paryżu na barce pływającej po Sekwanie. Za park maszynowy odpowiadać będzie niemiecka firma Volocopter.
Zainspirowana boomem pionowzlotów wszelkiej maści firma Foster + Partners opublikowała niedawno wizualizacje swojego projektu koncepcyjnego terminalu „vertiport”. Miałby powstać obok Międzynarodowego Portu Lotniczego w Dubaju a potem w trzech innych lokalizacjach. Sugerowana data oddania do użytku to 2026 rok. Uruchomienie podobnej placówki planuje się również na przyszłorocznych igrzyskach olimpijskich w Paryżu. Usługi transportowe świadczone miałyby tam być z wykorzystaniem wspomnianego Volocoptera Volocity.
Co z latającymi samochodami?
Interesujące projekty powstają w odnodze aeromobilności, polegającej na łączeniu pojazdów drogowych i latających, czyli projektowaniu wymarzonych przed dekadami „latających samochodów”. Przykładem jest pojazd holenderskiej firmy Pal-V z dopiskiem Liberty, hybryda drogowo-powietrzna, którą w zaledwie chwilę można przekształcić z pojazdu sprawnie poruszającego się po drogach w wiatrakowiec, który zabierze nas w podniebną wycieczkę w dowolne miejsce. Liberty jest pojazdem trzykołowym. Dzięki temu inżynierom udało się znacząco zmniejszyć jego masę, co ma ogromny wpływ na oszczędność paliwa oraz bardziej ekonomiczne loty. Firma Pal-V podaje, że jej latający samochód został wyposażony w silnik o mocy 200 KM. Podczas lotu może rozpędzić się do 180 km/h i wzbić na maksymalną wysokość do 3500 metrów. Liberty na pełnym baku, czyli 100 litrach benzyny, może przelecieć nawet ponad 500 kilometrów. Aby wystartować lub wylądować, pojazd potrzebuje ok. 30 metrów pasa, czyli wchodzi w kategorię pojazdów zbliżonych do VTOL.
Koncept hybrydy samochodu z maszyną latającą żyje w wielu innych projektach. Kalifornijska firma Alef zaprezentowała niedawno koncepcję swojego Modelu A, który według niej jest jedynym latającym samochodem z możliwością jazdy po ulicach i pionowego startu. Zasilane bateriami urządzenie startuje pionowo, wykorzystując osiem śmigieł umieszczonych wewnątrz korpusu o rozmiarach zbliżonych do dużego samochodu. Alef Model A może pomieścić dwie osoby i ich bagaże, a dwóch pasażerów siedzi w przedziale przypominającym bańkę. Według firmy w pełni elektryczna maszyna może przejechać 360 km na drodze i 180 km w locie. Model A ma wejść do produkcji w pierwszym kwartale 2025 roku.
Elektryczny samolot firmy Doroni nie jest przeznaczony do pokonywania długich dystansów, ale będzie funkcjonował jako pojazd osobisty, w przeciwieństwie do pozbawionej kół, powietrznej taksówki, jaką jest większość samolotów eVTOL. Firma z Miami projektuje H1 jako samolot „półautonomiczny”, tak aby każdy posiadający standardowe prawo jazdy i ukończony 20-godzinny kurs szkoleniowy mógł nim latać. Dwumiejscowy samochód latający ma dwa zestawy skrzydeł z dużymi wentylatorami kanałowymi zapewniającymi siłę ciągu i unoszenie. Jego ładowność będzie wynosić 250 kg. H1 ma przewidywany zasięg 80 km i prędkość maksymalną 200 km/h. Firma twierdzi, że sprzedaż rozpocznie się w 2024 roku.
Mirosław Usidus
