Ein Leitfaden für fliegende Autos

Fliegende Autos ist ein Hype-Thema. Brad Templeton, ein Pionier auf dem Gebiet der Roboterautos, versucht kalt, die tatsächlich vorhandenen Optionen zu sortieren und zu klassifizieren.

Jetzt gibt es viele Optionen für Kandidaten für fliegende Autos, eine Art kambrische Explosion. Betrachten Sie einige der wichtigsten Designoptionen und deren Vorteile und versuchen Sie herauszufinden, wer mit größerer Wahrscheinlichkeit das Rennen der Evolution gewinnt.

Starrflügelrotoren oder Rotoren

Mehrrotoriger eHang für 2 Personen, eingeführt im Jahr 2017. Bereits fliegt

Derzeit wirft die Mehrrotor-Drohne keine Fragen und Probleme mehr auf. Wir wissen, wie man es baut. Es ist nicht sehr effektiv, so dass seine Flugreichweite durch Batterien begrenzt ist. Drohnen waren die ersten startfähigen Geräte, da er bereits behandelt wurde. Es sind reine Multicopter wie der Volocopter (mit 18 Rotoren) und eHang. Es gibt noch eine weitere Unterkategorie: "Hoverbikes" ("fliegende Motorräder"), die eher einer Verbraucherdrohne ähneln, da sie nur einen Sitz haben, der sich häufig über den Propellern befindet. Dies beinhaltet die erste Kitty Hawk, den Flyer.

Es ist viel einfacher, deshalb wird es in der Presse häufiger erwähnt. Dies kann als eine Erhöhung des Multikopters angesehen werden, sodass etwas passiert, das 60-120 kg Last aushält und 30 Minuten lang fliegt. Es gibt jedoch eine Grenze, wenn die Batterie größer wird (um mehr Last auszuhalten und eine größere Entfernung zurückzulegen), wird sie schwerer, wodurch die zulässige Last und die Flugreichweite verringert werden, während die Kosten erhöht werden.

Das größte Problem ist, dass ein Quadcopter in Bezug auf die Effizienz noch schlechter ist als ein Hubschrauber. Ein Design mit einer angemessenen Flugreichweite verfügt in der Regel über einen Hybrid-Elektroantrieb.



Der Volocopter ist ein drohnenartiges Fahrzeug, das bereits fliegt. Der Flugradius ist kleiner, aber das Design ist einfacher.

Aus diesem Grund arbeiten die meisten Teams an einigen Hybriden, die wie Multicopter starten, aber einen Flügel haben und sich unmittelbar nach dem Start (Multicopter) in ein normales Flugzeug verwandeln. Der Flügel wird für den normalen Start nicht benötigt, er sollte nicht so groß sein wie bei herkömmlichen Flugzeugen.

Drehflügler (und andere abgelenkte Stöße)

Testflug des Airbus Vahana mit fester Propellerposition und auslenkbarem Flügel.

Die älteste Ausführung für Flugzeuge mit zwei Rotoren und einem Flügel ist ein Schwenkrotor. Große Rotoren zeigen nach oben und können nach vorne gekippt werden. Der V22-Osprey ist bekannt für sein ähnliches Design, das zu tödlichen Unfällen geführt hat.

Die Erkenntnisse, die bei der Konstruktion dieses Entwurfs bei Bell Helicopter gewonnen wurden, führten jedoch zum Nexus-Entwurf, bei dem abgelenkte, geschlossene Propeller verwendet wurden. Andere Konstruktionen bringen Rotoren am Flügel an und kippen die gesamte Flügelbaugruppe. Lilium Jet setzt sie in den Schwanz und kippt auch.



Lilium Jet - viele abgelehnte Propeller. Erklärt eine sehr hohe Geschwindigkeit und Reichweite.

Der Trick ist, dass Sie die Rotoren während des Starts und der Landung sicher auslenken müssen. Das ist nicht einfach.

Schubpropeller (Schubpropeller)

Wenn Sie die Rotoren nicht auslenken, können Sie fliegen, indem Sie einen zusätzlichen, traditionelleren Propeller hinzufügen, normalerweise von hinten. Dies ist der Bau von Kitty Hawk Cora und mehreren anderen Flugzeugen, einschließlich des Frachtflugzeugs Elroy. Letzterer steuert mit einem Benzinmotor direkt den Schubpropeller.



Kitty Hawk Cora Testflug mit 12 Rotoren für VTOL und Starrflügelpropeller.

Das Design ist einfach - ohne Gefälle, was ein großes Problem sein wird, wenn etwas schief geht. Dies bedeutet, dass alle Rotoren den größten Teil des Fluges stationär bleiben und Widerstand leisten, anstatt zu ziehen oder anzuheben.

Abweichender Rumpf (Tilt-Plane)

Opener "Blackfly" fliegt schon. Das Design ist sehr einfach, 8 Rotoren.

Opener bietet eine interessante Alternative. Es hat zwei Flügel mit 8 Rotoren und der Flügel ist schräg zum Rumpf montiert. Es hebt ab, wobei die Rotoren vertikal zeigen und der Pilot stark nach hinten abweicht, und das gesamte Flugzeug weicht mit ihm ab, bis die Flügel und Rotoren eine horizontale Position einnehmen und der Pilot vorne und etwas tiefer ist. Für den Piloten ist dies nicht sehr komfortabel, trägt jedoch zum Fehlen beweglicher Teile bei, mit Ausnahme von Rotoren und Steuerflächen.

Vollelektrisch oder Hybrid

Im Mittelpunkt der VTOL-Revolution steht die Verwendung eines Elektromotors. Auf diese Weise können Sie einen völlig neuen VTOL-Typ erstellen, der sich von herkömmlichen Hubschraubern unterscheidet. Die heutigen Batterien sind kaum gut genug, so dass die Reichweite und Größe des Fahrzeugs begrenzt sind. Eine Alternative ist die Installation eines Generators zusätzlich zu Batterien, die normalerweise mit Benzin oder Düsentreibstoff betrieben werden. Für die VTOL-Spitzenleistung und die sichere Landung bei Ausfall des Generators werden weiterhin Batterien benötigt. Da der Ausfall des Generators jetzt eine geringere Gefahr darstellt, können Sie einen Motor einbauen, der nicht so zuverlässig und teuer ist wie herkömmliche Flugzeugtriebwerke.

Benzin ist beliebt, weil es überall gekauft werden kann. Gleichzeitig ist es nicht so einfach, Tankstellen überall zu versorgen, auch auf den Dächern von Gebäuden und auf privaten Landeplätzen. Es ist einfacher, die Genehmigung für elektrische Ladestationen zu erhalten.

Darüber hinaus ist dieser Ansatz nicht besonders umweltfreundlich. Die Menschen wollen kein neues Transportmittel entwickeln, das die alten noch mehr verschmutzt.

Eine noch nicht alltägliche Alternative ist der Einsatz von Brennstoffzellen. Wasserstoff ist ein sehr dichter Kraftstoff, wenn wir über sein Gewicht sprechen, und es erfordert sperrige Tanks. Es ist nicht leicht, es zu finden oder zu tanken. Heutzutage sind Brennstoffzellen ziemlich teuer, sodass Sie für VTOL- und Notlandungen immer noch Batterien benötigen.

Groß, klein oder ohne Räder

Einige Teams nehmen den Begriff „fliegendes Auto“ wörtlich - sie wollen ein Fahrzeug, das sich auf Rädern am Boden bewegen kann, das klein genug ist, um auf Straßen zu fahren und auf Parkplätzen und sogar in privaten Garagen zu parken. Andere möchten, dass das Fahrzeug einfach kleine Bewegungen auf dem Flugplatz ausführen kann, zum Beispiel auf einen Parkplatz oder zu Ladestationen. Wieder andere planen keine Räder - das Auto bleibt an der gleichen Stelle, an der es landet.

Ein Kompromiss ist nicht so einfach. Eine große Frage ist, wo Sie alle Fahrzeuge abstellen können, wenn Sie sie nicht fahren können. Viele Designs sind zwar nicht riesig, aber immer noch so groß wie 4 oder 6 Autos. Wenn es eine Million von ihnen gibt, gibt es keinen Ort in der Stadt, an dem sie untergebracht werden könnten. Selbst wenn es 100.000 sind, ist es immer noch viel. Sie können sich in offenen Gebieten bewegen, zu Ladehäfen fliegen, aber nicht überall sein, wo sie nicht landen können. Sie können abheben und zu anderen Orten ziehen, wenn Sie warten müssen, bis sie den Flugplatz verlassen, aber sie können nicht auf den Straßen fahren.

Auf der anderen Seite tragen Räder und die Fähigkeit zum Fahren zu beweglichen Teilen, zur Komplexität und, was am schlimmsten ist, zum Gewicht bei. Das Gewicht ist sehr wichtig. Jedes Kilogramm ist ein Kilogramm Nutzlast oder Batterie wert. Wir balancieren kurz vor einer angemessenen Reichweite und Belastung, und Räder, Motoren und alles, was Sie zum Fahren auf legalen Straßen benötigen, erschweren die Aufgabe.

Vielleicht ist die Fähigkeit zu fliegen den fliegenden Fahrzeugen überlassen, und das Auto sollte ein Auto bleiben. Eine Flugmaschine kann landen und eine Person kann aus ihr aussteigen und in Robotsi einsteigen. Das ist nicht so schlimm. Ein Auto ist ein Auto und ein Flugzeug ist ein Flugzeug.

Airbus bietet einen ziemlich seltsamen Hybridansatz. Es besteht darin, einen „Passagiercontainer“ zu installieren, der entweder vom Flugteil aufgenommen oder in eine fahrbare Wiege mit Rädern gestellt werden kann. Somit fliegt der Container mit dem Passagier mit dem Chassis über ihm, woraufhin der Container landet und ihn in eine sich bewegende Basis stellt. Die Rotoren lösen sich und fliegen weg, um sie an einem anderen Auto zu befestigen, während der Container am Boden der Ladestation eingeklemmt wird und auf der Straße fahren kann. Dies löst das Problem des Gewichts, aber es ist sehr schwierig, und Sie können nur dort landen, wo es solche Container gibt.
Ein weiteres Problem ist, dass Straßenfahrzeuge für die Verkehrssicherheit zertifiziert sein müssen und dafür viel Gewicht haben müssen.

Einige Designs, wie Opener Blackfly, können auch auf Wasser und Gras landen. Sie haben keine Räder und können sich überhaupt nicht an Land bewegen.



Terrafugia ist eine Übergangsoption zwischen einem traditionellen Starrflügelflugzeug mit Benzin. Es kann nur einen Flügel zum Fahren auf der Straße falten.

Eine der ältesten Konstruktionen, Terrafugia Transition, fliegt streng wie ein Starrflügler, dessen Flügel sich falten lassen, damit er auf Straßen mit Rädern fahren kann. Dies ist eine altmodische (praktische) Idee eines fliegenden Autos, aber aufgrund von VTOL wechselte sogar Terrafugia zu einem anderen Design.

Derzeit haben nur sehr wenige Designs Räder oder deren Layout.

Landebahn oder deren Fehlen

Einige Fahrzeuge benutzen noch die Landebahn. Flugzeuge sind kein Problem mehr und können effektiv sein. Die oben erwähnte ursprüngliche Terrafugia ist ein klassisches Beispiel. Der Start mit dem Multikopter ist laut und verbraucht viel Energie. Start-und Landebahnen nutzen viel Land, und es gibt nur wenige von ihnen. Eine Möglichkeit besteht darin, Robotaxi mit einem Flächenflugzeug zu kombinieren. Robotaxi bringt Sie direkt zum Flugzeug, Sie schalten schnell alles um und heben ab. Gleiche in umgekehrter Reihenfolge. Auf diese Weise können Sie fliegende Autos mit hoher Effizienz und Reichweite bauen, für die es sich zu kämpfen lohnt.



Pal-V Gyroplane / Auto im "Folded Mode" in der Garage.

Einige andere interessieren sich für Gyroplane-Designs. Autogyro ist ebenfalls eine sehr alte Technologie, die jetzt verfügbar ist. Autogyros benötigen eine sehr kurze Landebahn zum Starten oder Landen. So kurz, dass viele Parkplätze oder sogar Gebäudedächer ausreichen. Sie sind jedoch nicht so effektiv wie Flugzeuge. Früher gelang es ihnen, sie zu verkaufen, weil sie effektiver sind als Hubschrauber, aber jetzt ist dies nicht mehr so ​​relevant.

Ein persönliches Fluggerät ist heute jedoch gefragter als viele Autos.

Messer öffnen, Messer schützen, Ringhaube einschrauben

In einigen Ausführungen versuchen die offenen Rotorblätter, und manchmal versuchen sie, sie in den Körper, in Abschirmungen oder in die ringförmige Verkleidung zu integrieren. Indem Sie sie schützen, können Sie den Lärm und das Risiko für Fußgänger verringern. Dies kann jedoch das Gewicht erhöhen und den Luftstrom beeinträchtigen. Die Schrauben in der ringförmigen Haube können bei richtiger Ausführung eine starke Traktion erzeugen, was jedoch schwierig ist.



Bell Helicopter mit sechs gigantischen Schrägpropellern in Ringhauben.

Es ist unklar, ob die Sicherheitsbehörden offene Klingen dulden, die Menschen schaden können, insbesondere wenn Fahrzeuge auf Straßen und Parkplätzen landen, wie es viele wollen.

Lizenzierter Pilot, Drohnenoperator oder Batterielebensdauer

Letztendlich hofft jeder, völlig autonome Taxis bauen zu können. Nach geltendem Recht ist dies nicht möglich, und dies ist immer noch ein Problem. Einige Maschinen werden zunächst nur für den Einsatz mit einem lizenzierten Piloten freigegeben. Aufgrund des Gewichts der Batterie sind sie schwer als „leichte Sportflugzeuge“ zu qualifizieren, für die eine einfachere Pilotenlizenz erforderlich ist. Sie können nicht als Ultraleichtflugzeuge bezeichnet werden. Es gibt jedoch Vorschläge, dass die FAA (Federal Aviation Administration) das zulässige Gewicht ändern kann Elektroautos mit bisher nicht erwarteten Batterien. In diesem Fall können Fahrzeuge vom Boden abheben und in die Hände der Benutzer gelangen, bevor die Automatisierung einsatzbereit oder legal ist.

Es gibt einige Vorschläge, dass diejenigen, die am ehesten wie Drohnen aussehen, mit einer Basis-Pilotenlizenz fliegen können, die für ferngesteuerte Drohnen entwickelt wurde, aber ich bin nicht sicher, ob dies nach dem Testen angewendet wird.

Großraumtaxis oder Privatwagen

Vor einigen Jahren kündigten sie Uber Elevate an , eine wichtige Initiative, um Unternehmen zur Entwicklung von Lufttaxidiensten zu bewegen, mit denen Uber Menschen zwischen Hubschrauberhäfen bewegen kann. Uber Elevate sagte, dass es Fahrzeuge mit 4 Passagieren und einem Piloten (es gibt noch keine automatische Ausrüstung) sein werden, die hauptsächlich von den Dächern von Gebäuden in dicht besiedelten Städten abheben werden, um den Verkehr nicht noch mehr zu belasten. Dies ist eine Vision, die zur Entstehung vieler Fahrzeugdesigns geführt hat. Der Versuch, diese Autos nur mit denselben Batterien zu fahren, ist eine weitere Herausforderung. Gleichzeitig konzentrierten sich viele andere auf ein persönliches Auto mit 1-3 Passagieren und Autopilot-Modus. Sie sind entweder für Privatpersonen oder für Taxis über kurze Strecken bestimmt.

Flug, Modell, Prototyp oder Traum

Hoversurf ist ein Beispiel für ein hervorragendes minimalistisches Hoverbike für eine Person.

Während es fast 100 Projekte gibt und noch mehr abgeschlossen sind, befinden sich alle in unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Nur 3 Bestellungen annehmen oder verkaufen. Nur wenige verfügen über vollwertige Flugzeuge, die jede Entfernung zurücklegen können. Einige weitere haben maßstabsgetreue Prototypen, aber sie haben nur Vertikalflüge durchgeführt. Auf der anderen Seite verfügen einige der Unternehmen wie Airbus, Boeing, Bell Helicopter und Embraer über umfangreiche Ressourcen und Flugerfahrung. Einige weitere Unternehmen verfügen über Flugmodelle in Originalgröße. Die übrigen 81 auf TransportUp gelisteten Unternehmen haben nur Designs und Computermodelle. Die ersten Autos, die für die Produktion fertig sind, sind ältere Designs (wie der Pal-V und der Terrafugia), Autos mit nur einem Rotor (wie der Volokopter und einige fliegende Motorräder) und möglicherweise Blackfly, die behaupten, dass es in diesem Jahr zum Verkauf angeboten wird im Bereich von 70 Tausend US-Dollar

Wer wird gewinnen

Derzeit wird viel über dieses Thema diskutiert. Ich glaube jedoch, dass die folgenden Entwürfe höchstwahrscheinlich gewinnen werden:

1. Ein Quadcopter und ein Starrflügel sorgen für Effizienz und Reichweite.
2. Klein und bis zu einem gewissen Grad in der Lage, sich an Orten zu bewegen, an denen sie auf Passagiere warten, aber keine langen Strecken auf Straßen zurücklegen können.
3. Mit geschützten Klingen an verschiedenen Orten landen und leiser sein.
4. Entworfen für ein oder zwei Passagiere, um klein und leicht zu bleiben.
5. Kippbares Flugzeug oder Propellerflugzeug, um die Bewegung komplexer Teile des Rotors zu vermeiden.
6. Anfänglich benötigen Sie einen Piloten, am besten in einer begrenzten Pilotenlizenz.

Lassen Sie in der Zwischenzeit tausend Designs aufblühen.

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