Nos últimos 20 anos, surgiram aeronaves ultraleves tripuladas interessantes de desenhos não convencionais - são quadrotor, hexocópteros etc. Eles foram projetados como máquinas para transportar pessoas ou como um meio de voar a seu gosto. Esta é a busca de novas soluções, a aplicação de novas tecnologias, ou seja, o processo natural de desenvolvimento da aviação leve.
Os projetistas se esforçam para criar uma aeronave compacta que oferece fácil acesso ao céu a partir de pequenas áreas. Eu atribuiria aos seus recursos:
- Decolagem e pouso verticais (ou encurtados)
- Compacto e seguro para os outros ao decolar e pousar
- Controle automático (parcial ou total).
Esses veículos são geralmente chamados de aeronaves pessoais. A rigor, isso não é inteiramente verdade.
Oficialmente, o termo veículo aéreo pessoal foi introduzido pela NASA em 2003 e tinha como objetivo fornecer uma solução rápida de transporte porta a porta para um cliente. Tal dispositivo, de acordo com a NASA, deveria ter sido capaz de dirigir em estradas como um carro e voar usando pequenos aeroportos ou apenas locais adequados.
Requisitos de aeronaves pessoais da NASA (2003).
- Não mais que 5 passageiros
- Velocidade de cruzeiro 240-320 km / h
- Silencioso, confortável, confiável, resistente às intempéries e baixo consumo de combustível
- Disponível para pilotagem para qualquer pessoa com carteira de motorista
- Disponível para viagens de carro e de avião
- Alcance de vôo de cerca de 1.300 km
As tentativas de criar essa técnica ocorreram muito antes de 2003. Então, em 1946, Robert Fulton (EUA) concluiu a construção do primeiro carro voador do mundo, o Airphibian, mas não conseguiu levá-lo à produção em massa.
Os problemas de transporte das megacidades, bem como o sonho de voar do pátio de sua própria casa, forçaram os inventores a desenvolver a direção do transporte aéreo pessoal.
Setenta anos depois, a Airbus introduziu o conceito de um sistema de transporte modular urbano.
Note-se que há setenta anos o mundo não vê um carro de produção único, o que pode ser atribuído a aeronaves pessoais. Se você remover o requisito da possibilidade de movimento nas estradas como um carro, helicópteros leves poderão ser atribuídos a esses dispositivos com um alongamento.
Mas helicópteros não se tornaram um "táxi voador" maciço. Primeiro de tudo, o alto custo da oferta assusta. O consumidor em massa não pode pagar. O mercado precisa de soluções mais baratas.
A criação de uma aeronave econômica de decolagem vertical com um sistema de controle autônomo pode fornecer as seguintes vantagens:
- uma redução significativa no tempo de viagem quando usado como sistema de transporte (comparado ao transporte rodoviário);
- mais barato devido à massa e falta de pilotos (em comparação com as viagens aéreas existentes);
- minimização do número de acidentes de vôo e desastres devido à exclusão do fator humano do sistema de controle.
Em seguida, desejo fornecer uma visão geral de algumas ALSs realmente voadoras de um design não convencional que foram lançadas nos últimos 20 anos e comparar suas especificações técnicas com um aparato de design tradicional.
Vamos começar com máquinas que eu atribuiria a conchas para atividades ao ar livre.1.1 GEN H-4
Em 2000, a corporação japonesa
GEN Corporation lançou um helicóptero coaxial ultraleve. A usina consiste em quatro motores de dois cilindros. A falha de dois motores permite um pouso seguro. O controle do passo do parafuso (geral e cíclico) não é fornecido. De fato, o rotor é uma hélice de passo fixo. O controle do helicóptero é equilibrado.
A GEN H-4 despertou grande interesse entre os compradores em potencial, mas o carro não foi levado à produção em massa. Agora, no site do fabricante, você pode comprar desenhos para autoconstrução.
| Peso vazio, kg | 70 |
| Peso máximo de decolagem, kg | 220 |
| Potência máxima do motor, hp | 4x10 |
| Tempo máximo de voo, min | 60 |
| Velocidade máxima, km / h | 85 |
| Teto, m | 3000 |
| Custo, $ | 59.500 |
1.2 Martin jetpack
A empresa neozelandesa
Martin Aircraft em 2008 introduziu, talvez, o único, até o momento, dispositivo de decolagem vertical pessoal, pronto para produção em série. O trabalho no projeto está em andamento há mais de 35 anos.
A tração é criada por duas hélices nos canais anulares, giradas por um motor de combustão interna. A ação de controle é criada por blindagens defletíveis localizadas atrás dos parafusos.
O sistema de controle automático fornece estabilização do dispositivo em voo.
O Martin Jetpack, um dos poucos dispositivos da sua classe, equipado com um sistema de resgate de pára-quedas.
| Peso vazio, kg | 230 |
| Peso máximo de decolagem, kg | 330 |
| Potência máxima do motor, hp | 200 |
| Tempo máximo de voo, min | 30 |
| Velocidade máxima, km / h | 40. |
| Teto, m | 760 |
| Custo, $ | 150.000 |
1.3 Aerofex Aero-X
O desenvolvimento de uma motocicleta voadora de dois lugares está envolvida na
Aerofex . A máquina é acionada por duas hélices de passo fixo nos canais anulares. A usina consiste em três motores de combustão interna rotativos combinados em uma unidade. Para um pouso seguro, dois em cada três motores são suficientes.
O aparelho é controlado desviando o fluxo atrás das hélices, para o qual é usado um aparelho guia na saída dos canais anulares.
A altitude de vôo é artificialmente limitada a 3 metros, para salvar o piloto em uma colisão com o solo, o dispositivo está equipado com airbags.
* O dispositivo é muito parecido com o
VZ-8 Airgeep criado por ordem das Forças Armadas dos EUA em 1962.
| Peso vazio, kg | 356 |
| Peso máximo de decolagem, kg | 496 |
| Potência máxima do motor, hp | 240 |
| Tempo máximo de voo, min | 75 |
| Velocidade máxima, km / h | 72 |
| Teto, m | - |
| Custo, $ | 85.000 |
1.4 Flyboard air
Talvez uma das aeronaves individuais mais compactas tenha sido desenvolvida por
Frank Zapata com sua equipe - Flyboard Air.
Quatro motores turbojato criam sustentação, para controle direto do curso, são utilizados 2 impulsores elétricos localizados nas laterais da plataforma. O tanque de combustível com querosene está localizado na parte traseira do piloto. O Flybord Air é controlado por um controle remoto portátil.
| Peso vazio, kg | n / a (50) * |
| Peso máximo de decolagem, kg | n / d (140) * |
| Potência máxima do motor, hp | 4x250 = 1000 (impulso de 160 kgf) |
| Tempo máximo de voo, min | 10 |
| Velocidade máxima, km / h | 150 |
| Teto, m | 3000 |
| Custo, $ | n / a |
* estimativa aproximada
1.5 Arcaboard
O avião voador da
empresa espacial Arca está equipado com 36 motores elétricos com ventiladores nos canais anulares, alimentados por baterias.
Seus criadores limitaram prudentemente a altura do voo a 30 cm acima da superfície subjacente. Um sistema de estabilização automática deve ajudar o piloto a manter o equilíbrio. Você pode controlar o quadro usando um smartphone ou equilibrando seu próprio corpo.
| Peso vazio, kg | 82 |
| Peso máximo de decolagem, kg | 162 |
| Potência máxima do motor, hp | 7.55x36 = 272 |
| Tempo máximo de voo, min | 6 |
| Velocidade máxima, km / h | 20 |
| Teto, m | - |
| Custo, $ | 14.900 |
Abaixo estão os dispositivos que foram desenvolvidos como veículo2.1 CH-7 Kompress
(adicionado para comparação)
A empresa italiana
Helisport, em 1996, iniciou a produção em massa do helicóptero ultraleve CH-7 Kompress Charle. O layout tandem denso da cabine da pequena nave fornece boas características de velocidade e alcance. Até o momento, mais de 330 carros foram fabricados.
Note-se que o CH-7 é um dos poucos helicópteros ultraleves comercialmente bem-sucedidos.
| Peso vazio, kg | 280 |
| Peso máximo de decolagem, kg | 450 |
| Potência máxima do motor, hp | 115 |
| Distância de vôo, km | 450 |
| Velocidade de cruzeiro, km / h | 100 |
| Teto, m | 2740 |
| Custo, $ | 115.000 |
2.2 Volocopter VC200
Os fabricantes alemães de aeronaves da empresa
E-volo desenvolveram um quadcopter duplo equipado com 18 motores elétricos independentes com hélices de passo fixo.
O dispositivo é controlado alterando a velocidade do motor. O sistema de controle mantém automaticamente os parâmetros de vôo definidos, controlando a velocidade de rotação individual de cada motor.
O dispositivo é capaz de continuar o voo em caso de falha de até seis motores, a presença de um sistema de resgate de pára-quedas fornece segurança adicional para a tripulação.
| Peso vazio, kg | 290. |
| Peso máximo de decolagem, kg | 450 |
| Potência máxima do motor, hp | n / a |
| Tempo máximo de voo, min | 20 |
| Velocidade máxima, km / h | 100 |
| Teto, m | 2000 |
| Custo, $ | 340.000 |
2.3 Ehang 184
A empresa chinesa
Ehang está desenvolvendo uma máquina elétrica de assento único, semelhante a um quadrocóptero ampliado. Como concebido pelos criadores, este deve ser um veículo aéreo totalmente autônomo (veículo aéreo autônomo), o passageiro precisa apenas indicar o ponto de chegada, todo o voo da decolagem à aterrissagem será fornecido pelo sistema de controle a bordo.
A aeronave se move usando o impulso de quatro hélices coaxiais de passo fixo. O controle é realizado alterando a velocidade de rotação de cada um dos oito motores elétricos independentes.
Do ponto de vista da mecânica, o dispositivo é interessante em seu design simples, falta de transmissão e compacidade.
| Peso vazio, kg | 240 |
| Peso máximo de decolagem, kg | 340 |
| Potência máxima do motor, hp | 207 |
| Tempo máximo de voo, min | 25 |
| Velocidade máxima, km / h | 60 |
| Teto, m | 3500 |
| Custo, $ | n / a |
Comparação
Abaixo está uma comparação dos dispositivos listados com um helicóptero. A comparação foi realizada de acordo com três critérios:
- alcance de voo;
- a massa relativa da carga útil (a razão entre a carga útil e o peso total da decolagem, caracteriza a perfeição técnica da aeronave);
- carga na potência (a razão entre a massa de decolagem e a potência disponível da aeronave, em outras palavras, esse valor mostra a massa do dispositivo por um hp de potência).
Os carros para atividades ao ar livre e para o transporte de pessoas (mercadorias) foram comparados separadamente. A comparação foi realizada em relação ao helicóptero GEN H-4 para a primeira tabela e em relação ao CH-7 para a segunda tabela (para maior clareza, os parâmetros da amostra são tomados como uma unidade convencional).
Conclusões
1. Decolagem vertical
Um veículo de decolagem vertical com aeronave com baixo consumo de combustível conquistará o mercado de transporte aéreo de curto alcance. No entanto, as aeronaves apresentadas apresentam desempenho de vôo muito distante, mesmo em helicópteros clássicos.
Até o momento, não existe uma solução construtiva que permita decolagem vertical, pouso e seja mais eficiente do que um helicóptero.
pequena digressãoAqui o exemplo de demonstração apresentado pela agência DARPA parece interessante. Dispositivo de decolagem vertical XV-24A com asa rotativa e sistema de propulsão elétrico espaçado.
Segundo os desenvolvedores, esta máquina será 25 ... 50% mais eficiente que um helicóptero (ou seja, eficiência de combustível). Os impulsores espaçados ao longo do comprimento da asa, permitem controlar a circulação do fluxo e também impedir a parada do fluxo em grandes ângulos de ataque. A energia é fornecida por um gerador em um motor de turbina a gás.
2. Fonte de Alimentação
Motores elétricos emergentes (e controladores) com baixa densidade de energia e maior consumo de energia das baterias permitem criar máquinas totalmente elétricas. No entanto, de acordo com estimativas de especialistas (o trabalho foi realizado por colegas, não foi publicado), com um aumento no consumo de energia das baterias em 25 a 30 vezes por unidade de massa e uma diminuição no custo de consumir a vida da bateria em 1,5 a 3 vezes, em comparação com os indicadores atuais, o uso de transporte totalmente elétrico a aviação se tornará economicamente viável. Então, enquanto isso é questão de um futuro não distante.
Por exemplo, uma aeronave elétrica Airbus E-FAN criada em 2014 tem um alcance de cerca de 150 km, enquanto seu colega de classe Cessna 150 a gasolina voa a uma distância de 680 km.
3. Compacidade
A criação de uma aeronave compacta é justificada comercialmente - é o pequeno tamanho da área de decolagem e pouso, uma pequena área de armazenamento etc. Mas, como pode ser visto na tabela de comparação acima, a substituição do rotor por vários diâmetros menores reduz significativamente a eficiência do sistema de propulsão e, como resultado, leva a uma queda alcance.
4. Controle autônomo
O piloto automático moderno, em conjunto com a infraestrutura terrestre, permite automatizar todas as etapas do voo.
Pode-se supor que um sistema de controle que forneça construção de rotas, controle de aeronaves e até a seleção de um local de pouso possa ser construído em um futuro próximo.
O artigo descreve o estado atual das coisas. A tecnologia ainda não está madura para a criação de uma aeronave pessoal, para a qual o mercado de massa mostrará interesse. Pode levar décadas. Porém, os dispositivos apresentados podem muito bem ser usados para entretenimento ou tarefas especiais, se você não levar em consideração o custo.