Um guia para carros voadores

Carros voadores é um tema de hype. Brad Templeton, pioneiro no campo de carros robóticos, está tentando entender e classificar as opções que realmente existem com a mente fria.

Agora, existem muitas opções para candidatos a carros voadores, uma espécie de explosão cambriana. Considere algumas das principais opções de design, suas vantagens e tente descobrir quem tem mais chances de vencer a corrida evolutiva.

Rotores de asa fixa ou rotores

EHang multi-rotor para 2 pessoas, lançado em 2017. Já voa

Atualmente, o drone multi-rotor não causa mais perguntas e problemas. Nós sabemos como construí-lo. Como não é muito eficaz, seu alcance de vôo é limitado por baterias. Desde que ele já foi tratado, os drones foram os primeiros dispositivos capazes de decolar. São multicopters puros como o Volocopter (com 18 rotores) e eHang. Há outra subcategoria: “Hoverbikes” (“motocicletas voadoras”), que são ainda mais parecidas com um drone de consumo, porque possuem apenas um assento, que geralmente está localizado acima das hélices. Isso inclui o primeiro Kitty Hawk, o Flyer.

É muito mais fácil, por isso há mais menções à imprensa. Pode ser considerado um aumento no multicóptero, para que algo aconteça que possa suportar 60-120 kg de carga e voar por 30 minutos. No entanto, existe um limite, à medida que a bateria se torna maior (para suportar mais carga e cobrir uma distância maior), ela se torna mais pesada, reduzindo assim a carga permitida e o alcance do voo, aumentando o custo.

O maior problema é que um quadcopter é ainda pior do que um helicóptero em termos de eficiência. Um design com um alcance de vôo decente, como regra, possui um acionamento elétrico híbrido.



Volocopter é um veículo semelhante a um drone que já está voando. O raio do vôo é menor, mas o design é mais simples.

É por isso que a maioria das equipes trabalha em alguns híbridos que decolam como multicópteros, mas eles têm uma asa e imediatamente após a decolagem eles (multicópteros) se transformam em um avião comum. A asa não é necessária para a decolagem normal, não deve ser tão grande quanto em aeronaves convencionais.

Rotorcraft (e outros desvios)

Teste de vôo do Airbus Vahana com posição fixa da hélice e asa defletível.

O projeto mais antigo para aeronaves com dois rotores e uma asa é um rotor giratório. Rotores grandes estão voltados para cima e podem ser inclinados para a frente. O V22-Osprey é famoso por seu design semelhante, o que levou a acidentes fatais.

No entanto, o conhecimento adquirido durante a construção deste projeto na Bell Helicopter levou ao projeto Nexus, que usava hélices defletidas e fechadas. Outros projetos instalam rotores na asa e inclinam todo o conjunto da asa. Lilium Jet coloca-os na cauda e também se inclina.



Lilium Jet - muitas hélices rejeitadas. Declarou uma velocidade e alcance muito altos.

O truque é que você deve desviar com segurança os rotores durante a decolagem e o pouso. Isto não é fácil.

Hélice do empurrador (prop do empurrador)

Se você não desviar os rotores, poderá voar adicionando uma hélice adicional, mais tradicional, geralmente por trás. Esta é a construção de Kitty Hawk Cora e várias outras aeronaves, incluindo o avião de carga Elroy. Este último usa um motor a gasolina para controlar diretamente a hélice axial.



Kitty Hawk Cora vôo de teste com 12 rotores para VTOL e hélice de asa fixa.

O design é simples - sem inclinação, o que será um grande problema se algo der errado. Isso significa que todos os rotores permanecem estacionários durante a maior parte do vôo, fornecendo resistência em vez de tração ou elevação.

Fuselagem desviada (plano inclinado)

O abridor "Blackfly" já está voando. O design é muito simples, 8 rotores.

O abridor oferece uma alternativa interessante. Possui duas asas com 8 rotores montados, e a asa é instalada em ângulo com a fuselagem. Ele decola com os rotores apontando na vertical, e o piloto se desvia fortemente para trás, e todo o plano se desvia até que as asas e os rotores tomem uma posição horizontal, e o piloto está na frente e um pouco mais baixo. Para o piloto, isso não é muito confortável, mas contribui para a ausência de peças móveis, com exceção dos rotores e das superfícies de controle.

Todo elétrico ou híbrido

O ponto central da revolução do VTOL é o uso de um motor elétrico. Isso permite criar um tipo completamente novo de VTOL, diferente dos helicópteros da velha escola. As baterias de hoje não são boas o suficiente, portanto, o alcance e o tamanho do veículo são limitados. Uma alternativa é instalar um gerador além das baterias, geralmente alimentadas a gasolina ou combustível de aviação. As baterias ainda serão necessárias para o pico de potência do VTOL e aterrarem com segurança se o gerador falhar. Como a falha do gerador agora é uma ameaça menor, você pode instalar um motor que não seja tão confiável e caro quanto os motores de aeronaves convencionais.

A gasolina é popular porque pode ser comprada em qualquer lugar. Mas, ao mesmo tempo, não é tão fácil abastecer postos de gasolina em todos os lugares, inclusive nos telhados de edifícios e em locais de desembarque particulares. É mais fácil obter permissão para estações de carregamento elétricas.

Além disso, essa abordagem não é particularmente ecológica. As pessoas não querem desenvolver um novo transporte que polua ainda mais o antigo.

Uma alternativa, ainda não comum, é o uso de células de combustível. O hidrogênio é um combustível muito denso, se falarmos sobre seu peso, além de exigir tanques volumosos. Não é fácil encontrá-lo ou reabastecê-lo. Hoje, as células de combustível são muito caras, então você ainda precisa de baterias para VTOL e pousos de emergência.

Grande, pequeno ou sem rodas

Algumas equipes adotam o termo “carro voador” literalmente - eles querem um veículo que possa se mover sobre rodas no chão, seja pequeno o suficiente para andar nas estradas e estacionar em estacionamentos e até em garagens particulares. Outros querem que o veículo seja capaz de simplesmente fazer pequenos movimentos pelo campo de pouso, por exemplo, ir a um estacionamento ou a estações de carregamento. Outros ainda não planejam rodas - o carro permanece no mesmo local onde aterrissa.

Um compromisso não é tão simples. Uma grande questão é onde colocar todos os veículos, se você não puder dirigi-los. Muitos modelos, embora não sejam enormes, ainda são do tamanho de 4 ou 6 carros. Se houver um milhão deles, não haverá lugar na cidade onde possam ser colocados. Mesmo se houver 100 mil, ainda é muito. Eles podem se mover em áreas abertas, voar para portos de carregamento, mas não podem estar em qualquer lugar onde não possam pousar. Eles podem decolar e se mudar para outros locais quando você precisar esperar até que limpem o campo de pouso, mas não poderão andar nas estradas.

Por outro lado, as rodas e a capacidade de dirigir adicionam partes móveis, complexidade e, pior ainda, peso. O peso é muito importante. Cada quilograma vale um quilograma de carga útil ou bateria. Estamos nos equilibrando à beira de um alcance e carga de vôo decentes, e rodas, motores e tudo o que você precisa para dirigir legalmente nas estradas apenas complicam a tarefa.

Portanto, talvez a capacidade de voar seja melhor deixada para veículos voadores, e o carro deve continuar sendo um carro. Uma máquina voadora pode pousar, e uma pessoa pode sair dela e entrar em robôsi. Isso não é tão ruim. Um carro é um carro, e um avião é um avião.

A Airbus oferece uma abordagem híbrida bastante estranha. Consiste na instalação de um “contêiner de passageiros”, que pode ser pego pela parte voadora ou pode ser colocado em um berço de viagem com rodas. Assim, o contêiner com o passageiro voará com o chassi acima deles, após o qual o contêiner está pousando, colocando-o em uma base móvel. Os rotores se soltam e voam para prender em outro carro, enquanto o contêiner é comprimido na base do berço e pode viajar na estrada. Isso resolve o problema do peso, mas é muito difícil e você pode pousar apenas onde houver esses recipientes.
Outro problema é que os veículos rodoviários devem ser certificados para segurança rodoviária e, para isso, devem ter muito peso.

Alguns projetos, como o Opener Blackfly, também podem pousar na água e na grama. Eles não têm rodas e não podem se mover em terra.



O Terrafugia é uma opção de transição entre uma aeronave tradicional de asa fixa com gasolina; ela só pode dobrar uma asa para andar na estrada.

Um dos projetos mais antigos, o Terrafugia Transition, voa estritamente como uma aeronave de asa fixa; suas asas dobram-se para que possa rodar nas estradas sobre rodas. Essa é uma idéia antiga (prática) de um carro voador, mas por causa do VTOL, mesmo a Terrafugia mudou para um design diferente.

Atualmente, apenas muito poucos projetos têm rodas ou seu layout.

Pista ou falta dela

Alguns veículos ainda usam a pista. Os aviões não são mais um problema e podem ser eficazes. O Terrafugia original mencionado acima é um exemplo clássico. A decolagem por multicopter é alta e consome muita energia. As pistas usam muita terra, e são poucas. Uma opção é combinar o Robotaxi com uma aeronave de asa fixa. Robotaxi leva você diretamente ao avião, você muda tudo rapidamente e decola. A mesma coisa na ordem inversa. Isso permitirá que você crie carros voadores com alta eficiência e alcance, e vale a pena lutar por isso.



Pal-V giroplano / carro em “modo dobrado” na garagem.

Alguns outros estão interessados ​​em projetos de giroscópio. O Autogyro também é uma tecnologia muito antiga e agora está disponível. Os Autogiros precisam de uma pista muito curta para decolar ou pousar. Tão curto que muitos estacionamentos ou até os telhados dos edifícios servem. No entanto, eles não são tão eficazes quanto os aviões. Anteriormente, eles conseguiram vendê-los com sucesso devido ao fato de serem mais eficazes que os helicópteros, mas agora isso não é tão relevante.

No entanto, um veículo voador pessoal está em maior demanda do que muitos carros hoje.

Lâminas abertas, lâminas protegidas, aparafusar a tampa anular

Em alguns modelos, as pás do rotor aberto e, às vezes, tentam integrá-las ao corpo, aos escudos ou ao capuz anular. Ao protegê-los, você pode reduzir o ruído e o risco de pedestres, mas isso pode aumentar o peso e interferir no fluxo de ar. Os parafusos na tampa anular podem produzir forte tração se feitos corretamente, mas isso é difícil.



Bell Helicopter com seis hélices oblíquas gigantescas em capuzes anulares.

Não está claro se as autoridades de segurança suportarão lâminas abertas que podem prejudicar as pessoas, especialmente se os veículos pousarem nas estradas e nos estacionamentos que muitos desejarem.

Piloto licenciado, operador de drone ou duração da bateria

Em última análise, todo mundo espera fazer táxis totalmente autônomos. Sob a lei atual, isso não é possível e ainda é um problema. Algumas máquinas serão lançadas inicialmente para uso somente com um piloto licenciado. Devido ao peso da bateria, elas são difíceis de qualificar como “aeronaves esportivas leves” que exigem uma licença de piloto mais simples, não podem ser chamadas de ultraleves, mas há sugestões de que a FAA (Federal Aviation Administration) possa alterar o peso permitido para lidar com carros elétricos com baterias nunca antes esperadas. Se o fizerem, isso permitirá que os veículos saiam do chão e caiam nas mãos dos usuários antes que a automação esteja pronta para uso ou legal.

Existem algumas sugestões de que aqueles que se parecem mais com drones podem voar com uma licença básica de piloto projetada para drones controlados remotamente, mas não tenho certeza se isso será aplicado após o teste.

Táxis de grande capacidade ou carro particular

Há alguns anos, eles anunciaram o Uber Elevate , uma grande iniciativa para levar as empresas a desenvolver serviços de táxi aéreo que o Uber pode gerenciar para mover pessoas entre portos de helicópteros. O Uber Elevate disse que serão veículos com 4 passageiros e um piloto (ainda não há equipamento automático) e principalmente decolando dos telhados dos edifícios em cidades densamente povoadas para não carregar ainda mais o tráfego. Essa é uma visão que levou ao surgimento de muitos modelos de veículos. Tentar fabricar esses carros apenas com as mesmas baterias é outro desafio. Ao mesmo tempo, muitos outros se concentraram em um carro pessoal, com 1-3 passageiros e no modo de piloto automático. Eles são destinados à propriedade privada ou a táxis em distâncias curtas.

Voo, modelo, protótipo ou sonho

Hoversurf é um exemplo de uma excelente hoverbike, minimalista, para uma pessoa.

Embora existam quase 100 projetos, e ainda mais sejam fechados, eles estão em diferentes estágios de desenvolvimento. Apenas 3 aceitam pedidos ou vendas. Apenas alguns possuem veículos voadores de tamanho normal capazes de percorrer qualquer distância. Mais alguns possuem protótipos em grande escala, mas fizeram apenas um vôo vertical. Por outro lado, algumas empresas, como Airbus, Boeing, Bell Helicopter e Embraer, possuem extensos recursos e experiência em aviação. Mais algumas empresas têm modelos de voo em tamanho real. O restante das 81 empresas listadas no TransportUp possui apenas modelos e modelos de computador. Os primeiros carros prontos para produção são modelos mais antigos (como o Pal-V e Terrafugia), carros com apenas um rotor (como o Volokopter e algumas motos voadoras) e, possivelmente, o Blackfly, afirmam que serão colocados à venda este ano na faixa de US $ 70 mil

Quem vai ganhar

No momento, há muito debate sobre esse tópico. No entanto, acredito que os seguintes projetos provavelmente vencerão:

1. Um quadcopter e uma asa fixa, proporcionando eficiência e alcance.
2. Pequenos e capazes, até certo ponto, de se deslocar por lugares onde esperam passageiros, mas não conseguem percorrer longas distâncias nas estradas.
3. Com lâminas protegidas para pousar em uma variedade de lugares e ficar mais silencioso.
4. Projetado para que um ou dois passageiros permaneçam pequenos e leves.
5. Aeronaves inclinadas ou aeronaves movidas a hélice para evitar o movimento de partes complexas do rotor.
6. Inicialmente necessitando de um piloto, idealmente em uma licença de piloto limitada.

Enquanto isso, deixe mil desenhos florescerem.

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