Личный летательный аппарат ( PAV ) — предлагаемый класс пассажирских самолетов , обеспечивающих воздушные перевозки по требованию.
Появление этой альтернативы традиционным методам наземного транспорта стало возможным благодаря технологиям беспилотных летательных аппаратов и электродвижению . Барьеры включают авиационную безопасность , летную годность , эксплуатационные расходы , удобство использования , интеграцию воздушного пространства , авиационный шум и выбросы , которые решаются сначала с помощью небольшой сертификации БПЛА, а затем опыта. [1]
Полностью принятого определения личного воздушного транспортного средства (PAV) пока не существует . Обычно под ним понимают автономный электрический самолет с возможностью вертикального вертикального взлета и посадки (вертикального взлета и посадки). Его можно рассматривать, а можно и не рассматривать как одноместный автономный электромобиль, в отличие от многоместного eVTOL . [2] Он призван обеспечить удобство полета, аналогичное частному автомобилю с точки зрения доступности и простоты управления, а также предложить скорость и эффективность маршрута, которые стали возможными благодаря прямому перелету из пункта в пункт. PAV отличается от обычных типов авиации общего назначения тем, что его могут использовать люди без квалификации пилота. [3]
В настоящее время средняя скорость автомобилей от порога до порога составляет 35 миль в час (56 км/ч). По прогнозам, к 2020 году в районе Большого Лос-Анджелеса эта скорость снизится до 22 миль в час (35 км/ч). Министерство транспорта США (DOT) заявляет, что 6,7 миллиардов галлонов США (25 000 000 м 3 ) бензина ежегодно тратится в пробках.
Будущая система передвижения на PAV могла бы избежать воздушных пробок и помочь разгрузить пассажиров на автомагистралях. [ нужна цитата ]
Помимо производства персональных летательных аппаратов, также исследуются возможности создания автономных систем для ПАВ. Во-первых, системы электронного управления полетами с синтетическим зрением (EFIS), такие как «Шоссе в небе» (HITS), значительно облегчают управление самолетом. [4] Также Phantom Works работает над разработкой системы, позволяющей автоматизировать PAV. ПАВ обозначены в небе собственными «полосами», что позволяет избежать возможных столкновений. Кроме того, различные PAV также способны обнаруживать друг друга и общаться друг с другом, что еще больше снижает риск столкновений. [5]
Инфраструктура Федерального авиационного управления (ФАУ) в настоящее время не способна справиться с увеличением потока воздушных судов, который будет вызван PAV. План ФАУ по модернизации системы воздушного транспорта следующего поколения запланирован на 2025 год. [6] Промежуточный план заключается в использовании аэропортов меньшего размера. Моделирование, проведенное НАСА и другими организациями, показало, что PAV, использующие небольшие общественные аэропорты, не будут мешать коммерческому движению в более крупных аэропортах. В настоящее время в США существует более 10 000 государственных и частных небольших аэропортов, которые можно использовать для этого вида транспорта. Эта инфраструктура в настоящее время используется недостаточно и используется в основном прогулочными самолетами.
Шум от PAV также может расстраивать местные сообщества, если они работают рядом с домами и предприятиями. Без более низкого уровня шума, позволяющего приземляться в жилых домах, любой PAV должен взлетать и приземляться на аэродроме, контролируемом ФАУ, где одобрены более высокие уровни шума.
Исследования изучали способы сделать вертолеты и самолеты менее шумными, но уровень шума остается высоким. В 2005 году был найден простой метод снижения шума: во время посадки держать самолет на большей высоте. Это называется подходом с непрерывным снижением (CDA). [7]
Многие предлагаемые самолеты PAV основаны на электрических батареях , однако имеют малую дальность полета из-за низкой удельной энергии нынешних батарей. [8] Этого диапазона может быть недостаточно, чтобы обеспечить достаточный запас безопасности для поиска места посадки в чрезвычайной ситуации.
В качестве решения этой проблемы были предложены самолеты на топливных элементах из-за гораздо более высокой удельной энергии водорода . [8] [9]
Безопасность полетов в городских условиях является хорошо известной проблемой для регулирующих органов и промышленности. 16 мая 1977 года авиакомпанией New York Airways произошла катастрофа шаттла- вертолета Sikorsky S-61 из международного аэропорта имени Джона Ф. Кеннеди , который приземлился на крышу здания Pan Am (ныне здание MetLife Building ) в результате обрушения шасси и оторвавшегося шасси. Лопасть несущего винта убила несколько человек на вертолетной площадке и одну женщину на Мэдисон-авеню , положив конец этому делу на десятилетия почти по всему миру. Текущий уровень аварийности вертолетов будет недостаточным для городской мобильности. Конструкция Sikorsky S-92 , ориентированная на безопасность, по-прежнему допускает один несчастный случай со смертельным исходом на миллион летных часов. Такой показатель приведет к 150 авариям в год для 50 000 самолетов eVTOL, налетающих 3000 часов в год. [10]
По мнению Sikorsky Innovations, развивающийся рынок городской аэромобильности стоимостью 30 миллиардов долларов нуждается в безопасности как минимум на уровне FAR Part 29, регулирующего вертолеты массой более 7000 фунтов (3,2 т). К маю 2018 года Сикорский налетал на S-76 120 часов с полным двухточечным, автономным полетом в реальном времени и сложным маршрутом обхода местности , с программным обеспечением уровня А и резервированием , с пилотом-безопасником. [11] Компания Sikorsky Aircraft хочет достичь уровня безопасности вертикального полета на уровне одного отказа на 10 миллионов часов на платформах с высокой нагрузкой за счет сочетания нынешнего опыта винтокрылых машин с достижениями в области автономного полета, интеграции воздушного пространства и электродвижения . [10]
НАСА учредило проект сектора персональных летательных аппаратов в 2002 году в рамках своей программы транспортных систем (VSP). Этот проект был частью офиса НАСА по интеграции, стратегии и технологиям оценки транспортных средств (VISTA), который также включал секторы дозвуковых транспортных средств, самолетов вертикального взлета и посадки, сверхзвуковых самолетов и высотных самолетов большой продолжительности полета. Цель каждого сектора состояла в том, чтобы установить цели по возможностям транспортных средств и необходимые инвестиционные стратегии в технологии для достижения этих прорывов. [12]
Разница в характеристиках транспортных средств между PAV и существующими одномоторными поршневыми самолетами авиации общего назначения была изложена в 2003 году на конференции Американского института аэронавтики и астронавтики (AIAA). [13] Для значительного повышения простоты использования, безопасности, эффективности, производительности на расстоянии и доступности потребуются передовые концепции.
В 2006 году VSP был заменен новыми инициативами НАСА в области аэронавтики. Усилия по разработке технологии PAV в НАСА перешли к инвестициям, основанным на призах: средства премии NASA Centennial Challenge в размере 250 000 долларов были выделены на конкурс Personal Air Vehicle Challenge в 2007 году .
Европейский Союз финансирует трехэтапное исследование стоимостью 4,2 млн евро (в рамках Седьмой рамочной программы ) технологий и воздействия PAV; Взаимодействие человека и самолета, автоматизация воздушных систем в загроможденной среде и исследование социально-технологической среды. [14] [15]
НАСА в Лэнгли исследовало и создало прототипы необходимых технологий PAV и выделило самый крупный денежный приз в истории GA тому PAV, который сможет продемонстрировать лучшее общее сочетание характеристик. Соревнования по полетам PAV на этот приз, известные как первый ежегодный конкурс PAV Challenge, проводились с 4 по 12 августа 2007 года и принимали участие в Фонде CAFE в Санта-Розе, Калифорния. [16]
В 2008 году конкурс был переименован в General Aviation Technology Challenge.
Новыми призами стали:
Победителями стали: