Электрические самолеты

В свете борьбы за чистоту окружающей среды электромобили набирают все большую и большую популярность. Их производят серийно как автогиганты (например, Chevrolet Volt или Nissan Leaf), так и маленькие компании (Coda, Mia electric). В США и Европе электромобиль из экзотики превращается в повседневное средство передвижения. Но электричество постепенно отвоевывает позиции не только на земле, но и в воздухе. Станет ли электросамолет воздушным транспортом будущего?
Тим Скоренко
7
26604
  • Pipistrel Taurus Electro G2 Как и многие другие производители, Pipistrel утверждает, что именно их двухместный электромотопланер — единственный подобный на рынке. Интересным конструктивным решением Taurus Electro G2 является убирающийся в специальную нишу пропеллер (он нужен только для взлета и посадки)
    Pipistrel Taurus Electro G2 Как и многие другие производители, Pipistrel утверждает, что именно их двухместный электромотопланер — единственный подобный на рынке. Интересным конструктивным решением Taurus Electro G2 является убирающийся в специальную нишу пропеллер (он нужен только для взлета и посадки)
  • Yuneec International E430 Yuneec International E430 (2009) — китайский пионер в деле серийного производства электросамолетов. Двухместная машина с максимальным взлетным весом 430 кг способна разгоняться до 150 км/ч (крейсерская скорость — 95 км/ч) и в стандартной комплектации может пролететь на одном заряде батарей порядка двух часов. Впрочем, и время полной зарядки у Yuneec очень короткое — всего 4 часа, что оправдывает небольшую дальность полета
    Yuneec International E430 Yuneec International E430 (2009) — китайский пионер в деле серийного производства электросамолетов. Двухместная машина с максимальным взлетным весом 430 кг способна разгоняться до 150 км/ч (крейсерская скорость — 95 км/ч) и в стандартной комплектации может пролететь на одном заряде батарей порядка двух часов. Впрочем, и время полной зарядки у Yuneec очень короткое — всего 4 часа, что оправдывает небольшую дальность полета
  • Электроглайдер-амфибия Одним из самых амбициозных проектов последних лет стал финский электроглайдер-амфибия FlyNano. 11 июня этот футуристический аппарат массой всего 70 кг (плюс пилот) совершил свой первый полет и успешно приземлился на воду. Интересно не только то, что FlyNano — это амфибия, но также то, что это второй в истории летательный аппарат с замкнутым контуром крыла (народное название — «кольцеплан»), который совершил самостоятельный управляемый полет. Теоретически самолет развивает скорость до 140 км/ч и способен подниматься на весьма приличную высоту — до 3 км. Правда, с учетом того, что пилот открыт всем ветрам, пилотировать FlyNano нужно осторожно. Да и заряда батареи хватает лишь на 30 минут полета
    Электроглайдер-амфибия Одним из самых амбициозных проектов последних лет стал финский электроглайдер-амфибия FlyNano. 11 июня этот футуристический аппарат массой всего 70 кг (плюс пилот) совершил свой первый полет и успешно приземлился на воду. Интересно не только то, что FlyNano — это амфибия, но также то, что это второй в истории летательный аппарат с замкнутым контуром крыла (народное название — «кольцеплан»), который совершил самостоятельный управляемый полет. Теоретически самолет развивает скорость до 140 км/ч и способен подниматься на весьма приличную высоту — до 3 км. Правда, с учетом того, что пилот открыт всем ветрам, пилотировать FlyNano нужно осторожно. Да и заряда батареи хватает лишь на 30 минут полета
  • Pipistrel Panthera Electro Pipistrel Panthera Electro — электросамолет класса «люкс». Он еще не производится серийно, но начало выпуска намечено на 2013 год — одновременно с бензиновой версией. От топливного собрата электромодификация отличается почти полной бесшумностью и значительно меньшей дальностью полета. В плане дизайна и интерьера самолеты одинаковы
    Pipistrel Panthera Electro Pipistrel Panthera Electro — электросамолет класса «люкс». Он еще не производится серийно, но начало выпуска намечено на 2013 год — одновременно с бензиновой версией. От топливного собрата электромодификация отличается почти полной бесшумностью и значительно меньшей дальностью полета. В плане дизайна и интерьера самолеты одинаковы
  • PC-Aero New Elektra One (ниже) и Elektra One от компании PC-Aero различаются тем, что поверхность крыльев новой модели покрыта солнечными батареями. Это увеличивает дальность полета с 500 до 1000 км — рекорд (пока теоретический) для электросамолетов
    PC-Aero New Elektra One (ниже) и Elektra One от компании PC-Aero различаются тем, что поверхность крыльев новой модели покрыта солнечными батареями. Это увеличивает дальность полета с 500 до 1000 км — рекорд (пока теоретический) для электросамолетов
  • Arcus E Arcus E — представленный в сентябре 2010 года электромотопланер немецкой компании Schempp-Hirth Flugzeugbau GmbH, первый поступивший в серийное производство двухместный аппарат подобного типа. На сегодняшний день Arcus считается одним из наиболее коммерчески успешных электрических летательных аппаратов. Не последнюю роль в этом играет продуманный дизайн
    Arcus E Arcus E — представленный в сентябре 2010 года электромотопланер немецкой компании Schempp-Hirth Flugzeugbau GmbH, первый поступивший в серийное производство двухместный аппарат подобного типа. На сегодняшний день Arcus считается одним из наиболее коммерчески успешных электрических летательных аппаратов. Не последнюю роль в этом играет продуманный дизайн
  • Самолет на батарейках Еще в 2006 году специалисты компании Panasonic представили миру сверхлегкий самолет, получающий энергию от… пальчиковых АА-батареек. Последних использовалось 160 штук, и на них летательный аппарат массой 50 кг, ведомый 53-килограммовым пилотом, пролетел 391 м за 59 с, достигнув высоты 5 м. Естественно, этот проект преследовал исключительно развлекательные и спортивные цели: та же группа разработчиков ранее занималась рекордными мускулолетами
    Самолет на батарейках Еще в 2006 году специалисты компании Panasonic представили миру сверхлегкий самолет, получающий энергию от… пальчиковых АА-батареек. Последних использовалось 160 штук, и на них летательный аппарат массой 50 кг, ведомый 53-килограммовым пилотом, пролетел 391 м за 59 с, достигнув высоты 5 м. Естественно, этот проект преследовал исключительно развлекательные и спортивные цели: та же группа разработчиков ранее занималась рекордными мускулолетами

Вопреки заблуждению электросамолеты появились не вчера и даже не десять лет назад. Когда взлетел первый самолет братьев Райт, электромобили были весьма распространены и успешно конкурировали на дорогах со своими бензиновыми собратьями. Естественно, идея применения электродвигателя в авиации не могла не возникнуть. Еще задолго до братьев Райт, в 1883 году, французский воздухоплаватель Гастон Тиссандье установил на дирижабль собственной конструкции электродвигатель Siemens и совершил на получившемся воздушном корабле вполне успешный полет. Именно Тиссандье считается сегодня пионером электрической авиации. С тех пор электродвигатели применялись в дирижаблестроении неоднократно. Немалую популярность они получили также в авиамоделизме, но до создания полноценного самолета дело дошло лишь в 1979 году. Читать далее

Время экспериментов

Первым настоящим электрическим самолетом, поднявшимся в воздух с пилотом на борту, стал Mauro Solar Riser. Случилось это знаменательное событие 29 апреля 1979 года в Риверсайде (Калифорния). Инициатором создания самолета стал Ларри Мауро, владелец небольшой компании «Сверхлегкие летательные аппараты». Экспериментальная машина получилась путем установки на биплан собственного производства «бошевского» электромотора мощностью 3,5 л. с. и 30-вольтового никель-кадмиевого аккумулятора, снятого с вертолета. Мауро не предусмотрел возможность зарядки самолета «от розетки»: при посадке самолет получал энергию от установленных на крыльях солнечных батарей. Что интересно, в полете Solar Riser подзаряжаться не мог: устройство предполагало либо расход энергии, либо пополнение запаса во время стоянки. Заряжался аккумулятор всего час, правда, одной зарядки хватало на три-пять минут полета. В свой первый полет Mauro Solar Riser преодолел 800 м, достигнув максимальной высоты в 12 м. Сегодня историческая машина хранится в авиационном музее в Ошкоше.

Спустя пару месяцев, в июне, опыт повторили британцы: самолет Solar-Powered Aircraft Developments Solar One Дэвида Уильямса по плану разработчика должен был преодолеть Ла-Манш. Английский самолет побил рекорд скорости и дальности американского предшественника, но необходимых для выполнения поставленной задачи 32 км так и не достиг.

В 1981 году первый электросамолет построили французы, в 1983 году — немцы, причем у обеих конструкций солнечные батареи покрывали всю поверхность крыльев и фюзеляжа, подзаряжая аккумулятор в полете. Первый достиг длительности полета 5 часов 23 минуты, второй побил рекорд — 5 часов 41 минута. Казалось, электросамолетам суждено большое будущее. Ряд моделей появился в 1990-х, ряд — в 2000-х, каждая следующая оказывалась более совершенной, нежели предыдущие, росли дальность полета, скорость, грузоподъемность. И серийное производство не заставило себя долго ждать.

Электромотопланер — в серию!

В 1997 году итальянская компания Alisport пошла на оригинальный шаг — оборудовала серийный планер Alisport Silent Club электромотором мощностью 17 л.с. и начала продавать его как электросамолет. Заряжался полученный мотопланер от розетки и неплохо летал без всякого мотора — последний был реально необходим лишь во время взлета. Годом позже по такому же пути пошли немцы, выпустив на рынок электромотопланер Air Energy AE-1 Silent.

Правда, первый полноценный электросамолет (а не модифицированный планер), заявленный как серийный, появился на рынке лишь в 2009 году — им стал китайский Yuneec International E430, 430-килограммовый, двухместный, с 54-сильным электромотором. Самолет заряжается от обычной розетки за три-четыре часа и способен пролететь порядка двух часов на одной зарядке. С момента демонстрации прототипа прошло три года, и многие другие компании представили свои модели, но китайцы все-таки застолбили лидерство. В 2012 году продажи Yuneec стартовали — и E430 стал первым в истории серийным электросамолетом.

2010-е годы пестрят количеством появляющихся электросамолетов и мотопланеров. Даже Cessna объявила о том, что планирует выпустить в широкую продажу свою культовую модель Cessna 172, переведенную на электричество. Среди серийных уже мотопланеров, доступных для покупателя, можно упомянуть Pipistrel Taurus Electro G2, Electravia ElectroLight 2 и большой двухместный планер Arcus E немецкой компании Schempp-Hirth Flugzeugbau.

Перспективы самолетов

Но электромотопланер — это одно, а самолет — совсем другое. Более сложная механизация крыла, другие требования к грузоподъемности и вместительности, другая масса. Китайцы со своим Yuneec International E430, конечно, молодцы, но есть ли у них конкуренты? Конечно есть. Наиболее перспективные конструкции, уже представленные в виде прототипов и обещающие в скором времени появиться на рынке, — это немецкие разработки: New Elektra One компаний SolarWorld и PC-Aero, а также мощный четырехместный (!) Pipistrel Panthera Electro. Есть еще заявка ElectraFlyer-X от американской Electric Aircraft Corporation, но она пока находится на стадии разработки.

Представленный в апреле 2012 года Pipistrel Panthera в первую очередь привлекает внешней красотой и дороговизной использованных материалов в отделке интерьера и экстерьера. Обычная Panthera с бензиновым двигателем Lycoming IO-390 должна стать флагманской моделью компании. Крейсерская скорость 374 км/ч, 1200 кг максимального взлетного веса, комфортные посадочные места, достойный «Роллс-Ройса» салон — Pipistrel уже получил множество предзаказов на свой авиационный шедевр. Но гораздо более интересна электрическая версия Panthera Electro, также заявленная производителем. Естественно, мощность электродвигателя ниже, нежели у бензинового собрата, но совсем ненамного (145 кВт против 160), заявленная дальность полета — 400 км, более чем достаточно. На случай внезапной разрядки предусмотрен парашютный спуск самолета.

New Elektra One, в свою очередь, ближе к мотопланеру, чем к самолету, но он интересен значительной площадью солнечных батарей, использованных в конструкции. Panthera Electro возможности подзарядки в воздухе не имеет, а вот New Elektra One в первую очередь рассчитан именно на солнечную энергию. Без дозарядки, если отключить батареи, он может пролететь около 500 км за четыре часа — примерно как и Pipistrel. Но при включенной системе дозарядки дальность полета увеличивается до 1000 км, что для электросамолета не бывало высокий показатель. Плюс к тому солнечный самолет уже прошел первичные летные испытания и готов поступить в продажу по цене порядка $150 000.

Впрочем, прямыми конкурентами упомянутые аппараты не назовешь. Pipistrel — достаточно большой самолет люксового сегмента, Elektra One — одноместный легкий аппарат, оборудованный разве что скромным багажничком для барсетки. Другое дело, что компания PC-Aero уже анонсировала и представила в виде макета двухместную модель Elektra Two, и вот она уже способна будет в случае успешной постройки и испытаний составить конкуренцию немцам из Pipistrel и китайцам.

В чем сложность?

Казалось бы, что сложного в том, чтобы приводить пропеллер не от бензинового двигателя, а от электрического? В первую очередь играет роль масса — фактор, который в отношении автомобиля практически незаметен. Если дальность движения электромобиля можно увеличивать путем наращивания аккумулятора, то самолет должен оставаться достаточно легким, чтобы не терять полетные качества. Именно поэтому методика «первичная заправка от розетки — дозаправка в воздухе от солнечных батарей» имеет наибольшие перспективы в этом сегменте авиации. Разработчики солнечных самолетов должны обратить внимание на повышение потолка — далеко не везде кучевые облака висят на высоте 2 км, а для максимальной эффективности солнечной дозарядки самолету стоит двигаться над облаками.

Технологии совершенствуются. Если со временем конструкторы сумеют преодолеть проблему дальности полета и чрезмерно быстрого расхода заряда, то электросамолеты начнут потихоньку вытеснять своих топливных собратьев. Они бесшумны, комфортны и крайне дешевы в эксплуатации, плюс к тому не наносят вреда окружающей среде. Бум электросамолетов, наметившийся в 2009 — 2010 годах, продолжает нарастать, все новые компании предлагают свои решения. Глядишь, не пройдет и десятилетия, как небо будут бороздить тихие аккуратные машины, а производители авиатоплива начнут искать другую нишу для бизнеса.

Интересно, что рекорд скорости для электросамолетов был установлен еще до бума серийных моделей. До 250 км/ч разогнался итальянский астронавт, пилот и конструктор Маурицио Чели в рамках авиасалона FAI World Air Games 2009 в Турине. В качестве «болида» использовался двухместный самолет Pioneer Alpi 300. Для его переделки на электрическую тягу второе кресло было демонтировано — его место заняли литий-полимерные батареи. Получившийся в итоге самолет SkySpark приводится в движение 75-киловаттным электромотором. Надо сказать, что, достигнув цели, Чели и компания закрыли проект электросамолета. Сегодня команда трудится над летательным аппаратом, работающим на топливных элементах.

Вопрос терминологии

Большинство предлагаемых на рынке электрических летательных аппаратов является не самолетами, а мотопланерами. Разница в основном обусловлена конструктивными особенностями ЛА.

Самолет

Летательный аппарат тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и неподвижного относительно других частей аппарата крыла, создающего подъемную силу.

Мотопланер

Летательный аппарат тяжелее воздуха с жестким крылом, предназначенный для продолжительного полета планированием практически без тяги, но при этом оборудованный двигательной установкой. Пропеллер мотопланера предназначен для самостоятельного взлета, а также для использования в неблагоприятных для планера погодных условиях.

Электрическая авиация: плюсы и минусы

Недостатки

- низкая грузоподъемность и вместимость;

- низкая дальность полета;

— высокая длительность зарядки.

Преимущества

- повышенный комфорт (бесшумность, отсутствие вибрации);

- низкая стоимость эксплуатации и расходных материалов;

— экологичность

Статья «Электрические крылья» опубликована в журнале «Популярная механика» (№119, сентябрь 2012).

Комментарии

7 комментариев