Личный летательный аппарат

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 , воздушного пространства интеграцию , авиационный шум и выбросы , которые решаются сначала с помощью небольшой сертификации БПЛА , а затем опыта. ^{[ 1 ]}

Определение

(PAV) пока не существует Полностью принятого определения личного воздушного транспортного средства . 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 предназначен для обеспечения удобства полета, аналогичного частному автомобилю, с точки зрения доступности и простоты управления, а также предлагает 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 ]}

Преимущества

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 м3) ³) бензина ежегодно тратится в пробках.

Будущая система передвижения на PAV могла бы избежать воздушных пробок и помочь разгрузить пассажиров на автомагистралях. ^{[ нужна ссылка ]}

Характеристики

Автономия

Помимо производства персональных летательных аппаратов, также исследуются возможности создания автономных систем для ПАВ. Во-первых, системы электронных пилотажных приборов с синтетическим зрением (EFIS), такие как «Шоссе в небе» (HITS), значительно облегчают управление самолетом. ^{[ 4 ]} Также Phantom Works работает над созданием 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 связываться друг с другом, что еще больше снижает риск столкновений. ^{[ 5 ]}

Проблемы

Управление воздушным движением

Инфраструктура Федерального авиационного управления (FAA) в настоящее время не способна справиться с увеличением потока воздушных судов, который будет вызван PAV. ФАУ планирует модернизировать систему воздушного транспорта следующего поколения , запланированную на 2025 год. ^{[ 6 ]} Промежуточный план состоит в том, чтобы использовать более мелкие аэропорты. 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

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 ]}

Диапазон

Многие предлагаемые самолеты PAV основаны на электрических батареях , однако имеют малую дальность полета из-за низкой удельной энергии нынешних батарей. ^{[ 8 ]} Этой дальности может быть недостаточно, чтобы обеспечить достаточный запас безопасности для поиска места посадки в чрезвычайной ситуации.

на топливных элементах В качестве решения этой проблемы были предложены самолеты из-за гораздо более высокой удельной энергии водорода . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Безопасность

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 Джона Ф. Кеннеди , который приземлился на крышу здания Pan Am (ныне здание MetLife ), когда разрушилось шасси и оторвалась 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 местности сложным маршрутом обхода , с программным обеспечением уровня А и резервированием , с пилотом-безопасником. ^{[ 11 ]} Sikorsky Aircraft хочет достичь безопасности вертикального полета на уровне одного отказа на 10 миллионов часов на платформах с высокой эксплуатацией за счет сочетания нынешнего опыта винтокрылых машин с достижениями в области автономного полета, интеграции воздушного пространства и электрических силовых установок . ^{[ 10 ]}

История

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 оценке технологий 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 NASA Centennial Challenge в размере 250 000 долларов были выделены на конкурс Personal Air Vehicle Challenge в 2007 году. ^{[ нужна ссылка ]}

Исследования

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 ]}

ПАВ-вызов

НАСА в Лэнгли исследовало и создало прототип 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:

Премия сообщества за шум (150 000 долларов США)
Зеленый приз (50 000 долларов США) (MPG)
Премия за авиационную безопасность (50 000 долларов США) (Handling, eCFI)
Приз CAFE 400 (25 000 долларов США) (Скорость)
Самый тихий приз LSA (10 000 долларов США)

Победителями стали:

Общественный шум Lambada N109UA $ 20 000
Зеленая премия нет победителя н/д
CAFE Safety Pipistrel N2471P $50 000
CAFE 400 Pipistrel N2471P $2000
Самый тихий LSA Lambada N109UA $10 000
Pipistrel N2471P с самым коротким взлетом $3750
Лучший угол подъема Pipistrel N2471P $3,750
Лучшее качество планирования на скорости 100 миль в час Flightdesign CTSW N135CT $3750
Шум в салоне (связка) Lambada N109UA Pipistrel N2471P 3750 долларов США (1875 долларов США за штуку)

Список личных летательных аппаратов

Тип	Страна	Сорт	Дата	Нет.	Статус	Примечания
Airbus A³ Открыть	Евросоюз	Конвертоплан	2018	2	Прототип
Пассажирский самолет Боинг	НАС	Винтокрылая машина	2019	1	Прототип
Картер ПАВ	НАС	Винтокрылая машина	2011	2	Прототип
Волокоптер 2X	Германия	Винтокрылая машина	2016	2	Прототип	Прототипами были VC1 и VC200.
Вип Кора	НАС	Винтокрылая машина	2019	1	Прототип
Xplorair PX200	Франция	Механизированный лифт			Проект	Гибридная реактивная силовая установка

См. также

Ссылки

^ Грэм Уорвик (6 мая 2016 г.). «Проблемы аэрокосмической отрасли, которые еще предстоит решить» . Неделя авиации и космических технологий .
^ Коннор Хупс и Тимоти Т. Такахаши; « Развитие федерального регулирования личных воздушных транспортных средств », Университет штата Аризона, 2023 г. (Проверено 11 июля 2023 г.). Примечание: Хупс и Такашаки отмечают, что «PAV... предназначены для индивидуального личного использования и вмещают только одного пассажира. Более крупные eVTOL... предназначены для двух-пяти пассажиров», и, напротив, «более крупные PAV, перевозящие более одного пассажира» .
^ « Резюме итогового отчета - PPLANE (Личный самолет: оценка и проверка новаторских концепций персональных систем воздушного транспорта) », Европейская комиссия, 2013 г. (получено 3 июля 2021 г.)
^ Гарри Кремер (1 декабря 2003 г.). «Шоссе в небе» . Aviationtoday.com . Проверено 25 апреля 2011 г.
^ Гэри Сандерс (июль 2004 г.). «Технические эксперты Boeing проверяют возможность создания персональных летательных аппаратов» . Боинг Фронтирс .
^ «ФАА НГАТС» . Архивировано из оригинала 17 октября 2006 года.
^ «Снижение шума самолета: инженеры-акустики нашли простой способ снизить шум самолета» . ScienceDaily. 1 июля 2005 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Стартап по производству летающих автомобилей Alaka'i делает ставку на водород, превосходящий батареи» . Проводной . ISSN 1059-1028 . Проверено 20 января 2020 г.
^ «Летающий аппарат с водородным двигателем рекламируется как средство для улучшения дорожного движения в Южной Калифорнии» . Рейтер Великобритания . 2019-05-30. Архивировано из оригинала 30 мая 2019 года . Проверено 20 января 2020 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Гай Норрис (26 января 2018 г.). «Проверка реальности городского eVTOL по безопасности и производству» . Неделя авиации и космических технологий .
^ Марк Хубер (1 мая 2018 г.). «Исполнительный директор Sikorsky подчеркивает важность городской воздушной безопасности» . АЙН онлайн .
^ Марк Д. Мур; « Технологии персонального воздушного транспорта НАСА », Исследовательский центр НАСА в Лэнгли, 2006 г. (получено 3 июля 2021 г.)
^ «Инновации в полете: исследования Исследовательского центра НАСА в Лэнгли по революционным передовым концепциям аэронавтики» (PDF) . НАСА . 22 февраля 2005 г.
^ Чижевский, Эндрю. Проект персональных летательных аппаратов направлен на устранение заторов на дорогах The Engineer (британский журнал) , 22 июня 2011 г. Доступ: 26 июля 2011 г.
^ myCopter Европейский Союз , 2011. По состоянию на 26 июля 2011 г.
^ «Фонд CAFE и столетний вызов PAV» . 7 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 7 марта 2007 г.

Дальнейшее чтение

«НАСА объявляет о конкурсе столетия авиации» . НАСА. 28 июля 2005 г.
«Результаты NASA PAV Challenge 2007» . Фонд КАФЕ. 16 августа 2007 г.
Дэнни Хаким (16 июня 2014 г.). «Свой вертолет» . Нью-Йорк Таймс .
Марк Хубер (декабрь 2017 г.). «Это птица, это самолет, это… Убер?» . Путешественник на бизнес-джете .
«Новости электрического вертикального взлета и посадки» . Техническое общество вертикальных полетов.
«Воздушные такси едут в никуда?» . FlightGlobal.com . 19 февраля 2018 г.
Стивен Тримбл (21 февраля 2018 г.). «Электрические беспилотные винтокрылые летательные аппараты являются экономическим обоснованием роли воздушного такси» . FlightGlobal .
Кеннет И. Шварц (5 марта 2020 г.). «Трансформирующий вертикальный полет 2020» . Вертифлит .

Отчеты

Р. Джон Хансман, Паркер Д. Васчик (21 апреля 2016 г.). «Эксплуатационные аспекты мобильности по требованию на базе самолетов» (PDF) . Совместная университетская программа по воздушному транспорту .
Быстрый переход к будущему городского воздушного транспорта по требованию (PDF) . Поднимите (Отчет). Убер. 27 октября 2016 г.
Майкл Дж. Даффи; и др. (май 2017 г.). «Исследование по снижению стоимости вертикального полета с помощью электрической силовой установки» . Компания Боинг.
Артур Браун и Уэсли Л. Харрис (январь 2018 г.). «Модель проектирования и оптимизации транспортных средств для авиации по требованию» (PDF) . Массачусетский технологический институт.

[AvWeek6may2016-1] Грэм Уорвик (6 мая 2016 г.). «Проблемы аэрокосмической отрасли, которые еще предстоит решить» . Неделя авиации и космических технологий .

[2] Коннор Хупс и Тимоти Т. Такахаши; « Развитие федерального регулирования личных воздушных транспортных средств », Университет штата Аризона, 2023 г. (Проверено 11 июля 2023 г.). Примечание: Хупс и Такашаки отмечают, что «PAV... предназначены для индивидуального личного использования и вмещают только одного пассажира. Более крупные eVTOL... предназначены для двух-пяти пассажиров», и, напротив, «более крупные PAV, перевозящие более одного пассажира» .

[3] « Резюме итогового отчета - PPLANE (Личный самолет: оценка и проверка новаторских концепций персональных систем воздушного транспорта) », Европейская комиссия, 2013 г. (получено 3 июля 2021 г.)

[4] Гарри Кремер (1 декабря 2003 г.). «Шоссе в небе» . Aviationtoday.com . Проверено 25 апреля 2011 г.

[5] Гэри Сандерс (июль 2004 г.). «Технические эксперты Boeing проверяют возможность создания персональных летательных аппаратов» . Боинг Фронтирс .

[6] «ФАА НГАТС» . Архивировано из оригинала 17 октября 2006 года.

[7] «Снижение шума самолета: инженеры-акустики нашли простой способ снизить шум самолета» . ScienceDaily. 1 июля 2005 г.

[:0-8] Перейти обратно: ^а ^б «Стартап по производству летающих автомобилей Alaka'i делает ставку на водород, превосходящий батареи» . Проводной . ISSN 1059-1028 . Проверено 20 января 2020 г.

[9] «Летающий аппарат с водородным двигателем рекламируется как средство для улучшения дорожного движения в Южной Калифорнии» . Рейтер Великобритания . 2019-05-30. Архивировано из оригинала 30 мая 2019 года . Проверено 20 января 2020 г.

[AvWeek26jan2018-10] Перейти обратно: ^а ^б Гай Норрис (26 января 2018 г.). «Проверка реальности городского eVTOL по безопасности и производству» . Неделя авиации и космических технологий .

[AIN1may2018-11] Марк Хубер (1 мая 2018 г.). «Исполнительный директор Sikorsky подчеркивает важность городской воздушной безопасности» . АЙН онлайн .

[12] Марк Д. Мур; « Технологии персонального воздушного транспорта НАСА », Исследовательский центр НАСА в Лэнгли, 2006 г. (получено 3 июля 2021 г.)

[13] «Инновации в полете: исследования Исследовательского центра НАСА в Лэнгли по революционным передовым концепциям аэронавтики» (PDF) . НАСА . 22 февраля 2005 г.

[engCopt-14] Чижевский, Эндрю. Проект персональных летательных аппаратов направлен на устранение заторов на дорогах The Engineer (британский журнал) , 22 июня 2011 г. Доступ: 26 июля 2011 г.

[euCopt-15] yCopter Европейский Союз , 2011. По состоянию на 26 июля 2011 г.

[16] «Фонд CAFE и столетний вызов PAV» . 7 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 7 марта 2007 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]