Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Картер PAV с 2014 года

Личный летательный аппарат ( PAV ), а также персональный летательный аппарат , является новым типом самолета предлагается предоставить по требованию авиационных услуг.

Появление этой альтернативы традиционным методам наземного транспорта стало возможным благодаря технологиям беспилотных летательных аппаратов и электрической силовой установке . К препятствиям относятся авиационная безопасность , летная годность , эксплуатационные расходы , удобство использования , интеграция с воздушным пространством , авиационный шум и эмиссия , которые устраняются сначала путем сертификации небольшого БПЛА, а затем опыта. [1]

Этот термин впервые был использован НАСА в 2003 году, когда оно учредило сектор личного воздушного транспорта в рамках программы систем аэронавтики. Этот проект был частью офиса NASA по интеграции, стратегии и оценке технологий (VISTA), который также включал в себя секторы для дозвуковых транспортных средств, самолетов вертикального взлета и посадки, сверхзвуковых самолетов и самолетов большой высоты и большой продолжительности полета. Задача каждого сектора состояла в том, чтобы установить цели в области возможностей транспортных средств и необходимые стратегии инвестирования в технологии для достижения этих достижений.

Именование [ править ]

Среди других обсуждаемых названий - PIVITOL (персональные машины для вертикального взлета), Air-cars, PAC (персональные самолеты), AV (воздушные транспортные средства). Термин « летающий автомобиль» также иногда используется, хотя этот термин обычно включает в себя передвижные воздушные суда , которые не подпадают под действие PAV.

История [ править ]

Первым техническим документом, объясняющим разницу в характеристиках транспортных средств между PAV и существующими однодвигательными поршневыми самолетами авиации общего назначения, был «Персональные летательные аппараты: система транспортировки по требованию в сельской / региональной и городской местности», подготовленный менеджером исследовательского центра NASA в Лэнгли Марком Д. Мур. [2]Представлено в сентябре 2003 г. на конференции Американского института аэронавтики и астронавтики (AIAA) как документ AIAA 2003-2646; В документе изложены передовые концепции, которые обеспечат характеристики транспортного средства, которые значительно повысят простоту использования, безопасность, эффективность, длину поля и доступность. Многие дополнительные документы были представлены на конференциях AIAA и Общества автомобильных инженеров (SAE) в течение 2006 г., в которых уточнялось определение возможностей, технологий и концепций PAV. В 2006 году Программа транспортных систем была заменена новыми инициативами НАСА в области аэронавтики. Усилия НАСА по развитию технологии PAV были переведены на инвестиции, основанные на призах, с выделением средств NASA Centennial Challenge для соревнований: Personal Air Vehicle Challenge в 2007 году, присуждение призов 250 000 долларов;General Aviation Technology Challenge в 2008 году, вручение призов в размере 350 000 долларов США; и Green Flight Challenge в 2011 году, в результате чего были вручены призы в размере 1 500 000 долларов США. Каждый конкурс проводился для НАСА Фондом сравнительной эффективности полетов (CAFE) в Санта-Розе, Калифорния.[ необходима цитата ]

Преимущества [ править ]

В настоящее время средняя скорость автомобилей от порога до порога составляет 35 миль в час. В районе Большого Лос-Анджелеса эта скорость, по прогнозам, снизится до 22 миль в час к 2020 году. Министерство транспорта США (DOT) заявляет, что 6,7 миллиардов галлонов США (25 000 000 м 3 ) бензина ежегодно расходуются в пробках.

Будущая система проезда с помощью беспилотных транспортных средств могла бы избежать пробок и помочь разгрузить пассажиров на автомагистралях. [ необходима цитата ]

Схема определения PAV [ править ]

  • Сиденья: Менее 5 пассажиров.
  • Крейсерская скорость 150–200 миль / ч (240–320 км / ч).
  • Тихий.
  • Комфортный.
  • Надежный.
  • Может летать либо автономно, либо, по крайней мере, любым лицом, имеющим водительские права.
  • Так же доступно, как путешествие на машине или авиалайнере.
  • Почти всепогодные возможности благодаря системам синтетического зрения .
  • Высокоэффективный (может использовать альтернативные виды топлива , топливные элементы или электрические батареи ).
  • Диапазон 800 миль (1300 км).
  • Предлагаем транспортные решения "от двери до двери". Первоначальное предложение НАСА делало это с небольшими общественными аэропортами, которые находятся ближе к предприятиям и жилым домам, чем крупные аэропорты. Более поздние предложения основаны на подходах вертикального взлета и посадки .

Некоторые частные компании используют свои собственные критерии для транспортных средств этой общей категории.

Барьеры [ править ]

Управление воздушным движением [ править ]

Федеральное управление гражданской авиации инфраструктура (FAA) в настоящее время не способна обрабатывать увеличение авиационного трафика , который будет вырабатываться PAVs. План FAA по модернизации формирует систему воздушного транспорта следующего поколения , запланированную на 2025 год. [3] 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 в недостаточной степени и используется в основном самолетами для отдыха.

Шум [ править ]

Шум от PAV также может расстроить сообщества, если они работают рядом с домами и предприятиями. Без более низких уровней шума, которые позволяют приземляться в жилых помещениях, любой PAV должен взлетать и приземляться на контролируемом FAA аэродроме, где разрешены более высокие уровни шума.

Исследования изучали способы сделать вертолеты и летательные аппараты менее шумными, но при этом уровни шума остаются высокими. В 2005 году был разработан простой метод снижения шума: удерживать самолет на большей высоте во время посадки. Это называется подходом непрерывного спуска (CDA). [4]

Диапазон [ править ]

Многие предлагаемые самолеты PAV основаны на электрических батареях , однако у них низкая дальность полета из-за низкой удельной энергии текущих батарей. [5] Этого диапазона может быть недостаточно для обеспечения достаточного запаса прочности для поиска места посадки в аварийной ситуации.

В качестве решения этой проблемы были предложены самолеты на топливных элементах из-за гораздо более высокой удельной энергии водорода . [5] [6]

Безопасность [ править ]

Безопасность полетов в городах - хорошо известная проблема для регулирующих органов и промышленности. Например, 16 мая 1977 года в Нью - Йорк Airways случайно из Sikorsky S-61 челнока вертолета от Джона Ф. Международного аэропорта Кеннеди , который приземлился на крыше Pan Am Building (сейчас MetLife Building ) , когда шасси разрушились а оторвавшаяся лопасть ротора убила несколько человек на вертолетной площадке и одну женщину на Мэдисон-авеню , что положило конец этому бизнесу на протяжении десятилетий почти по всему миру. Текущее количество авиационных происшествий с вертолетами будет недостаточным для городской мобильности. Sikorsky S-92Конструкция, ориентированная на безопасность, по-прежнему допускает одно происшествие со смертельным исходом на миллион летных часов. Такой темп приведет к 150 авариям в год для 50 000 eVTOL, налетов 3 000 часов в год. [7]

По мнению Sikorsky Innovations, развивающийся рынок городской воздушной мобильности с оборотом в 30 миллиардов долларов нуждается в безопасности, по крайней мере, не хуже, чем в FAR Part 29, где используются вертолеты весом 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 жестким избеганием рельефа , с программным обеспечением уровня A и резервированием , с пилотом-безопасником. [8] Компания Sikorsky Aircraft хочет достичь безопасности вертикального полета в размере одного отказа на 10 миллионов часов на платформах с высокой загрузкой, сочетая текущий опыт винтокрылых машин с достижениями в области автономных полетов и воздушного пространства.интеграция и электрическая тяга . [7]

Исследования [ править ]

Европейский союз финансирует 3-ноги € 4.2м исследование ( в рамках Седьмой рамочной программы ) технологий и последствий для PAVs; Взаимодействие человека и самолета, Автоматизация воздушных систем в загроможденной среде и Исследование социотехнологической среды. [9] [10]

Прогресс [ править ]

Реализация видения НАСА в отношении PAV, вероятно, займет несколько десятилетий. Существует несколько типов транспортных средств, которые стремятся соответствовать определению PAV:

  • Дорожный самолет
  • Сверхлегкие вертолеты
  • Легкий спортивный самолет
  • Автожиры
  • Сверхлегкие трайки (моторизованные дельтапланы с моторизованными колесами)
  • Парапланы с двигателем
  • Моторные планеры
  • Самолет с вертикальным взлетом и посадкой

Большинство транспортных средств указанной выше категории не соответствуют всем требованиям, установленным НАСА. Однако некоторые машины подходят близко. Особый интерес вызывают сверхлегкие летательные аппараты , поскольку они потребляют мало энергии. Также могут быть полезны гибридные формы перечисленных выше типов транспортных средств. Некоторые существующие гибридные формы:

  • открывалка мошка , автоматизированный, электрический питание персонального VTOL с хорошей энергоэффективностью.
  • AeroVironment SkyTote , сочетание самолета и вертолета. Он также полностью автоматизирован, как и автомобили без водителя .
  • Орнитоптер , аналогичный вертолет / Орнитоптер гибрид.
  • Theolia Windream One и Hunt Aviation [11] придумали дирижаблей гибридов. Также могут быть предусмотрены дирижабли с модификациями влияния земли .
  • Solar Impulse и электрический самолет имеют все-ЭРД.

Автономия [ править ]

Помимо производства личных воздушных транспортных средств, также исследуются возможности создания автономных систем для PAV. Во-первых, электронные системы пилотажных приборов с синтетическим зрением (EFIS) как Highway in the Sky (HITS) значительно упрощают управление самолетом. [12] Кроме того, Phantom Works работает над разработкой системы, позволяющей автоматизировать PAV. PAV обозначаются своими собственными «полосами» в небе, что позволяет избежать возможных столкновений. Кроме того, различные PAV также способны обнаруживать друг друга и взаимодействовать друг с другом, что дополнительно снижает риск столкновений. [13]

PAV вызов [ править ]

NASA Langley исследовало и разработало прототип необходимых технологий PAV и выделило самый большой денежный приз в истории GA для PAV, который может продемонстрировать наилучшее общее сочетание характеристик. Соревнования по полетам PAV на этот приз, известные как первый ежегодный PAV Challenge , проводились 4-12 августа 2007 г. в Санта-Розе, штат Калифорния, в организации CAFE Foundation . [14]

В 2008 году задача была переименована в General Aviation Technology Challenge.

Новыми призами стали:

  • Приз Community Noise (150 000 долларов)
  • Зеленый приз (50 000 долларов) (MPG)
  • Приз за безопасность полетов (50 000 долларов США) (Handling, eCFI)
  • Приз CAFE 400 (25000 долларов США) (скорость)
  • Приз за самый тихий LSA (10 000 долларов)

Победителями стали:

  • Community Noise Lambada N109UA $ 20 000
  • Зеленый приз нет победителя н / д
  • CAFE Safety Pipistrel N2471P $ 50 000
  • CAFE 400 Pipistrel N2471P $ 2,000
  • Самый тихий LSA Lambada N109UA $ 10 000
  • Пипистрель кратчайшего взлета N2471P $ 3750
  • Лучший угол подъема Pipistrel N2471P $ 3750
  • Лучшее качество полета на скорости 100 миль в час Flightdesign CTSW N135CT $ 3750
  • Уровень шума в салоне (галстук) Lambada N109UA Pipistrel N2471P 3750 долларов (1875 долларов за штуку)

Другие известные конструкции [ править ]

Список личных летательных аппаратов с возможностью вертикального взлета и посадки

  • Боинг ПАВ
  • Китти Хок Флаер
  • Пассажирский дрон Ehang
  • Hoversurf Scorpion 3 hoverbike
  • КартерВертолет / Carter PAV
  • Лилиум Джет
  • Terrafugia Transition
  • Terrafugia TF-X
  • Xplorair PX200
  • Параджет Скайкар
  • Городской Аэронавтика X-Hawk
  • НАСА Тупик
  • Мартин Джетпак
  • Моллер Skycar
  • Волокоптер 2X

См. Также [ править ]

  • Сравнение личных воздушных транспортных средств
  • Летающая машина

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Грэм Уорвик (6 мая 2016 г.). «Проблемы авиакосмической отрасли еще предстоит решить» . Авиационная неделя и космические технологии .
  2. ^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20060005004.pdf
  3. ^ FAA NGATS Архивировано 17 октября 2006 г. на Wayback Machine
  4. ^ «Снижение шума самолета: инженеры-акустики нашли простой способ уменьшить шум самолета» . ScienceDaily. 1 июля 2005 г.
  5. ^ a b «Запуск летающих автомобилей Alaka'i делает ставку на водородные наружные батареи» . Проводной . ISSN 1059-1028 . Проверено 20 января 2020 . 
  6. ↑ «Летательный аппарат с водородным двигателем, рекламируемый как средство передвижения в Южной Калифорнии» . Рейтер Великобритания . 2019-05-30 . Проверено 20 января 2020 .
  7. ↑ a b Гай Норрис (26 января 2018 г.). «Проверка реальности для Urban eVTOL по безопасности и производству» . Авиационная неделя и космические технологии .
  8. ^ Марк Хубер (1 мая 2018 г.). «Sikorsky Exec делает упор на безопасность полетов в городах» . AIN онлайн .
  9. ^ Чижевский, Андрей. Проект личных летательных аппаратов направлен на устранение заторов на дорогах. The Engineer (британский журнал) , 22 июня 2011 г. Дата доступа: 26 июля 2011 г.
  10. ^ myCopter European Union , 2011. Дата обращения : 26 июля 2011 г.
  11. Перейти ↑ Bellows, Alan (31-03-2006). «Самолет с гравитационным двигателем» . Damninteresting.com . Проверено 25 апреля 2011 .
  12. ^ Гарри Кремер (2003-12-01). «Шоссе в небе» . Aviationtoday.com . Проверено 25 апреля 2011 .
  13. ↑ Гэри Сандерс (июль 2004 г.). «Технические специалисты Boeing проверяют возможность использования личных летательных аппаратов» . Boeing Frontiers .
  14. ^ https://web.archive.org/web/20070307095341/http://cafefoundation.org/v2/pav_home.php

Дальнейшее чтение [ править ]

  • «НАСА объявляет вызов столетию авиации» . НАСА. 28 июля 2005 г.
  • «Результаты 2007 NASA PAV Challenge» . 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 бизнес-джета .
  • "Новости электрического вертикального взлета и посадки" . Техническое общество вертикального полета.
  • "Воздушное такси едет в никуда?" . FlightGlobal.com . 19 фев 2018.
  • Стивен Тримбл (21 февраля 2018 г.). «Электрический беспилотный вертолет экономически оправдывает роль воздушного такси» . FlightGlobal .
  • Кеннет И. Шварц (5 марта 2020 г.). «Преобразующий вертикальный полет 2020» . Вертифлит .

Отчеты [ править ]

  • Р. Джон Хансман, Паркер Д. Васкик (21 апреля 2016 г.). «Эксплуатационные аспекты мобильности по требованию на базе самолета» (PDF) . Совместная университетская программа по воздушному транспорту .
  • Быстрый переход в будущее городского воздушного транспорта по запросу (PDF) . Поднять (отчет). Убер. 27 октября 2016 г.
  • Майкл Дж. Даффи; и другие. (Май 2017 г.). «Исследование по снижению стоимости вертикального полета с помощью электродвигателя» . Компания Боинг.
  • Артур Браун и Уэсли Л. Харрис (январь 2018 г.). «Конструкция транспортного средства и модель оптимизации для авиации по требованию» (PDF) . Массачусетский Институт Технологий.