Электросамолёты: чудо в небе

Слово «электричка» стало привычным для нескольких поколений. Вот уже лет 10, как на наших глазах бурно и бодро развивается автомобильный электротранспорт. К этому мы уже привыкли. А вот электрификация авиации, электросамолёты — согласитесь, для нас это уже что-то новенькое. Вот об этом явлении мы и поговорим.

В Стратегии развития авиации, утверждённой Еврокомиссией, к 2050 г. Жизненно необходимо снизить объёмы выбросов СО₂ на 75%, а оксидов азота — на 90%. Уровень шума должен быть снижен на 65%. С использованием применяемых сегодня технологий достичь поставленных показателей просто нереально. А вот электросамолётам — вполне по силам.

Vahana

Знаковая дата — 5 февраля 2018 года. Беспилотный летательный аппарат вертикального взлёта и посадки Vahana, разработанный в компании Airbus, успешно совершил первый полёт. Airbus Vahana задуман как беспилотное аэротакси. Ему не нужны специальные взлётные полосы. Посадочные площадки обустраиваются на крышах зданий. Одного заряда аккумуляторных батарей достаточно, чтобы преодолеть расстояние в 60 км со скоростью 200 км/ч. На конвейер Vahana должна пойти уже в 2020 году.

E-Fan X

Компании Airbus, Rolls-Royce и Siemens совместно разрабатывают самолёт с гибридной силовой установкой E-Fan X, рассчитанный на перевозку 50—100 пассажиров. Ёмкая батарея и три эффективных электромотора позволят самолёту выполнять рейсы по маршрутам в несколько сотен километров. Например, из Парижа в Лондон. Гибридный пассажирский лайнер будет введён в эксплуатацию к 2030—2035 гг.

Zunum Aero

Гибрид от австралийского стартапа Zunum Aero. Существует пока что только на чертежах. Помимо аккумуляторов на его борту имеется газовый двигатель внутреннего сгорания. Дальность полёта — 1100 км, вместимость — 12 пассажиров. Планируется, что он будет летать со скоростью 550 км/ч на высотах до 7500 м. Компания предполагает, что самолёт найдёт применение на рейсах между более чем 30 тыс. аэропортов по всему миру.

Х-57 «Максвелл»

Самолёт разрабатывается под эгидой NASA. Предполагается, что мощность, распределённая на множество моторов (в Х-57 их 14), поможет в пять раз сократить расход энергии. По длине крыльев расположены 12 пропеллеров, а на концах — большие электромоторы. Заряда батарей должно хватать для полёта на расстояние около 160 км на скорости 280 км/ч.

Pipistrel Alpha Electro

Это двухместная машина, созданная словенской фирмой Pipistrel («Летучая мышь»). На Alpha Electro установлен электромотор мощностью в 60 кВт. Размах крыльев — 10 м, масса — 550 кг. Время полёта — около 1 ч на скорости 160 км/ч. Высота полёта — до 400 м. Самолёт будут изготовлять в КНР и Канаде. К 2025 году словенцы планируют предложить ещё одну любопытную разработку — авиалайнер с гибридным двигателем, рассчитанный на 19 человек.

Rui Xiang RX1E

Китай — третья страна после США и Германии, создавшая электросамолёт. Двухместный аппарат взлетел ещё в 2015 г., позже его снабдили водородными топливными элементами. Ориентировочная стоимость — около $200 тыс.

Solar Impulse 2

В 2016 г. сверхлёгкий электросамолёт обогнул Землю без единого грамма топлива, пользуясь только энергией солнечных лучей. Путешествие длилось чуть больше года. Перелёт Япония — Гавайи (117 ч 51 мин.) стал рекордом по продолжительности полёта на солнечных батареях. По размаху крыльев (72 м) Solar Impuls 2 мало уступает самому большому пассажирскому лайнеру — Airbus 380 (79,75 м). При этом вес — всего лишь 2300 кг (масса большого внедорожника).

Alice

Самолёт Alice израильской компании Eviation Aircraft из-за V-образного хвостового оперения напоминает армейский беспилотник. На самом деле это машина, рассчитанная на перевозку 6 пассажиров и 2 пилотов на внушительное расстояние — до 960 км. Высота полёта — до 3 км.

Немного истории

Идея применить электричество для перемещения летательных аппаратов возникла ещё в эру воздухоплавания. В 1883 г. француз Тиссандье взлетел на дирижабле с электромотором, но активно электроприводы в системах самолётов начинают применяться только через 50 лет. Первыми самолётами с повышенной электрификацией оборудования историки называют бомбардировщик Пе-2 (СССР, 1939 г.) и истребитель Focke-Wulf FW-190 (Германия, 1941 г.). На советской машине насчитывалось около 50 электромоторов, в частности — в системах управления и бомбосбрасывателе, для поддержания давления в гидравлике и т. д. А в немецком самолёте были электрифицированы подача топливной смеси в двигатель, работа закрылков и перезарядка вооружения. Шасси «фоккера» оснастили электромеханическим механизмом выпуска. Анализ боевых действий показал, что электромеханическое оборудование более живуче, чем его гидравлические аналоги.

Интерес к повышению электрификации всех видов самолётов быстро начал расти в 80-х годах прошлого века. К тому времени уже появилось понимание, какие огромные выгоды она даст пассажирским и грузовым авиаперевозкам. Однако только в последние десять лет возникли технические предпосылки для принципиального рывка в конструировании и применении электросамолётов.

Технические нюансы

В конструировании электросамолётов есть немало вопросов, ещё ждущих своего решения. В первую очередь — это источники питания. Да, появились литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы. Благодаря им уменьшились размеры электронных гаджетов и стали обыденными электрокары. Эти «батарейки» стоят на скутерах безвестных китайских марок и масковских «теслах». Увы, даже эти батареи слишком массивны и обладают недостаточной ёмкостью, чтобы их можно было широко применять в авиации.

Трудности с аккумуляторами стали главной причиной того, что перспективные и уже существующие электросамолёты не могут составить конкуренцию существующим лайнерам. Большинство из них рассчитаны на перевозку нескольких человек на короткие расстояния.

Пока проблема аккумуляторов не решена, ищут иные варианты. Один из них — гибридная схема: в ней двигатель внутреннего сгорания приводит в действие электрогенератор, который и обеспечивает энергией все системы самолёта. Такую машину совместно разрабатывают компании Airbus, Rolls-Royce и Siemens. Самолёт E-Fan X рассчитан на перевозку 50—100 пассажиров. Предполагается, что первый взлетит в 2020 году.