Почему летающие машины провалились: 4 главные причины
Уже пару десятков лет кажется, что «летающие автомобили» вот-вот станут реальностью, а люди смогут летать по воздуху, минуя пробки. Но почему вокруг до сих пор нет футуристических летающих такси, как это предсказывали фантастические фильмы в течение десятилетий? Как оказалось, сделать такой аппарат проще, чем подготовить мир к его появлению. Разобрали четыре главных барьера, которые мешают аэромобилям стать массовым транспортом.
Физика и дефицит батарей
Первая проблема — фундаментальный закон физики. Чтобы удерживать объект в воздухе, требуется в тысячи раз больше энергии, чем чтобы катить его по земле. Это создаёт огромную нагрузку на аккумуляторы. Современные литий-ионные батареи попросту слишком тяжёлые для той энергии, которую они способны хранить.
В результате нынешние прототипы аэротакси летают в среднем всего 20–30 минут. Этого мало для полноценного городского транспорта. Также из-за этого возникает парадокс с экологичностью. Анализ показывает, что четырёхместный электрический аппарат вертикального взлёта и посадки (eVTOL) на 100 км пути выбрасывает 2,4 кг эквивалента CO2 на пассажира. Это вдвое больше, чем у обычного наземного электромобиля. Летающие аппараты становятся эффективнее машин только на дистанциях свыше 112 км. Но на такие полёты у большинства из них просто не хватает заряда батареи.
Чтобы аэротранспорт стал действительно «зелёным», нужен прорыв. По расчётам, выбросы сравняются с электромобилем, только когда плотность батарей достигнет 500 Вт·ч/кг — минимум в 2,5 раза выше, чем у массовых батарей в 2025 году. Альтернативой литий-ионным аккумуляторам могут стать водородные топливные элементы, но эта технология на данный момент недостаточно отработана для применения в eVTOL.
Шум, туман и лёд
Даже если получится решить проблему с батареями, аэротранспорт столкнётся с двумя другими препятствиями — общественным мнением и погодой:
Шум. Десятки пропеллеров, вращающихся одновременно, создают уникальный звук, который можно сравнить с «роем гигантских пчёл». Исследования показывают, что проблема не только в децибелах, но и в восприятии: сам вид низколетящего аппарата во время взлёта и посадки значительно усиливает раздражение у людей на земле. Справедливости ради, инженеры добились тут успехов. Например, аппарат Joby Aviation оказался намного тише вертолёта — шум от него был выше фонового на площади в 0,44 кв. км под летательным аппаратом — для сравнения: у вертолёта этот показатель составляет 116 кв. км.
Сравнение контуров шума от вертолёта (слева) и eVTOL от компании Joby Aviation
Погода. Массовый транспорт должен быть надёжным. Вы не можете отменить поездку на работу, потому что пошёл дождь. Но автомобиль может ехать в дождь, снег и туман, а eVTOL — нет. Но самая большая угроза — обледенение. Намерзание льда на лопастях и несущих поверхностях снижает подъёмную силу и тягу. Сильный ветер или плохая видимость также моментально «заземляют» весь воздушный трафик.
Чтобы летать круглый год, аппаратам нужна сложная сертификация для полётов по приборам и в условиях обледенения. Это требует установки тяжёлых и энергоёмких систем противообледенения, что возвращает нас к проблеме номер один — дефициту энергии.
Небоскрёбы, диспетчеры и цена ошибки
Это, возможно, самый сложный барьер. Аэротакси и личные eVTOL не могут просто летать, где им вздумается.
Инфраструктура. Для массовых перевозок нужна сеть «вертипортов» — специальных станций для взлёта, посадки, быстрой зарядки и обслуживания. Интегрировать их в существующие города крайне сложно. Нужно не только найти место на крышах, но и договориться о «правах на воздушное пространство» над зданиями.
Управление трафиком. Управлять тысячами автоматизированных аппаратов в трёхмерном пространстве над городом — задача, с которой человечество ещё не сталкивалось. Существующие авиадиспетчеры и системы не справятся с такой нагрузкой. Нужна новая, полностью автоматизированная система (UATM). Она должна будет направлять eVTOL по специальным коридорам без прямого участия человека.
Безопасность. Цена ошибки в небе несоизмерима с ошибкой на земле. Если в небе над городом откажет двигатель — это катастрофа. Поэтому уровень безопасности аэротранспорта должен быть в сотни раз выше, чем у автомобиля.
Это приводит к жесточайшим требованиям сертификации. Например, регуляторы Европы (EASA) и США (FAA) до сих пор не могут договориться об общих стандартах. EASA требует, чтобы вероятность катастрофического отказа была не выше одного сбоя на миллиард часов полёта. У FAA требования чуть мягче — один сбой на сто миллионов часов. Производителям приходится ориентироваться на самый строгий стандарт, что требует невероятного уровня избыточности систем и резко удорожает разработку.
Транспорт не для всех
Даже если решить все технические и регуляторные проблемы, остаётся экономика. В ближайшей перспективе eVTOL вряд ли заменит личный автомобиль. Из-за сложности сертификации и высоких эксплуатационных расходов цена поездки может быть очень высокой и сопоставимой с полётом на вертолёте. Однако китайская компания EHang заявила, что в ближайшие три года запустит в Китае коммерческие рейсы на eVTOL от аэропортов стоимостью в $30. Это сравнимо с ценой поездки на такси.
Аэротакси EHang
По оценкам, операционные расходы при полёте на eVTOL составят около $3,8 за пассажиро-километр. Это значительно дешевле вертолёта, но несравнимо дороже любого наземного транспорта. Хотя электрические двигатели на 20–30% дешевле в обслуживании, чем у вертолёта, эту экономию съедают другие факторы. Главные статьи расходов — зарплата экипажа на этапе, пока аппараты неавтономны, и стоимость замены батарей. Аккумуляторы для eVTOL выдерживают всего 300–500 циклов зарядки. К этому добавляется амортизация затрат на разработку и сертификацию таких транспортных средств — около $1,5 млрд.
Чтобы аэротакси стало массовым, цена должна упасть до $1,3 за пассажиро-километр. Этого можно достичь только двумя путями: массовым производством и полным переходом на автопилот, чтобы убрать из уравнения самую дорогую часть — зарплату пилота.
Что в итоге?
Неспособность «летающих автомобилей» выйти на массовый рынок объясняется не тем, что у человечества нет технологий для их создания. Проблема в том, что вся экосистема вокруг них не готова. Эти четыре барьера создают замкнутый круг:
- Слабые батареи ограничивают дальность и делают полёты неэкологичными.
- Уязвимость ко льду и туману снижает надёжность транспорта до неприемлемого уровня.
- Нужны миллиарды долларов на строительство вертипортов и систем управления воздушным трафиком, а требования безопасности делают разработку запредельно дорогой.
- Высокие затраты на сертификацию транспортных средств и замену батарей ещё сильнее повышают себестоимость «летающих авто».
Аналитики сходятся во мнении, что как минимум до середины 2030-х годов аэротакси останется нишевой услугой для тех, кто готов дорого платить за экономию времени. Чтобы eVTOL стал массовым, отрасли предстоит решить не только ряд технических проблем, но и заставить регуляторов по всему миру договориться об общих правилах игры.