Китайские специалисты в области электромобилей полагают, что будущее транспортной отрасли может быть связано с компактными электрическими воздушными такси. Для их практического применения требуется существенное повышение надежности и безопасности аккумуляторных батарей, обеспечивающих работу таких аппаратов.
Электромобили уверенно завоевывают автомобильный рынок, особенно в Китае, где электрокары составляют 51 % от всех новых продаж. Коммерческие электрические самолеты пока остаются на уровне прототипов, однако беспилотные летательные аппараты становятся лидерами в области интеграции аэрокосмической отрасли и электромобильности, предъявляя к производителям новые требования к эксплуатации и безопасности.
Электронные дроны и eVTOL
Электронные дроны, функционирующие на высотах, не превышающих 1000 метров, привлекают внимание таких компаний, как Amazon, как возможное решение для логистических задач. В качестве следующего значительного этапа в развитии городского транспорта предлагается использование электрических транспортных средств вертикального взлета и посадки (eVTOL) для перевозки пассажиров. По мнению некоторых специалистов, к 2030 году объем рынка eVTOL может составить 30 миллиардов долларов, и их применение охватит такие сферы, как аэротакси и транспорт для служб быстрого реагирования.
В прошлом году правительство Китая признало перспективность низковысотных аппаратов для экономики, и в отчете о деятельности правительства на 2024 год одно из ведомств получило задачу содействовать развитию этой отрасли. Город Шэньчжэнь играет ключевую роль в реализации этих планов: тестирование доставки с помощью дронов и автономных воздушных такси уже ведется.
В прошлом году был проведен значимый тест, в ходе которого беспилотный электрический самолет вертикального взлета и посадки (eVTOL) преодолел расстояние в 50 километров между Шэньчжэнем и Чжухаем всего за 20 минут, в то время как на автомобиле это путешествие занимает 3 часа. Модель eVTOL, использованная в испытаниях, рассчитана на перевозку пяти пассажиров и обладает грузоподъемностью 2,4 тонны. Производством занималась компания AutoFlight, имеющая филиалы в Китае и Германии. AutoFlight не является монополистом в этой области: ее конкуренты из Северной Америки, Японии, Европы и других регионов также стремятся занять свою нишу на рынке низковысотных перевозок.
Проблемы с энергоснабжением воздушных такси
Хотя эта технология обладает внушительным потенциалом и вызывает большой интерес, вопросы безопасности и доверие со стороны населения остаются существенными препятствиями, требующими внимательного и продуманного регулирования. Недавно в журнале была опубликована работа группы китайских специалистов, в состав которой вошли Лицян Май, Сюоцун Тянь и Юньлун Чжао несколько идей о том, как это можно реализовать.
Прежде всего, для предотвращения роста городов, страдающих от смога, и снижения последствий изменения климата в мировом масштабе, возобновляемые источники энергии должны стать приоритетным выбором для питания низковысотных технологий. В частности, солнечная и ветровая энергия могут использоваться для обеспечения энергией будущих моделей eVTOL. Однако в настоящее время эти возможности весьма ограничены. В качестве примера можно привести лишь несколько прототипов дронов, работающих на солнечной энергии, таких как AtlantikSolar от ETH Zurich, который непрерывно летал в течение нескольких недель, используя солнечную энергию.
Несмотря на то, что аккумуляторные батареи остаются наиболее надежным и мощным источником энергии, существуют заметные различия в способах их использования для питания воздушных и наземных транспортных средств. Для взлета необходимы мощные кратковременные выбросы энергии, а eVTOL крайне чувствительны к массе, при этом отказ батареи в воздухе может иметь фатальные последствия. Текущие батареи, применяемые в электромобилях, слишком тяжелые, обладают недостаточной мощностью и слишком чувствительны для использования в авиации. По оценкам специалистов, для того чтобы батареи для электромобилей стали пригодны для авиационных нужд, производители должны реализовать многоуровневую защиту, систему выявления неполадок в режиме реального времени и теплоизоляцию.
Разработка подобных аккумуляторных батарей предполагает выход за рамки традиционных химических и материальных решений. Китайская компания CATL, являясь производителем батарей, заключила перспективное соглашение с AutoFlight для создания подобного устройства, в то время как другие организации сосредоточены на гибридных транспортных средствах, таких как Electric ELL от Ampere и ES-30 от Heart Aerospace, которые расположены в Калифорнии.
Управление правилами энергоснабжения
Растущая потребность в энергии и ужесточение требований безопасности приведут к более жесткому регулированию, чем в текущих системах энергоснабжения электромобилей. По мнению специалистов, обеспечение безопасности должно быть приоритетной задачей для любой системы, контролирующей производство и использование электрических летательных аппаратов, учитывая трехмерные риски и опасности, связанные с переменчивыми условиями полета. В числе обязательных функций, по мнению экспертов, следует выделить резервные источники питания, систему контроля температуры батарей и ударопрочный корпус для батарей, предназначенный для предотвращения разрывов и риска возгорания.
По мнению экспертов, важно также устанавливать четкие цели для получения субсидий. В частности, необходимо финансировать сертификацию и тестирование на безопасность, чтобы подтвердить соответствие транспортных средств установленным критериям, а также впоследствии ужесточать эти критерии в соответствии с планом развития технологий. Помимо этого, предлагается выделять средства на создание демонстрационных зон для полетов, чтобы обеспечить безопасные и контролируемые условия для эксплуатации eVTOL.
Подобно тому, как это происходит с новыми технологиями, специалисты советуют правительствам проявлять инициативу, предоставляя им пространство для развития. Это может включать приобретение электрических вертикальных взлетно-посадочных аппаратов для использования в экстренных ситуациях и создание специализированных площадок, с которых такие транспортные средства могли бы осуществлять взлет и посадку.
В заключение, они советуют укреплять международное взаимодействие и внедрять стандартизацию, чтобы ускорить инновации и избежать излишних затрат, связанных с повторением работы. Специалисты рассчитывают на совместную разработку унифицированных подходов Федеральным управлением гражданской авиации США, Агентством по авиационной безопасности Европейского союза и Администрацией гражданской авиации Китая.
В перспективе ближайших лет, наиболее успешными окажутся проверенные и надёжные технологии, которые, в свою очередь, будут поддерживать устойчивое развитие сектора eVTOL.