Zelektryfikowana regionalna mobilność powietrzna będzie destrukcyjna i szybko dojrzeje w nadchodzących latach

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

W ramach jednej z doskonałych rozmów, jakie odbyłem w tym tygodniu, spędziłem 90 minut na nagrywaniu podcastu Kevina Antcliffa, inżynier lotniczy, dawniej NASA, a obecnie Xwing (obejrzyj to miejsce, aby zobaczyć podcast). Antcliff był koordynatorem i głównym autorem doskonałego raportu NASA na temat elektryczna regionalna mobilność powietrzna (RAM), gdzie w akronimie w niewytłumaczalny sposób nie ma istotnego słowa „elektryczny”. Jednak ERAM brzmi jak cofnięty koń, a RAM to powszechnie używany akronim, więc będę z tym żyć.

W ramach tej dyskusji sformułowaliśmy ogólną tezę, że w ciągu najbliższych lat będą 4 obszary dojrzewania lotnictwa. Były to: gęstość energii akumulatorów, skomercjalizowane elektryczne samoloty towarowe i pasażerskie, autonomiczne systemy lotu i cyfrowa kontrola ruchu lotniczego. Zdałem sobie sprawę, że rozsądne było stworzenie prognozy dojrzewania regionalnej mobilności powietrznej jako punktu do dyskusji i pobudzenie społeczności lotniczej do przemyśleń na temat rzeczy, których obecnie nie jestem świadomy.

Jeden z tych czynników, gęstość energii akumulatora, nadawał się do zastosowania w przypadku mniejszych konwencjonalnych samolotów startujących i lądujących, odpowiednich obecnie dla regionalnej mobilności powietrznej, dlatego dla uproszczenia zaliczyłem go do czynnika samolotów elektrycznych. Jak pisałem w innym miejscu, elektryfikacja zwycięży w lotnictwiei zacznie od mniejszych płaszczyzn, kierując się ku górze.

Istnieje już komercyjny elektryczny stałopłat, konwencjonalny samolot do startu i lądowania Pipistrel Velis Electro. Jest to dwumiejscowy samolot z certyfikatem EASA, przeznaczony dla szkół szkolenia lotniczego. Część posiadająca certyfikat EASA jest kluczowa. To Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego Unii Europejskiej, unijny odpowiednik amerykańskiej Federalnej Administracji Lotniczej (FAA). Organizacje te bardzo poważnie traktują certyfikację dostępnych na rynku statków powietrznych, a certyfikaty są ściśle ze sobą powiązane, co oznacza, że: statek powietrzny certyfikowany w ramach jednego systemu jest uznawany w ramach drugiego. Wiele innych jest w fazie rozwoju, m.in Serce Aerospace ES-19, Elektron Lotnictwo Elektron 5, Alicja, Żegnaj elektryczna e-ulotka lotnicza na różnych etapach. (Uwaga: często rozmawiałem szczegółowo z dyrektorami wszystkich tych firm z wyjątkiem Eviation i mam nadzieję, że wkrótce się z nimi skontaktuję).

Certyfikacja samolotów elektrycznych w ramach EASA/FAA to proces, który składa się z kilku elementów, które zwielokrotniają czas jego trwania i zmniejszają jego pewność. Założyciel Heart Aerospace, Anders Forslund, skupia się laserowo na minimalizowaniu ryzyka i czasu trwania certyfikacji, umieszczając wszystkie nowatorskie komponenty w gondolach czterosilnikowego (nie silnikowego) samolotu o bardzo standardowym nadwoziu, który wygląda, jakby mógł zostać wykonany przez dowolną firmę. największych firm z branży lotniczej. Electron i Bye idą w ślady Pipistrela, przy czym Electron ma przewagę dzięki dwóm silnikom, a obaj mają poprzednie mniejsze latające eksperymentalne samoloty. Kiedy jednak nowości znikną, certyfikacja konwencjonalnych stałopłatów elektrycznych powinna być szybsza i tańsza niż w przypadku samolotów spalinowych, ponieważ główna część certyfikacji obejmuje testowanie nxn wszystkich ruchomych elementów, które mogą zawieść. Ponieważ elektryczne układy napędowe samolotów są radykalnie prostsze niż silniki spalinowe, skok i układy przekładni, obecnie dość trudno jest porównać certyfikację, a firmy z branży lotniczej mają tendencję do trzymania się tego przy sobie.

Trwają także prace nad autonomicznymi systemami lotu. Kluczową kwestią jest to, że są to systemy „od bramy do bramy”, które mogą obsługiwać kołowanie, start, latanie, lądowanie i kołowanie pod kontrolą komputera. Jest to miejsce, w którym panuje duża konkurencja, ale wiele firm ma korzenie militarne, co moim zdaniem prowadzi do wyraźnych ryzyk strategicznych dla komercjalizacji i globalnej dystrybucji. Inwestorzy rozważający te spółki powinni dokładnie przyjrzeć się przepisom dotyczącym strategicznego kapitału intelektualnego i dystrybucji zakazanych technologii. Antcliff przeniósł się z NASA do Xwing być liderem produktu, kontaktować się z klientami i pomagać produktowi spełniać lub przekraczać ich potrzeby. Inne obejmują Reliable Robotics, Kef Robotics, Forward Robotics i większość producentów UAV. Wiele osób pracuje nad byciem mózgami samolotów, ale podobnie jak w przypadku samolotów elektrycznych, certyfikacja umożliwiająca ich użytkowanie, zwłaszcza poza zasięgiem wzroku, ma kluczowe znaczenie.

Certyfikacja autonomicznych systemów lotu to kolejny poziom wyzwania. Rozmawiałem Grant Canary z DroneSeed w zeszłym roku o rojach dronów sadzących ciężkie sadzonki i procesie ich certyfikacji. Jego model to pięć dronów o średnicy 8 stóp i wadze ponad 100 funtów, działających półautonomicznie z dwoma operatorami. Robią to jednak z dala od ludzi, na spalonych obszarach, a nie nad szkołami i drogami. Drony mogą latać poza zasięgiem wzroku obu operatorów, ale podążają wyznaczonymi trasami określonymi w oprogramowaniu podczas planowania. Według standardów latania blisko ziemi, 100-funtowymi dronami na pustyni ryzyko jest bardzo niskie i „łatwe” do certyfikacji, ale w pewnym momencie 46 pracowników FAA rozmawiało z zespołem Canary, gdy ustalali, kto potrzebuje zająć się tym, co należy zrobić, aby uzyskać certyfikat.

Innymi słowy, choć większość lotów jest łatwiejsza do zautomatyzowania niż prowadzenie Tesli przez ruchliwe skrzyżowanie z pieszymi i rowerzystami, uzyskanie certyfikatu samolotu umożliwiającego przelot kilkuset mil to zupełnie inna sprawa. W tej chwili Xwing leci z pilotem-obserwatorem w kokpicie, samolotem działa pod autonomiczną kontrolą i naziemną stacją kontroli na wzór amerykańskich wojskowych stacji dronów. Minie dużo czasu, zanim ludzkość wypadnie z obiegu i spodziewam się, że proces certyfikacji zajmie lata.

Certyfikacja cyfrowych systemów kontroli ruchu lotniczego będzie jeszcze dłuższa niż systemów autonomicznych dla poszczególnych statków powietrznych. Koncepcja jest taka, że komputery sterujące lotem obserwują wszystko na niebie za pomocą radaru, wszystko na niebie komunikuje się cyfrowo z komputerami sterującymi lotem, dostarczając aktualizacje namiaru, prędkości, wysokości i żądań kontroli, a komputery sterujące lotem wysyłają punkty orientacyjne w Trójwymiarowa przestrzeń tras, którymi ma podążać statek powietrzny, w tym ścieżek lądowania do pasów startowych.

Jest to niezwykle złożona i obarczona wysokim ryzykiem przestrzeń, a certyfikacja zajmie dużo czasu. Co więcej, płatowce wytrzymują dziesięciolecia i, jak już wspomniałem w innym miejscu, nadal będą zasilane biopaliwami SAF. Chociaż każdy startup z branży lotniczej, z którym rozmawiałem, zamierza zintegrować autonomiczne zestawy czujników i rozwiązania umożliwiające autonomiczne sterowanie w swoich płatowcach, aby zabezpieczyć je na przyszłość, wiele starszych płatowców nie jest zbudowanych tak, aby pomieścić autonomiczne systemy sterowania i interfejsy do cyfrowego sterowania ruchem, więc dla przez dłuższy okres czasu cyfrowe systemy kontroli ruchu lotniczego będą pokrywać się z obecnymi systemami ludzkimi. Całkowite przekazanie kontroli komputerom, nawet przy szerokim nadzorze człowieka, zajmie kilka dekad.

Modele dojrzałości są zwykle formułowane w mniej więcej pięciu krokach, ale zazwyczaj istnieje wiele czynników i różny stopień dojrzałości tych czynników. W związku z tym stworzyłem skalę od 1 do 5 dla każdego z trzech czynników, uśredniłem je i dodałem, aby w miarę upływu czasu uzyskać przybliżony obraz dojrzałości, kupując w skali 1-5.

Jak sugeruje poprzednia dyskusja, proces certyfikacji będzie długotrwały w przypadku systemów autonomicznych, a jeszcze dłuższy w przypadku cyfrowej kontroli ruchu lotniczego. Będą opóźnione w rozwoju samolotów elektrycznych sterowanych przez ludzi rozmawiających z kontrolerami ruchu lotniczego.

Dla osób znających się na liczbach, oto moja punktacja do 2040 roku.

Nie stanowi to jednak przeszkody dla rozpoczęcia transformacji rynku. Do rozpoczęcia wykorzystywania nowych modeli biznesowych w regionalnej mobilności lotniczej potrzebne są jedynie komercyjne samoloty elektryczne odpowiednie do przewozu pasażerów i ładunków na krótkich dystansach ze względu na bardzo różne korzyści zapewniane przez elektryczne układy napędowe.

Na przykład firma Electron Aviation dostrzega, że czteromiejscowy samolot z jednym pilotem może stać się w drugiej połowie tej dekady głównym narzędziem regionalnej usługi lotniczej na żądanie w zakresie podróży rekreacyjnych i służbowych na krótkich dystansach, przy czym samoloty będą latać po niewielkiej lotnisko w pobliżu klientów, których dowóz na oba końce odbywa się elektrycznym Uberem. Ekonomika sprawdza się w przypadku samolotów elektrycznych, czego nie ma w przypadku obecnych samolotów spalinowych.

Dla społeczności lotniczej zaangażowanej w regionalną mobilność lotniczą i podążającej za nią, faktycznie destrukcyjna część lotnictwa: Evtole Jetsona nie mają rynku wartego tej nazwy, jak wskazałem w zeszłym roku w mojej ocenie „miejskiej” mobilności powietrznej – proszę o kontakt, aby zająć się tym wczesnym, wstępnym modelem dojrzałości. Ulepszmy to i zacznijmy to śledzić. Firmy zajmujące się tą przestrzenią, chętnie z Tobą porozmawiam.

Inwestorzy i dyrektorzy z branży lotniczej powinni skupić się na regionalnej mobilności lotniczej. Jest wiele świetnych miejsc do inwestowania, które zaczną przynosić zyski w tym dziesięcioleciu i zyski w nadchodzących dziesięcioleciach.

Doceniasz oryginalność CleanTechnica? Rozważ zostanie Członek, Supporter, Technik lub Ambasador CleanTechnica - lub patrona na Patreon.