Электрифицированная региональная воздушная мобильность будет революционной и будет быстро развиваться в ближайшие годы

Переиздано Платоном

Читают: 0

В качестве одного из отличных разговоров, которые у меня были на этой неделе, я потратил 90 минут на запись подкаста с Кевин Антклифф, аэрокосмический инженер, ранее работавший в НАСА, а теперь работающий в Xwing (смотрите этот подкаст). Антклифф был координатором и ведущим автором превосходного отчета НАСА о электрическая региональная воздушная мобильность (RAM), где в аббревиатуре необъяснимым образом умалчивается слово «электрический». ERAM, однако, звучит как отсталая лошадь, а RAM — это часто используемая аббревиатура, так что я буду жить с этим.

В рамках этого обсуждения мы сформулировали общую идею о том, что есть 4 направления взросления авиации в ближайшие годы. Это плотность энергии аккумуляторов, коммерческие электрические грузовые и пассажирские самолеты, автономные полетные системы и цифровое управление воздушным движением. Я понял, что было бы разумно создать прогноз развития региональной воздушной мобильности в качестве темы для обсуждения и побудить аэрокосмическое сообщество узнать о вещах, о которых я в настоящее время не знаю.

Один из этих факторов, плотность энергии батареи, был пригоден для небольших самолетов с обычным взлетом и посадкой, подходящих сегодня для региональной воздушной мобильности, и поэтому для простоты я включил его в фактор электрических самолетов. Как я уже публиковал в другом месте, электрификация победит в авиации, и он начнется с меньших самолетов и будет продвигаться вверх.

Коммерческий электрический самолет с обычным взлетом и посадкой уже существует. Пипистрел Велис Электро. Это сертифицированный EASA двухместный самолет, предназначенный для школ летной подготовки. Деталь, сертифицированная EASA, является ключевой. Это Агентство авиационной безопасности Европейского Союза, аналог Федерального авиационного управления США (FAA). Эти организации очень серьезно относятся к сертификации имеющихся в продаже самолетов, и сертификаты строго согласованы, а это означает, что самолет, сертифицированный по одной системе, признается по другой. Многие другие находятся в разработке, с Сердце Аэроспейс ЕС-19, Электрон Авиация Электрон 5, Элис Алисаи Пока Aerospace Electric eFlyer на различных стадиях. (Примечание: я общался, часто подолгу, с руководителями всех этих компаний, кроме Eviation, и ожидаю, что скоро с ними свяжусь.)

Сертификация электрических самолетов в соответствии с EASA/FAA — это процесс, в котором есть несколько моментов, которые увеличивают его продолжительность и снижают его надежность. Основатель Heart Aerospace Андерс Форслунд сфокусирован на минимизации риска и продолжительности сертификации, поместив все новые компоненты в гондолы 4-моторного (не двигателя) самолета с очень стандартным корпусом, который выглядит так, как будто его мог сделать любой крупных аэрокосмических фирм. Electron и Bye следуют по стопам Pipistrel, у Electron есть преимущество с двумя двигателями, и у обоих есть предшественники меньших летающих экспериментальных самолетов. Однако, как только новизна исчезнет, сертификация обычных электрических самолетов с неподвижным крылом должна быть быстрее и дешевле, чем для самолетов внутреннего сгорания, поскольку основная часть сертификации заключается в непрерывном тестировании всех движущихся компонентов, которые могут выйти из строя. Поскольку трансмиссия электрического самолета радикально проще, чем двигатели внутреннего сгорания, шаг и системы передач, сертификацию в настоящее время довольно сложно провести в качестве эталона, и аэрокосмические компании склонны держать это близко к сердцу.

Автономные системы полета также находятся в разработке. Ключевым моментом для них является то, что они представляют собой комплексные системы, которые могут управлять рулением, взлетом, полетом, посадкой и рулением под компьютерным управлением. Это место, где существует большая конкуренция, но многие компании имеют военные корни, что, на мой взгляд, приводит к явным стратегическим рискам для коммерциализации и глобального распространения. Инвесторы, рассматривающие эти компании, должны тщательно изучить правила распространения стратегического интеллектуального капитала и запрещенных технологий. Антклифф перешел из НАСА в Ксвинг быть лидером продукта, взаимодействуя с клиентами и помогая продукту удовлетворить или превзойти их потребности. Другие включают Reliable Robotics, Kef Robotics, Forward Robotics и большинство производителей БПЛА. Многие люди работают, чтобы стать мозгом самолетов, но, как и в случае с электрическими самолетами, сертификация для использования, особенно вне прямой видимости, имеет решающее значение.

Сертификация автономных систем полета — еще один уровень сложности. я говорил с Грант Канарейка из DroneSeed в прошлом году о его тяжелой рассаде, высаживающей рои трутней, и процессе их сертификации. Его модель представляет собой пять дронов диаметром 8 футов и массой более 100 фунтов, работающих полуавтономно с двумя операторами. Но делают это вдали от людей на выгоревших территориях, а не над школами и дорогами. Дронам разрешено летать вне поля зрения двух операторов, но они следуют заданным маршрутам, заложенным в программном обеспечении во время планирования. По стандартам летающих 100-фунтовых беспилотников, летающих близко к земле в дикой местности, очень низкий риск и их «легко» сертифицировать, но в какой-то момент 46 сотрудников FAA связались с командой Канарейки, чтобы выяснить, кому они нужны. заниматься тем, что делать, чтобы получить сертификацию.

Другими словами, в то время как многие полеты проще автоматизировать, чем управлять Теслой через оживленный перекресток с пешеходами и велосипедистами, получение реального самолета, сертифицированного для полета на пару сотен миль, — это совсем другое дело. Прямо сейчас Xwing летает с пилотом-наблюдателем в кабине, при этом самолет работает под автономным управлением и наземной станцией управления, аналогичной американским военным беспилотным станциям. Пройдет много времени, прежде чем люди выйдут из цикла, и я ожидаю, что процесс сертификации займет годы.

А цифровые системы управления воздушным движением будут проходить сертификацию еще дольше, чем автономные системы для отдельных самолетов. Идея состоит в том, что компьютеры управления полетом наблюдают за всем в небе с помощью радара, все в небе обменивается цифровыми данными с компьютерами управления полетом, предоставляя обновленные данные о азимуте, скорости, высоте и запросах управления, а компьютеры управления полетом отправляют путевые точки в Трехмерное пространство для маршрутов, по которым должен следовать самолет, включая траектории посадки до взлетно-посадочных полос.

Это чрезвычайно сложная и рискованная область, и сертификация займет много времени. Кроме того, планеры служат десятилетиями, и, как я уже отмечал в другом месте, они будут продолжать работать на биотопливе SAF. В то время как каждый аэрокосмический стартап, с которым я разговаривал, собирается интегрировать автономные наборы датчиков и средства для автономного управления в свои планеры, чтобы защитить их в будущем, многие старые планеры не предназначены для размещения автономных систем управления и интерфейсов для цифрового управления движением, поэтому для В течение длительного периода времени цифровые системы управления воздушным движением будут совпадать с нынешними человеческими. Полная передача контроля компьютерам, даже при активном человеческом надзоре, займет пару десятилетий.

Модели зрелости обычно состоят из пяти шагов или около того, но обычно существует множество факторов и разная степень зрелости этих факторов. Таким образом, я создал шкалу от 1 до 5 для каждого из трех факторов, усреднил их и сделал их аддитивными, чтобы дать приблизительное представление о зрелости с течением времени, выйдя из шкалы от 1 до 5.

Как следует из предыдущего обсуждения, прохождение сертификации будет длительным для автономных систем и еще более длительным для цифрового управления воздушным движением. Они будут отставать от разработки электрических самолетов, которыми управляют люди, разговаривающие с авиадиспетчерами.

Для тех, кто склонен к цифрам, вот мой результат до 2040 года.

Однако это не является препятствием для начала преобразования рынка. Только коммерческие электрические самолеты, подходящие для ближнемагистральных пассажирских и грузовых перевозок, необходимы, чтобы начать использовать новые бизнес-модели в региональной воздушной мобильности из-за совершенно другой экономии, обеспечиваемой электрическими трансмиссиями.

Компания Electron Aviation, например, считает, что 4-местный самолет с одним пилотом может стать рабочей лошадкой региональных ближнемагистральных рейсов для отдыха и деловых поездок по запросу во второй половине этого десятилетия. аэропорт рядом с клиентами, которых доставляют электрические Uber в обоих концах. Экономика работает с электрическими самолетами там, где они не работают с нынешними самолетами внутреннего сгорания.

Для аэрокосмического сообщества, занимающегося региональной воздушной мобильностью и следящего за ней, фактически разрушительная часть авиации — У эвтолов Jetson нет достойного рынка, как я указал в прошлом году в своей оценке «городской» воздушной мобильности, пожалуйста, свяжитесь со мной, чтобы обсудить эту раннюю модель зрелости. Давайте сделаем его лучше и начнем отслеживать его. Компании, занимающиеся космосом, я хотел бы поговорить с вами.

Инвесторам и руководителям аэрокосмической отрасли следует сосредоточиться на региональной воздушной мобильности. Есть много отличных мест для инвестиций, которые начнут приносить прибыль в эти десятилетия и в ближайшие десятилетия.

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать Член CleanTechnica, сторонник, технический специалист или посланник - или покровитель на Patreon.