Электросамолёт
Электросамолёт — самолёт, приводимый в движение электрическим двигателем, питающимся от топливных элементов, фотоэлементов, суперконденсаторов, батарей, беспроводным путём или от электрогенератора, приводимого в действие газотурбинным двигателем (турбоэлектролет)[1].
В настоящее время электрические самолёты представлены преимущественно экспериментальными моделями, в число которых входят как пилотируемые, так и беспилотные аппараты. Первый официальный запуск был в 1957 году, а распространение электрических авиамоделей началось с 1970-х годов[2]. Первый полёт с человеком на борту на электрическом самолёте осуществлён в 1973 году, время полёта составило 14 минут[3].
Основной проблемой для создания электросамолёта является то, что энергетическая ёмкость литий-ионных батарей более чем в десять раз меньше энергетической ёмкости керосинового топлива[4]. Второй проблемой является то, что масса такого самолёта постоянна в процессе полёта, в отличие от самолётов, использующих топливо, по мере выработки которого снижается потребная подъёмная сила, что позволяет лететь в более экономичных режимах: на большей высоте или с меньшими углами атаки.
История
Ранняя история
Электрические двигатели на воздушных судах применялись ещё в XIX веке. 8 октября 1883 года французский воздухоплаватель Гастон Тиссандье совершил первый полёт на дирижабле La France с использованием электрического двигателя Вернера фон Сименса, питавшегося от 435-килограммовой батареи[5]. В следующем году Шарль Ренар совместно с Артуром Кребсом совершили полёт на дирижабле с более мощным двигателем[5].
Авиамодели
Запуски электрических авиамоделей с неподвижным крылом осуществляются с 1957 года, однако имеются неподтверждённые сведения о запуске в 1909 году[6]. Электрические модели уступали в скорости моделям, летающим на жидком топливе, и были дороже. Главным недостатком было отсутствие ёмких аккумуляторов, в связи с чем широкое распространение электромодели получили лишь в начале 1990-х.
1964 год. Американский инженер Уильям Браун продемонстрировал журналисту CBS News Уолтеру Кронкайту модель вертолёта, получающую необходимую для полёта энергию от микроволнового излучения[7].
1979 год. Советский инженер-конструктор Олег Константинович Антонов задумал и изобразил модель одноместного электросамолёта.
Первые пилотируемые полёты
В 1973 году Фред Милишки и Хейно Брдишка на базе австрийского моторного планера Brditschka HB-3 создали вариант Militky MB-E1 с электрическим двигателем. Хейно Брдишка в том же году совершил полёт на нём продолжительностью 14 минут. Таким образом, модель Militky MB-E1 стала первым пилотируемым электрическим летательным аппаратом, поднявшим человека в воздух[3].
29 апреля 1979 года в городе Риверсайде (штат Калифорния), 35-минутный полёт с человеком на борту совершил самолёт Mauro Solar Riser, оснащённый электромотором мощностью 3,5 л. с. и 30-вольтным никель-кадмиевым аккумулятором, снятым с вертолёта Hughes 500. На крыльях самолёта хоть и располагались солнечные фотоэлементы, однако возможность подзаряжаться во время полёта отсутствовала. Инициатором создания выступил Ларри Мауро[8]. Однако дальше испытаний дело так и не зашло.
7 июля 1981 года через пролив Ла-Манш совершил перелёт Solar Challenger. Время полёта составило 5 часов 23 минуты[9].
1980—1990 годы
С 1983 по 2003 годы агентство NASA финансировало создание самолётов Pathfinder и его модификаций Pathfinder Plus, Centurion и Helios в рамках экологических исследований. Последнему из них принадлежит рекорд по высоте подъёма среди крылатых летательных аппаратов без реактивных двигателей — 29,5 км.
В 1990 году Эрик Раймонд завершил работу над своим детищем Sunseeker I, начатую в 1986 году. Sunseeker I пересёк США, потратив на это 21 полёт и 121 час в воздухе.
2000-е — наши дни
Существенный рывок эта область самолётостроения получила в конце 1990-х — начале 2000-х, когда созданием электросамолётов заинтересовались частные фирмы. Среди причин, способствовавших развитию нового типа самолётов, стало повышение требований к защите окружающей среды, появление современных ёмких аккумуляторов, а также лёгких и прочных материалов. Помимо прочего, электрические самолёты отличает низкий уровень шума, что может быть хорошим преимуществом при выполнении разведывательных операций.
Британский беспилотный летательный аппарат QinetiQ Zephyr с питанием от солнечных батарей в 2010 году установил мировой рекорд длительности полёта БПЛА, пробыв в воздухе две недели.
20 июля 2012 года Long-ESA установил рекорд скорости для самолётов с электродвигателем, разогнавшись во время испытания до 326 км/ч[10].
Швейцарский самолёт Solar Impulse, находящийся в проектной стадии, возможно, станет первым в мире пилотируемым самолётом, способным неограниченно долго летать за счёт энергии Солнца. В 2015 на самолёте «Solar Impulse 2» планировалось совершить кругосветный полёт (с промежуточными посадками). Из-за технических проблем полёт прервался в июле 2015 года на Гавайских островах и завершился в июле 2016 года.
В июле 2014 года на авиасалоне в Ле-Бурже представлен самолёт Airbus E-FAN, проектируемый как тренировочный самолёт, способный выполнять фигуры высшего пилотажа[11].
28 июня 2016 года компания Facebook провела пробный запуск беспилотного самолёта Aquila на солнечных батареях, предназначенного для раздачи интернета жителям труднодоступных районов. По словам Марка Цукерберга, подобные аппараты смогут проводить в полёте до нескольких месяцев на высоте 18 километров. В планах компании создать целый флот из подобных беспилотников[12].
4 июля 2016 года компания «Siemens» провела пробный запуск электрического самолёта EXTRA 330LE[4].
2020: крупнейший коммерческий самолёт на полностью электрической тяге совершил успешный испытательный полёт (инженеры из компаний «Magnix» и «Harbour Air» оснастили электродвигателем самолёт Cessna Grand Caravan 208B)[13].
Airbus заявила, что у компании существуют планы развития региональных коммерческих самолётов в ближайшем будущем[14].
Имеются проекты по созданию электрических самолётов в Канаде, Германии, Китае и других странах[4].
Норвегия к 2040 году планирует перейти на электрическую авиацию.[15]
В Исландии и Швеции планируют перейти на электросамолёты.[16]
Производство
Первым серийным электрическим летательным аппаратом, появившимся в продаже, стал одноместный планёр Alisport Silent Club[англ.] (1997). Приводился в движение двигателем мощностью 13 кВт[17].
С мая 2015 словенский производитель Pipistrel[англ.] выпускает модель Alpha Electro — двухместный полностью электрический самолёт, предназначенный для обучения[18].
Американская компания Bye Aerospace[англ.] из Колорадо приступила к поставкам[когда?] (2020?) своего двухместного электрического самолёта eFlyer 2. Также она объявила о завершении проекта восьмиместного электросамолёта с одним или двумя пилотами eFlyer 800, он будет выпущен в 2027 году, заказы на него уже принимаются[19].
Будущие модели
Основным направлением развития будет увеличение доли электроэнергии в энергопотреблении самолёта за счёт её использования в системах двигательного привода шасси для наземного руления, кондиционирования, запуска двигателя и т. д.[20]
Вероятно создание гибридных самолётов по аналогии с гибридными автомобилями, где для взлёта может применяться один тип двигателей, а для полёта — другой.
См. также
Примечания
Ссылки
На Викискладе есть медиафайлы по теме Электрический самолёт- Наука и техника: На крыльях амперов и вольт // Lenta.ru, 27 июля 2012 года
