Электрические самолёты: будущее экологичной авиации?

Пока производители продолжают повышать топливную эффективность традиционных моделей самолётов (ознакомьтесь с нашим топ-3 самых экологичных частных джетов), потенциальное появление электрических воздушных судов может стать ещё более решительным шагом на пути к экологической устойчивости в авиации в целом и в частной авиации в частности.

В этой статье мы сначала рассмотрим преимущества электрических самолётов. Затем мы осветим инновационные особенности нескольких лучших проектов, которые двигают индустрию вперёд. Некоторые из этих самолётов, такие как Lilium Jet и Alice от Eviation, явно нацелены на рынок частной авиации. Наконец, мы обсудим главную проблему, связанную с ограничениями современных аккумуляторных технологий в электрической авиации.

• Преимущества электрических самолётов
• Ведущие проекты электрических самолётов
  • eDA40 от Diamond Aircraft (учебный самолёт)
  • Velis Electro от Pipistrel (учебный самолёт)
  • CityAirbus NextGen (городская воздушная мобильность)
  • Lilium Jet
  • Alice от Eviation (формируя будущее электрической частной авиации)
  • SolarStratos (научный проект)
• Проблема аккумуляторных технологий в электрической авиации
• Сравнение электрических самолётов
• Заключение

Преимущества электрических самолётов

Экологические преимущества

Электрические самолёты выполняют полёты без вредных выбросов, сокращая углеродный след авиаперевозок. Кроме того, они значительно снижают уровень шумового загрязнения, что является настоящим спасением для жителей районов, расположенных вблизи аэропортов. В свете амбициозной цели Международной организации гражданской авиации по достижению нулевых выбросов CO2 к 2050 году электрические самолёты могут стать ключевым решением для достижения этих климатических задач.

Экономические преимущества

Электрические самолёты потенциально могут иметь более низкие эксплуатационные расходы за счёт меньшего потребления энергии и сокращения затрат на техническое обслуживание. Их электродвигатели с меньшим количеством движущихся частей, как правило, подвержены меньшему износу, что снижает потребность в обслуживании.

Ведущие проекты электрических самолётов

Индустрия электрической авиации стремительно развивается: известные производители и исследовательские проекты добиваются значительных успехов в разработке технологий. Ниже представлены некоторые из лучших текущих проектов в этой области.

Модель eDA40 от Diamond Aircraft — будущее электрических учебных самолётов

Проект eDA40 от Diamond Aircraft призван произвести революцию в мире электрических учебных самолётов. Созданный на базе лидирующей в отрасли модели DA40, eDA40 сможет комфортно разместить четырёх человек. Первые полёты запланированы на 2023 год, а сертификация ожидается к концу 2023 или началу 2024 года.

Ключевые особенности eDA40 от Diamond Aircraft

• Создан для обучения будущего: ожидается, что eDA40 предоставит оптимальные условия для лётной подготовки, обеспечивая до 90 минут полётного времени.
• Быстрая зарядка: eDA40 оснащён системой быстрой зарядки постоянным током (DC fast charging), которая позволяет полностью зарядить его менее чем за 20 минут.
• Мощный электродвигатель: eDA40 от Diamond Aircraft оснащён интеллектуальным электродвигателем ENGINeUS™ от Safran мощностью 130 кВт.
• Нулевые выбросы: разработанный как полностью электрический самолёт, eDA40 обещает значительно снизить углеродный след, способствуя сохранению планеты.
• Стратегические партнёрства: в сотрудничестве с Lufthansa Aviation Training (LAT) к концу 2023 года eDA40 пройдёт испытания в реальных условиях лётной подготовки. Узнайте больше о сотрудничестве eDA40 и Lufthansa Aviation Training ради более экологичного будущего лётной подготовки.

Velis Electro от Pipistrel: первый сертифицированный электрический учебный самолёт

Выпущенный в 2020 году Velis Electro от Pipistrel стал первым в истории сертифицированным электрическим самолётом. Этот двухместный самолёт является лидером в электрической авиации и допущен к обучению пилотов более чем в 30 странах мира. В отличие от будущих концептов, этот самолёт уже представлен на рынке: продано около 100 единиц, каждая стоимостью примерно 215 000 $.

Ключевые особенности Velis Electro от Pipistrel

• Электрический учебный самолёт: с максимальной продолжительностью полёта 50 минут Velis Electro является оптимальным выбором для учебных полётов.
• Эффективная зарядка: Velis Electro отличается быстрыми циклами зарядки: от 35% до 95% уровня заряда (SoC) всего за 80 минут.
• Электрическая силовая установка: Velis Electro оснащён собственным сертифицированным электродвигателем Pipistrel E-811 мощностью 57,6 кВт, а его полезная нагрузка составляет 172 кг (378 фунтов).
• Максимальная крейсерская скорость и высота: этот электрический самолёт развивает максимальную крейсерскую скорость 98 узлов (калиброванная воздушная скорость) и может достигать высоты до 3 650 метров.
• Полёты с нулевым уровнем выбросов: как подтверждение экологичности электрических авиационных технологий, Velis Electro работает с нулевыми выбросами.
• Сверхтихая работа: создавая уровень шума всего 60 дБА, Velis Electro значительно тише обычных самолётов, что позволяет проводить лётную подготовку ближе к чувствительным к шуму городским районам.
• Поддержка гигантов индустрии: в марте 2022 года американский авиационный гигант Textron приобрёл Pipistrel, включив его в свой обширный портфель, куда входят такие престижные бренды частной авиации, как Beechcraft, Cessna и Hawker. В составе нового бизнес-сегмента Textron, Textron eAviation, Pipistrel получил доступ к большим ресурсам, технической и нормативной экспертизе, а также к глобальной сети продаж и поддержки самолётов.

CityAirbus NextGen — электрический самолёт, революционизирующий городскую воздушную мобильность

CityAirbus NextGen, прототип самолёта вертикального взлёта и посадки (eVTOL) от Airbus, может ознаменовать будущий прорыв в городской воздушной мобильности. Используя опыт, накопленный в двух предыдущих проектах — CityAirbus и Vahana, Airbus планирует совершить первый полёт этого нового поколения до конца 2023 года и стремится к вводу в эксплуатацию с сертификацией типа к 2025 году.

Ключевые особенности CityAirbus NextGen

• Ожидаемые характеристики: прогнозируется, что этот полностью электрический самолёт будет иметь эксплуатационную дальность 80 км (43 морские мили) и крейсерскую скорость 120 км/ч (64,8 узла), что делает его идеальным для полётов в городской черте.
• Инновационный дизайн: CityAirbus NextGen имеет неподвижное крыло, V-образное хвостовое оперение и восемь электрических винтов в распределённой силовой установке. Неотъемлемой частью этой конструкции является электродвигатель MAGiDRIVE от MAGicALL с плотностью крутящего момента до 50 Нм/кг и КПД более 95%.
• Тихий и экологичный: CityAirbus NextGen работает тихо: уровень шума составляет менее 65 дБ в полёте и 70 дБ при посадке. Его способность к вертикальному взлёту и посадке (eVTOL) обеспечивает более тихие операции. Будучи полностью электрическим, он гарантирует полёты с нулевым уровнем выбросов.
• Разнообразные применения: CityAirbus NextGen станет универсальным электрическим самолётом, рассчитанным на перевозку одного пилота и трёх пассажиров, и будет выполнять широкий спектр задач: от пассажирских перевозок и медицинских услуг до экотуризма. Возможность eVTOL позволит осуществлять рейсы аэротакси между стратегически расположенными вертипортами в городах. Для получения дополнительной информации прочтите статью о будущем летающих такси в небе Парижа.

Создан для региональной воздушной мобильности: Lilium Jet

В настоящее время проходя процесс сертификации типа в EASA и Федеральном управлении гражданской авиации США (FAA), Lilium прокладывает путь в будущее частной авиации со своим электрическим джетом — Lilium Jet. Генеральный директор компании Клаус Роув объявил о планах совершить первый пилотируемый полёт во второй половине 2024 года, а сертификация типа ожидается к концу 2025 года.

Ключевые особенности Lilium Jet

• Эффективность на крейсерском режиме: Lilium Jet превосходит многих конкурентов своей впечатляющей дальностью полёта более 250 км (135 морских миль), что стало возможным благодаря усовершенствованной электрической силовой установке и уникальной технологии аккумуляторных ячеек. Миссия Lilium — соединять города и населённые пункты на расстоянии от 40 до 200 км на начальном этапе, а со временем увеличить дальность до 500 км, достигая скорости до 300 км/ч (162 узла).
• Региональная воздушная мобильность (RAM): в отличие от некоторых других производителей электрических самолётов, сосредоточенных на городской воздушной мобильности (UAM), Lilium придерживается концепции региональной воздушной мобильности (RAM). Эта цель соответствует стратегии Lilium по предложению большей полезной нагрузки на более дальних маршрутах, соединяя города за пределами обычного радиуса UAM.
• Универсальный дизайн: в основе этого электрического частного джета лежит универсальность. Будь то конфигурация для частных перелётов с роскошной клубной рассадкой или шестиместная компоновка для пассажирских рейсов, этот электрический самолёт отвечает разнообразным потребностям клиентов. Кроме того, при конфигурации без сидений он может обслуживать рынок логистики с нулевыми выбросами.
• Нулевые выбросы: в соответствии с принципами экологичной авиации, Lilium Jet работает полностью без вредных выбросов.
• Снижение акустического шума: в этом электрическом частном джете используются каналы двигателей с акустическими вкладышами для поглощения и рассеивания шума до его распространения в окружающую среду, что обещает более тихие электрические полёты.
• Реакция рынка: авиационный сектор с нетерпением ожидает запуска Lilium Jet. Несколько компаний, включая операторов частных джетов, продемонстрировали уверенность в технологиях Lilium, оформив предварительные заказы и сформировав портфель заказов на 645 самолётов. Например, один из ведущих европейских операторов частной авиации, ASL Group, подписал соглашение на поставку шести Lilium Pioneer Edition Jets.

Alice от Eviation — формируя будущее электрической частной авиации

Alice от Eviation, первый в мире полностью электрический самолёт, разработанный с нуля, совершил свой первый полёт 27 сентября 2022 года, ознаменовав переломный момент в индустрии электрической авиации. Этот инновационный электрический частный джет, подобно Lilium Jet, способствует переходу к устойчивым, экономичным и эффективным региональным перевозкам. Eviation планирует ввод Alice в эксплуатацию с сертификацией типа в 2027 году. Благодаря модернизируемой аккумуляторной системе Alice открывает перспективы для дальнейших улучшений в будущем, что означает потенциальное увеличение дальности полёта по мере развития аккумуляторных технологий.

Ключевые особенности Alice

• Амбициозные характеристики: Alice проектируется с максимальной эксплуатационной скоростью 260 узлов (481,52 км/ч), дальностью 463 км (250 морских миль) и полезной нагрузкой 1134 кг (2 500 фунтов), что потенциально возможно благодаря его исключительной батарее с плотностью энергии 375 Вт·ч/кг. В интервью генеральный директор Eviation Грегори Дэвис отметил, что половина мировых авиаперевозок осуществляется на расстояние менее 500 морских миль (926 км), а 20-30% — менее 250 морских миль.
• Эффективная зарядка: Alice спроектирован с эффективной моделью зарядки, где 30 минут зарядки могут обеспечить час полёта.
• Экологичность: будучи самолётом с аккумуляторным питанием, Alice олицетворяет будущее «зелёной» авиации. Он стремится обеспечить нулевые выбросы углерода, значительно более низкие эксплуатационные расходы и более тихий полёт.
• Универсальные конфигурации: электрический самолёт спроектирован для гибкого использования. Он предназначен для размещения девяти пассажиров на пригородных маршрутах, шести пассажиров в конфигурации для бизнес-перевозок, а также предлагает внушительный грузовой отсек объёмом 450 кубических футов.
• Реакция рынка: индустрия с большим энтузиазмом восприняла запуск этого электрического джета: к маю 2023 года сумма заказов превысила 4 млрд $. Такой отклик свидетельствует о потенциале Alice революционизировать всю авиационную отрасль. Например, DHL планирует получить поставку 12 грузовых самолётов Alice в 2027 году.

SolarStratos — электрический самолёт, исследующий потенциал солнечной энергии

Выходя за рамки традиционных пассажирских перевозок, SolarStratos, солнечно-электрический самолёт, расширяет горизонты экологичной авиации, фокусируясь на научных исследованиях и продвижении устойчивой энергетики. Разработанный Калином Гологаном и немецкой компанией Elektra Solar GmbH, этот самолёт отправляется в миссию по исследованию верхних слоёв атмосферы с силовой установкой, не производящей выбросов. С момента запуска проекта электрический самолёт выполнил 68 полётов. Основатель проекта Рафаэль Домьян связывает его с климатическим законом Швейцарии, выражая поддержку стремлению страны достичь климатической нейтральности к 2050 году.

Ключевые особенности SolarStratos

• Солнечная силовая установка: SolarStratos работает на сдвоенном электродвигателе (2 x 19 кВт), вращающемся с максимальной скоростью 2 200 об/мин и питающемся исключительно от солнечной энергии.
• Специализированная кабина и кресла: кабина оснащена авиационными и специализированными приборами для солнечно-электрических полётов и имеет тандемное расположение кресел. Заднее кресло предназначено для размещения оборудования скафандра во время стратосферных полётов.
• Высокоэффективные солнечные элементы: расположенные на крыльях и занимающие площадь около 22 м², солнечные элементы последнего поколения с КПД 22-24% заряжают литий-ионные батареи. Общая ёмкость аккумулятора составляет 14 кВт·ч.
• Полёты в 2022 году: в 2022 году SolarStratos выполнил 22 полёта с общим налётом 14 часов 18 минут.
• Стратосферные амбиции: SolarStratos реализует смелую инициативу по созданию электрического самолёта, способного подняться в стратосферу, используя исключительно солнечную энергию. Будущая миссия предполагает шестичасовое путешествие: три часа на подъём к границе космоса, короткое 15-минутное исследование и три часа на спуск обратно на Землю.

Проблема аккумуляторных технологий в электрической авиации

Будущее авиации — за электрическими самолётами, но путь к полётам с нулевым уровнем выбросов не лишён трудностей. Одним из главных препятствий стали ограничения современных аккумуляторных технологий.

Ограничения современных аккумуляторных технологий

По мере роста индустрии электрической авиации серьёзной проблемой остаётся хранение энергии. Большинство электрических самолётов в настоящее время используют литий-ионные аккумуляторы — ту же технологию, что и в электромобилях. Однако эти аккумуляторы имеют более низкую плотность энергии по сравнению с авиационным топливом. Это означает, что в настоящее время электрические самолёты не могут летать так же далеко или долго, как их аналоги с двигателями внутреннего сгорания, что замедляет прогресс в этой области.

Чтобы потенциал электрических самолётов был полностью реализован, необходимы аккумуляторы с гораздо более высокой плотностью энергии. Совершенствование аккумуляторных технологий — ключ к раскрытию всех преимуществ электрических самолётов, включая сокращение выбросов углерода, шумового загрязнения и снижение затрат на топливо. Эта задача заставляет производителей по всему миру расширять границы инноваций.

Сравнение ведущих проектов электрических самолётов по дальности, пассажировместимости и ожидаемой дате сертификации

Перспективы и вызовы для электрической авиации

Достижения и ожидания в технологиях электрических самолётов

В 2020 году генеральный директор Tesla Илон Маск предположил, что литий-ионные аккумуляторы, способные питать электрические самолёты, могут стать реальностью в течение «3-4 лет», когда будет достигнута плотность энергии 400 Вт·ч/кг. Сегодня мы приближаемся к этому рубежу: ожидается, что перспективный прототип Alice от Eviation скоро будет работать с батареей плотностью 375 Вт·ч/кг.

На Дне инвестора Tesla в 2023 году Маск поделился своим видением будущего, в котором все виды транспорта, за исключением ракет, могут стать полностью электрическими. Он признал проблему плотности энергии для самолётов с аккумуляторным питанием, но выразил оптимизм, что с некоторыми усовершенствованиями дальнемагистральные рейсы могут стать возможными.

Прорывы в аккумуляторных технологиях

CATL, ведущий мировой производитель литий-ионных аккумуляторов для электромобилей, заявляет о значительных успехах в разработке аккумуляторных технологий для электрических самолётов, анонсировав «конденсированную батарею» (Condensed Battery) с плотностью энергии 500 Вт·ч/кг — показатель, который превосходит даже цель в 400 Вт·ч/кг, установленную Маском.

Если заявления CATL окажутся правдой, это может увеличить дальность полёта электрических самолётов до 600-700 миль на одной зарядке — существенный скачок по сравнению с текущими возможностями, которые обычно ограничивают дальность полёта до 300 миль на коротких внутренних рейсах.

Однако к этим обнадёживающим достижениям следует подходить с осторожностью. Реальные характеристики новой аккумуляторной технологии ещё предстоит увидеть, и остаются вопросы относительно масштабируемости производства, экономической эффективности и безопасности.

Заключение

Путь к электрической авиации сложен, полон обещаний, но и сопряжён с препятствиями. Тем не менее недавний импульс в секторе демонстрирует значительные усилия, вкладываемые в инновации для разработки электрических самолётов. В этой статье мы рассмотрели множество многообещающих проектов, каждый из которых обладает уникальными особенностями и технологиями. И хотя мы не исследовали их здесь подробно, существуют и другие электрические самолёты, такие как X-57 Maxwell от NASA или Spirit of Innovation от Rolls-Royce, которые продвигают экологичную авиацию вперёд.

В основе этой трансформации лежит ключевая задача — разработка аккумуляторов с высокой плотностью энергии. Хотя в этом направлении были достигнуты успехи, технология должна продолжать совершенствоваться, чтобы обеспечить большую дальность полёта и большую полезную нагрузку.

Взгляд в будущее: перспективы электрической авиации

Заглядывая вперёд, можно сказать, что будущее электрической авиации выглядит многообещающим, чему способствуют спрос на экологичные путешествия, технологический прогресс и благоприятная регуляторная политика. Государственная поддержка и инвестиции по всему миру играют решающую роль. Например, в рамках плана «Франция 2030» французское правительство выделило 1,2 млрд евро на НИОКР в области низкоуглеродной авиации, а Великобритания выделила 113 млн фунтов стерлингов на разработку электрических самолётов без вредных выбросов.

В следующем десятилетии мы можем ожидать увеличения присутствия электрических самолётов на рынке. По мере совершенствования аккумуляторных технологий и вступления в игру эффекта масштаба эти воздушные суда станут более доступными и функциональными, открывая новые рынки и возможности. Внедрение электрических самолётов в программы подготовки пилотов и появление электрических аэротакси в сфере городской воздушной мобильности будет продолжать расти. Кроме того, будущее электрической частной авиации выглядит многообещающим: инновационные модели, такие как Lilium Jet и Alice, должны получить сертификацию к 2025 и 2027 годам соответственно, что станет значительным шагом в развитии экологически чистых частных авиаперевозок.

В заключение, путь к интеграции электрических самолётов в авиацию может быть непростым, но достигнутые на сегодняшний день успехи показывают, что мы неуклонно движемся к этой цели. Действительно, при постоянной самоотдаче и технологических инновациях устойчивое будущее авиации находится в пределах нашей досягаемости.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли арендовать электрический самолёт?

В настоящее время электрические самолёты недоступны для чартера. Однако в LunaJets мы подобрали для вас топ-3 самых экологичных частных джетов, доступных на рынке, предлагающих широкий выбор размеров, пассажировместимости и лётных характеристик.

Как далеко могут летать электрические самолёты?

Дальность полёта электрического самолёта во многом зависит от технологии его аккумуляторов. На данный момент электрические самолёты обычно имеют меньшую дальность, чем их аналоги с двигателями внутреннего сгорания. Например, ожидается, что дальность Alice от Eviation составит 250 морских миль.

Сколько времени занимает зарядка электрического самолёта?

Время зарядки электрических самолётов сильно варьируется в зависимости от аккумулятора и технологии зарядки. Например, Alice от Eviation спроектирован с соотношением времени полёта к времени зарядки 2:1, что означает, что один час полёта требует 30 минут зарядки.

Сколько стоит электрический самолёт?

Стоимость электрических самолётов может значительно варьироваться в зависимости от модели и её характеристик. Velis Electro от Pipistrel, первый серийный полностью электрический самолёт, используемый исключительно для подготовки пилотов, в настоящее время стоит около 215 000 $. С момента его запуска Pipistrel уже продал около 100 таких самолётов, что свидетельствует о растущем интересе и инвестициях в электрическую авиацию.

Безопасны ли электрические самолёты?

Как и все воздушные суда, электрические самолёты должны соответствовать строгим стандартам безопасности, установленным авиационными властями, прежде чем они будут допущены к полётам. Процесс сертификации гарантирует их безопасность в эксплуатации. По мере сертификации всё большего числа электрических самолётов их безопасность будет становиться всё более признанной в основной авиации.

‍