Водородные топливные элементы с большим трудом продвигаются в качестве источника энергии для наземных электромобилей, но многие начинают искать альтернативные способы движения без выбросов. Новый стартап воздушных такси, Alaka’i Technologies, на этой неделе представил электрический самолет на пять пассажиров, работающий на жидком водороде, который, по мнению создателей, будет более эффективным и мощным, чем летательные аппараты на аккумуляторах, которые разрабатывают многочисленные конкуренты.
Что эффективнее: электричество или водород?
Компания по созданию «летающего автомобиля» находится в Массачусетсе и ею руководят выходцы из NASA, Raythein, Airbus, Boeing и Министерства обороны. На днях она представила макет самолета с шестью винтами под названием Skai в Лос-Анджелесе, в офисе BMW Designworks, с которой сотрудничала по дизайну самолета. Alaka’i говорит, что конечный продукт сможет летать до четырех часов и покрывать 600 километров за одну загрузку топлива, которое можно пополнить за 10 минут на водородной заправочной станции. По словам компании, она создала функциональный полномасштабный прототип, который совершит свой первый полет «в скором времени».
Это будет не первый самолет на водородных топливных элементах; Boeing сделала такой еще в 2008 году. Но он будет первый в своем роде. Коробчатая конфигурация Skai не имеет аэродинамического внешнего вида, как у прототипов от Lilium, Bell и, да, Boeing. Она развивает скорость всего в 224 км/ч, тогда как другие концепции eVTOL (электрические аппараты вертикального взлета и посадки) обещают скорость до 270 км/ч. Skai разрабатывался в большей степени для эффективности, которая важна больше, чем максимальная скорость, если осуществлять десятки коротких прыжков каждый день.
«Наша задача состояла в том, чтобы сделать его простым и мы сосредоточились на создании определенной картинки многоразового повторения в течение дня», говорит ветеран NASA Брюс Холмс, входящий в совет директоров Alaka’i.
Аргумент в пользу топливных элементов сводится к плотности энергии: фунт (почти полкило) сжатого водорода содержит в 200 раз больше энергии, чем фунт аккумуляторов, говорит основатель Alaka’i Брайан Моррисон. Это значит, что Skai может удовлетворить требования к скорости, дальности и грузоподъемности, которые, по мнению Alaka’i, сделают его конкурентоспособным, при этом позволив значительно сэкономить вес — главное соображение для всего, что летает. Хотя компания не раскрывает специфику системы энергоснабжения, она заявляет, что ей и ее поставщику топливных элементов (который также не раскрывается) удалось сделать «прорыв» в технологии, обеспечивающей нужную производительность.
Водородные топливные ячейки доказывают свою способность значительно увеличить время работы транспортных систем: некоторые небольшие беспилотные летательные аппараты переходили с 30-45 минут работы на аккумуляторах до 2-4 часов работы с топливными элементами, говорит Томас Вальдес, химический инженер Teledyne Energy Systems. И они предлагают преимущества безопасности, устраняя риск теплового разгона аккумулятора. Даже пробитый резервуар не представляет проблемы. «Под давлением водород очень быстро рассеется в воздухе, поэтому не будет скапливаться или загораться, как обычные виды топлива», говорит Вальдес.
Конечно, как и во всех стартапах, связанных с воздушным такси, у Skai остается много проблем. Главным из них является обеспечением своевременного получения сертификата FAA, что не гарантированно, учитывая установку новой двигательной системы в аппарате нового типа. Холмс считает, что здесь им поможет простая конструкция.
«У нас значительно меньше запасных частей по сравнению с традиционными самолетами и вдвое меньше требований, которые должна проверить FAA», говорит он. У Skai нет хвостового ротора, а баллистический парашют означает, что ему не нужно полагаться на автоповорот для безопасного приземления, если упадет мощность. Шесть винтов, которые вырабатывают 450 лошадиных сил, находятся в фиксированном положении и не поворачиваются перед вертикальным или горизонтальным взлетом.
Чтобы справиться с этой задачей, Alaka’i планирует пропустить службу воздушного такси на раннем этапе, сосредоточившись вместо этого на службах экстренной помощи, поисково-спасательных миссиях и перевозке грузов. Эти роли не требуют таких же стандартов сертификации, что и пассажирские полеты. Чрезвычайно оптимистичная оценка Холмса: сертификация займет всего несколько месяцев (и будет завершена к концу 2020 года) вместо стандартных пяти-десяти лет.
У водорода, конечно, есть и недостаток, а именно тот факт, что его не так-то и много вокруг. Отсутствие заправочной инфраструктуры затрудняет работу наземных транспортных средств, работающих на водороде, но самолетам может быть легче. Вместо того, чтобы полагаться на заправочные станции на каждом углу, самолеты могут иметь более централизованные заправочные центры, поставляемые автоцистернами.
Другим потенциальным препятствием могут стать затраты на оборудование.
«Водородные топливные элементы используются в космических аппаратах довольно давно. Это проверенная технология», говорит Чарльз Истлейк, почетный профессор аэрокосмической техники в Университете авиации им. Эмбри-Риддла. «Но им мешает стоимость».
Он отмечает, что один проект создания электрического самолета, который университет предпринял в 2011 году, включал топливный элемент, который стоил бы 2500 долларов на открытом рынке, и все это для питания относительно небольшого 40-сильного электродвигателя. Хотя технологии с тех пор только улучшаются, а стоимость падает, она упадет не сильно, учитывая, что большая часть долларов, идущих на НИОКР, достается аккумуляторам.
Alaka’i говорит, что сперва будет запущен первый самолет, а уже потом реализован высокоавтоматизированный и полностью автономный режим. Стартап ориентируется на цену около 2000 долларов, хотя первые модели, вероятно, будут намного дороже. Объем производства составит около 100 в год. Это огромное число: ни один из производителей не производит больше 700 летательных аппаратов.
В конечном итоге Alaka’i хочет создавать версии, доступные для всех граждан, только в ценовой категории, что и автомобили класса люкс. Ключевым отличием, конечно же, будет то, что эти автомобили смогут летать.
