Самолеты на батарейках идут. Полеты просто должны быть короткими.
Электрический гидросамолет Harbour Air впервые поднялся в воздух на этой неделе. Харбор Эйр / magniX
Полет на небольшом гидросамолете из Ванкувера в Викторию, Британская Колумбия, занимает около 30 минут. Короткое путешествие в основном совершается над водой, и самолеты обычно остаются на высоте от 1000 до 2500 метров над поверхностью. Это основной маршрут, которым управляет Harbour Air, авиакомпания, летающая на поплавковых самолетах в Британской Колумбии. И когда-нибудь, если все пойдет хорошо, пассажиры на этом маршруте окажутся в гидросамолете, который будет тянуть по воздуху не громкий, грязный, прожорливый двигатель, а электродвигатель, приводящий в движение единственный винт.
Обычно, когда вы слышите об электрической авиации, летательный аппарат в новостях выглядит совершенно иначе, чем традиционный самолет. Обычно они напоминают футуристический вертолет. Например, в январе компания Boeing запустила прототип летательного аппарата с восемью электрическими пропеллерами, которые позволяют ему взлетать и приземляться вертикально. Подобные электрические или гибридно-электрические самолеты называются VTOL, что означает «вертикальный взлет и посадка». Uber, например, представляет флот этих летающих такси, доставляющих людей туда, куда им нужно, для коротких перелетов.
Но Harbour Air поступила иначе. Они вырвали штатный двигатель из DHC-2 de Havilland Beaver и вместо него поставили электрический, изготовленный компанией MagniX. А ранее на этой неделе этот маленький самолет поднялся в воздух для примерно 10-минутного полностью электрического полета в Британской Колумбии. За штурвалом находился Грег Макдугал, генеральный директор авиакомпании.
Вынуть топливный бак
Макдугалл основал Harbour Air в 1982 году. У него была «пара самолетов и большие идеи», вспоминает он. Его бизнес в то время был сосредоточен на «полётах в лесозаготовительные лагеря» и тому подобном. Туризм появился в середине 80-х - они начали доставлять людей в далекие рыбацкие домики - и теперь это скорее региональная авиакомпания, которая доставляет людей туда, куда им нужно ехать по повседневным причинам. Ведь лететь на гидросамолете быстрее, чем на пароме. «Это стало частью образа жизни жителей Британской Колумбии», - говорит он.
Компания начинает с преобразования только этого самолета в электрический двигатель, но если все пойдет хорошо, она сделает больше. «Мы намерены стать первыми в мире коммерческими эксплуатантами электрических самолетов», - говорит Макдугалл.
В их испытательном самолете аккумуляторы занимают нижнюю часть самолета, где обычно уходит топливо. Конечно, батареи не могут разогнать самолет почти так же далеко, как традиционное топливо, поэтому их цель - совершить 30-минутный полет с 30-минутным запасом хода, как того требуют правила.
«Мы не строим совершенно новый самолет на основе этой технологии», - говорит он. «Мы берем проверенные и настоящие планеры, и все, что мы делаем, это меняем двигательную установку».
Конечно, полет на электрическом самолете сопряжен со значительными компромиссами - в лучшую или в худшую сторону. В дополнение к ограничениям по дальности, время перезарядки между полетами будет больше по сравнению с топливом, которое начало свою жизнь как масло в земле. Но преимущества заключаются в меньшем шуме, большом крутящем моменте и, конечно же, в отсутствии загрязняющих выбросов от самолета.
Рой Ганзарски, генеральный директор magniX, компании, производящей электродвигатель, который будет использоваться в катерах Harbour Air, упоминает и другие преимущества. Двигатель может подключаться непосредственно к гребному винту. Таким образом, они могут «устранить тяжелую, сложную, требующую обслуживания коробку передач», говорит он, которую необходимо использовать с традиционным двигателем внутреннего сгорания. Изменение «действительно упрощает переднюю часть самолета».
Еще одно благо: он утверждает, что мотор будет более надежным, чем традиционный. Электродвигатель имеет «четыре небольших независимых двигателя с внутренним управлением внутри», - говорит Ганзарски. Это означает, что если какая-то часть двигателя неисправна, пилот может частично его отключить, но продолжать вращать винт, скажем, на 75-процентной мощности. Такая резервная возможность существует для самолетов с несколькими двигателями, но не для самолетов с одним.
Но когда вы летите на самолете с батарейным питанием, неизбежный вопрос: что произойдет, если у вас кончится заряд?
«Гидросамолет может приземлиться где угодно, и ему не нужен аэропорт», - говорит Макдугал из Harbour Air. Кроме того, говорит он, нет никакой разницы между 30-минутным дополнительным полетным временем в батареях или 30-минутным дополнительным традиционным топливным временем полета. (Harbour Air берет с собой как минимум 30 минут дополнительного топлива для полетов, согласно правилам, но иногда и больше.)
«Одна из вещей, которую нам придется доказать в ходе процесса регулирования, заключается в том, что мы так же или даже безопаснее, чем то, что у нас есть сейчас», - добавляет Макдугалл. «Его будут тщательно изучать - в этом нет никаких сомнений, - потому что он новый».
Держите миссию короткой
Harbour Air надеется, что после этого первого экспериментального полета на электрическом самолете Beaver они смогут перевозить пассажиров в 2022 году и даже переоборудовать большую часть своего флота на электрические двигатели.
«Несмотря на то, что перед полностью электрическими самолетами стоит множество задач, оказалось, что это интересный пример», - говорит Р. Джон Хансман, профессор аэронавтики в Массачусетском технологическом институте. Из-за низкой плотности энергии батарей «с ними очень трудно выполнять дальние миссии». Но миссии Harbour Air короткие.
Хансман говорит, что использование аккумуляторных батарей в самолете может создать свои проблемы. Температура и история батареи могут повлиять на их работу. А измерить жидкое топливо, чтобы увидеть, достаточно ли у вас запаса топлива для заданного времени полета, проще, чем убедиться, что у ваших батарей достаточно заряда, чтобы добраться туда, куда вам нужно.
«На самом деле очень легко рассчитать, сколько топлива вам нужно на дополнительные 30 минут», - говорит он. «Оказывается, не так просто определить, хватит ли заряда батареи на дополнительные 30 минут».
Еще одна проблема заключается в том, чтобы убедиться, что система аккумуляторных батарей может справиться с «тепловым разгоном», говорит он, - вы не хотите, чтобы элемент перегревался и распространялся на другие. «Обычно с этим справляются путем изоляции аккумуляторных элементов, что увеличивает вес, так что это одна из проблем».