В этом посте попробуем обсудить, почему в третьем десятилетии XXI века летающие автомобили не стали не то что мейнстримом, но даже таким элитарным транспортом, как круизные яхты. Этот сюжет я давно откладывал и в какой-то момент даже стёр до основания, а вместо него у меня в блоге появилась статья об орнитоптерах. Безусловно, личный транспорт, который можно называть «летающим автомобилем», уже существует в виде многочисленных прототипов. Эти транспортные средства относят к более широкому классу летательных аппаратов, который именуется в англоязычной литературе «VTOL» (Vertical Take-Off and Landing), а на русский язык переводится как «СВВП» (самолёт вертикального взлёта и посадки). Наиболее амбициозный проект последнего времени, призванный вывести летающие автомобили на рынок и, возможно, запустить в серийное производство, относится к 2017-2018 году. Тогда компания «Uber» запустила проект UberAIR, который должен был стать аналогом аэротакси — инновационным воздушным транспортом для мегаполисов. На Хабре об этом писал, в частности, уважаемый @marks. Тем не менее, проект был бесславно свёрнут по сумме причин. Не в последнюю очередь потому, насколько опасен этот транспорт и гипотетические ДТП в эшелонах городских воздушных трасс.  Тем не менее, давайте рассмотрим, какие есть предпосылки к дальнейшей разработке летательных автомобилей, а также какие риски и недостатки пока не позволяют развивать такой транспорт. Эта простенькая диаграмма позволяет судить, как бурно растут в мире города, причём не только демографически, но и территориально. В одной из давних публикаций я уже затрагивал проекты и реальные примеры протяжённых городов, оптимизируемых именно под скоростные перевозки и маятниковую миграцию, но подобные урбанистические идеи просто выдают более широкую проблему: наземный транспорт не рассчитан на перегруженность и многопоточность современных мегаполисов.     Эта иллюстрация от 2020 года, на которой в качестве полноценного транспортного средства уже указаны БПЛА, демонстрирует, что эшелон примерно от 500 до 1000 метров (и выше) даже в мегаполисах практически пустует. Интересная статья с сайта IXBT о реалистичной высоте небоскрёбов подсказывает, что массовое строительство зданий выше 100 метров вряд ли возможно (из-за сложности возведения фундамента и недостаточной площади для основания таких зданий), поэтому промежуток от 100 до 500 метров от поверхности земли в обозримом будущем будет считаться «небом». Именно на такой высоте в умеренном поясе образуются слоистые облака, физически очень похожие на туман. Соответственно, достаточно просторная зона воздушного пространства в городах, а тем более за их пределами пока остаётся свободна для нескольких эшелонов пилотируемого воздушного транспорта. Прототипы летающих автомобилей развиваются во множестве стартапов. В 2021 году в Словакии состоялся первый междугородний перелёт двухместного аэромобиля AirCar из аэропорта Нитры в аэропорт Братиславы: А вот как выглядит пробный взлёт аэромобиля в городской черте Дубая (2022 год, модель Xpeng X2): Наконец, вот так выглядит полёт модели Jetson One в безлюдной местности: Эти машины сочетают черты автомобиля, электромобиля, вертолёта и дрона, то есть имеют не менее серьёзные технологические перспективы, чем первые автомобили в конце XIX века. Далее давайте рассмотрим важнейшие потенциальные достоинства таких машин в современном технологическом ландшафте и обсудим, какие причины тормозят их развитие.   1) Поскольку летающие автомобили разрабатываются с чистого листа и должны быть рассчитаны на длительный перелёт без дозаправки (так как заправочной инфраструктуры пока не существует), такой транспорт может подстегнуть развитие новых высокотехнологичных аккумуляторов — в частности, для большей лёгкости самой машины. Поэтому аэромобили теоретически позволили бы серьёзно сократить загрязнение атмосферы;  2) Если аэромобили частично вытеснят с рынка легковые автомобили, то в городах станет меньше пробок;  3) Путь по воздуху всегда ближе, чем по земле, и в воздухе не приходится огибать никаких препятствий, кроме единичных небоскрёбов, которые при этом компактно расположены. Никакой транспортной инфраструктуры (кроме посадочной и заправочной) для аэромобилей возводить не требуется;  4) Значительная экономия на строительстве новых дорог и ремонте имеющихся, на прокладке туннелей. Скорее всего, сокращение числа наземных автомобилей также освободило бы нишу для развития нового высокоскоростного железнодорожного транспорта. В настоящее время условно выделяют четыре класса летающих автомобилей: 1) VTOL (аппарат с вертикальным взлётом и посадкой). Для таких машин обычно не требуется никакой взлётно-посадочной полосы, поэтому и выбор посадочных площадок относительно прост. Ничто не мешает пилоту просто отправиться из точки A в точку B.  2) VTHL (аппарат с вертикальным взлётом и горизонтальной посадкой). Эти машины могут взлетать откуда угодно, но им нужна посадочная полоса. Соответственно, для них нужна специальная ныне отсутствующая «парковочная» инфраструктура.  3) HTVL (аппарат с горизонтальным взлётом и вертикальной посадкой). Конструкция обратная третьей, но именно благодаря свободе посадки такой аппарат выглядит более мобильным. В урбанизированной среде он мог бы садиться где угодно, а до удобной взлётной полосы доезжать колёсным ходом (что усложняло бы и утяжеляло конструкцию, а также требовало бы возводить взлётную инфраструктуру).  4) HTOL (аппарат с горизонтальным взлётом и посадкой). Фактически не отличается от современных частных легкомоторных самолётов и мог бы использовать созданную для них инфраструктуру, но не кажется перспективным вариантом. Из приведённых выше видеороликов остановимся на втором, демонстрирующем модель XPENG X2, сконструированную компанией XPENG (Сяопенг), базирующейся в Гуанчжоу. 10 октября 2022 года состоялся первый показательный полёт, запечатлённый в видеоролике и на этой иллюстрации. Этот аппарат является четырёхвинтовым мультикоптером (конструкция хорошо просматривается в видео). Xpeng занимается производством электромобилей с 2014 года, и аппарат X2 относится к первому их вышеперечисленных типов (eVTOL — электрический аппарат с вертикальным взлётом и посадкой), но при этом ближе к коптеру, чем к автомобилю. У него даже нет колёс. По данным компании, до этого показательного полёта было проведено уже около 3000 испытательных (первый из них — в июне 2021 года), но здесь демонстрация ограничилась взлётом и посадкой. Мероприятие было организовано Дубайским департаментом по экономике и туризму, а разрешение на демонстрацию было выдано Дубайским управлением гражданской авиации, высоко оценившим эксперимент. Складывается впечатление, что именно электрические VTOL-аппараты сейчас являются основной разрабатываемой категорией аэромобилей, и что эволюция этих машин в большей степени следует за эволюцией дронов, чем продолжает развитие автотранспорта. Проект коммерческих аэротакси от Uber, с закрытия которого я начал эту статью, не выдержал одновременно юридических и технических сложностей. Аэромобили остаются легкомоторным воздушным транспортом, управлять которым должны пилоты с лицензией лётчика, поэтому конкурируют не столько с автомобилями, сколько с небольшими самолётами и тяжёлыми дронами. Тем не менее, по состоянию на 2022 год разработкой VTOL и HTOL-аппаратов занимаются многочисленные стартапы и крупные компании: Модель Компания Тип Подвижные крылья/коптерные винты Пропеллер Жёсткие или складные крылья PAL-V Liberty  PAL-V HTOL Да  Да  Нет     Elevate  Uber VTOL Да  Нет     Нет     Heaviside  Kitty Hawk HTOL Нет     Да  Да  Flyer  Kitty Hawk VTOL Да  Нет     Нет     The CityAirbus  Rolls-Royce & Airbus VTOL Да  Нет     Нет     Vahana  Airbus VTOL Да  Нет     Нет     AeroMobil V. 4.0  AeroMobil HTOL Нет     Нет     Да  AeroMobil V. 5.0  AeroMobil VTOL Да  Нет     Нет     VoloCity  Volocopter VTOL Да  Нет     Нет     MOOG  SureFly VTOL Да  Нет     Нет     BlackFly  Opener VTOL Да  Нет     Нет     The Transition  Terrafugia HTOL Нет     Да  Да  The TF-2  Terrafugia VTOL Да  Нет     Нет     EHang AAV  EHang VTOL Да  Нет     Нет     Cora  Wisk VTOL Да  Да  Да  Joy Aviation Air Taxi  Joby Aviation VTOL Да  Нет     Нет     Jaunt Aircraft  Jaunt Air Mobility VTOL Да  Да  Нет     Passenger Air Vehicle  Boeing NeXt VTOL Да  Да  Да  Cargo Air Vehicle  Boeing NeXt VTOL Да  Нет     Нет     SD-XX  SkyDrive VTOL Да  Нет     Нет     The Volante Vision Concept  Aston Martin VTOL Да  Нет     Нет     Moller M400 Skycar  Moller International VTOL Да  Нет     Нет     The Nexus  Bell HTOL Да  Нет     Нет     WD-1  Detroit Flying Cars VTOL Да  Да  Да  DR-7  Delorean Aerospace VTOL Да  Нет     Да  The Pop.Up Next  Audi VTOL Да  Нет     Да  Вот более подробные технические характеристики некоторых моделей: Модель Скорость (км/ч) Дальность (км) Режимы   работы Типы питания Типы управления Пассажиры PAL-V Liberty  160 400 Вертолёт-Автомобиль Топливо ПИЛОТ Несколько Elevate  241,4∼370 322 Вертолёт-самолёт Электро ПИЛОТ Несколько Heaviside  —— —— Самолёт Электро ПИЛОТ Один Flyer  —— —— Вертолёт Электро ПИЛОТ Один The CityAirbus  120,70 —— Вертолёт Электро АВТОПИЛОТ Несколько Vahana  190 50 Вертолёт-самолёт Электро АВТОПИЛОТ Один AeroMobil V. 4.0  360 750 Самолёт-автомобиль Гибридное ПИЛОТ Несколько AeroMobil V. 5.0  —— —— Вертолёт-автомобиль Электро Гибридное Несколько VoloCity  80∼100 30-35 Вертолёт Электро Гибридное Несколько MOOG  120,7 —— Вертолёт Электро Гибридное Несколько BlackFly  >128,75 64 Вертолёт-самолёт Электро ПИЛОТ Один The Transition  161 644 Самолёт-автомобиль Топливо ПИЛОТ Несколько The TF-2  230 300 Вертолёт-самолёт Топливо ПИЛОТ Несколько EHang AAV  130 —— Вертолёт Электро АВТОПИЛОТ Несколько Cora  160 40 Вертолёт-самолёт Электро АВТОПИЛОТ Несколько Joy Aviation Air Taxi  321,87 241 Вертолёт-самолёт Электро ПИЛОТ Несколько Jaunt Aircraft  281,64 —— Вертолёт-самолёт Электро ПИЛОТ Несколько Passenger Air Vehicle  —— —— Вертолёт-самолёт Электро Гибридное Несколько Cargo Air Vehicle  —— —— Вертолёт Электро АВТОПИЛОТ Нет SD-XX  60 20-30 Вертолёт Электро Гибридное Несколько The Volante Vision Concept  —— —— Вертолёт Гибридное АВТОПИЛОТ Несколько Moller M400 Skycar  533 1213 Вертолёт Электро ПИЛОТ Несколько The Nexus  241,4 241 Самолёт Гибридное ПИЛОТ Несколько WD-1  201,17 643 Самолёт-автомобиль Гибридное Гибридное Несколько DR-7  241 193 Вертолёт Электро АВТОПИЛОТ Несколько The Pop.Up Next  —— —— Вертолёт-автомобиль Электро АВТОПИЛОТ Несколько Подробнее рассмотрим, что не заладилось у Uber; их проект «Elevate» присутствует в вышеприведённых таблицах. В 2018 году предполагалось, что служба аэротакси Uber Elevate выйдет в продакшен в 2023 году. Более того, в январе 2020 года Uber заключил стратегическое партнёрство с Hyundai для разработки своеобразного воздушного каршеринга. Но уже в конце 2020 года Uber продал отдел по разработке аэротакси стартапу Joby Aviation. Исходя из разнообразия имеющихся моделей, можно предположить, что главным сдерживающим фактором этих разработок является юридический, а не технический. Для управления летающим автомобилем требуются не водительские права, а полноценная лётная лицензия. Возможные аварии в воздухе, а тем более, столкновения летающих автомобилей, сравнимы с небольшой авиакатастрофой, а не с автокатастрофой — и последствия такой катастрофы с большой вероятностью смертельны для пилота, а также для тех, кто окажется на месте крушения. Если летающий автомобиль пойдёт на обгон, заложит неудачный вираж или просто врежется в офисное здание, катастрофа с участием любой современной модели приведёт к пожару, который будет нелегко потушить. Сложно представить себе, как регулировать «дорожное движение» на нескольких воздушных трассах-эшелонах, тем более, если часть транспортных средств на них будут ходить на автопилоте. В итоге мы получаем не только тот самый набор проблем, который тормозит распространение легкомоторных частных самолётов (которых, однако, в одних только США десятки тысяч), но и те нерешённые проблемы, которые сейчас вырисовываются при эксплуатации беспилотных автомобилей. Но в данном случае более интересны чисто технологические сложности, давайте остановимся на них.     В какой-то степени аэромобили сталкиваются с теми же проблемами, которые положили конец пассажирским дирижаблям в начале XX века: вес и взрывоопасность. Самым серьёзным отягощением у аэромобилей является батарея, поскольку требуется искать компромисс между её весом и дальностью полёта без подзарядки. Абсолютное большинство современных мультикоптеров электрическое, но и расход энергии у них очень серьёзный. Например, Xpeng2, о котором шла речь выше, может оставаться в полёте не более 35 минут. Разумеется, здесь, есть пространство для улучшения, например, переход на литий-ионные аккумуляторы. Именно эта отрасль подталкивает поиск более энергоёмких соединений, работающих по принципу литиевых батарей, но основанных на применении шпинели или оливина: Также можно попытаться облегчить саму конструкцию, активно применяя в ней углеволокно и другие композитные материалы. В настоящее время одним из самых вместительных аппаратов с наибольшим запасом хода остаётся немецкий Volocopter, который берёт на борт 160 кг полезной нагрузки и свободно преодолевает 30 километров. Таким образом, это транспорт максимум для двоих человек, которые могут взять с собой очень небольшой багаж. Но, по оценкам компании Morgan Stanley, рынок аэромобилей будет расти и к 2030 году может достигнуть 850 миллиардов долларов. Если удастся увеличить энергоёмкость батарей, то летающие автомобили могут оказаться наилучшим транспортом для связи островов в архипелаге, а также для обслуживания искусственных островов и их связи с большой землёй — там, где альтернативы им нет, либо продублировать такое авиасообщение можно только возведением мостов и портовых терминалов. В любом случае, описываемый транспорт остаётся авиацией, поэтому требует соответствующей подготовки пилотов и учёта рисков. Серьёзнейшим риском является погода. Попутный ветер может снизить энергопотребление примерно на 15%, но даже ровный встречный ветер увеличит энергопотребление на 25%. Запасные батареи также нужно постоянно иметь на борту в готовом к подключению виде — тогда как обычный автомобиль может легко доехать до заправки, либо свернуть на обочину, чтобы водитель вышел и заменил колесо. Наконец, даже если предположить, что аэротрафик сможет обходиться без постоянного контакта с диспетчерской службой и совершенно не помешает работе гражданской авиации (в том числе, близ аэропортов) — пилоту потребуется постоянное уверенное ориентирование по GPS, и полёты вне зон такого покрытия окажутся опасными и непредсказуемыми. Сейчас складываются благоприятные условия для разработки летающих автомобилей, этому способствуют как технологические, так и экологические факторы. Материальная и техническая база для управляемого мультикоптерного полёта сейчас нарабатывается в процессе развития БПЛА, а борьба с парниковыми выбросами и исчерпание углеводородных месторождений стимулируют разработку всё более совершенных батарей, которые, как было показано выше, лучше всего подходят аэромобилю в качестве источника питания. Вполне возможно, что новые модели аэромобилей удастся делать более длинными и тонкими, чтобы равномерно распределять груз и винты. В частности, сейчас активно развивается сопутствующая технология распределённой электрической тяги (DEP). Согласно этому исследованию, опубликованному в журнале «Nature», при перелётах на расстояние до 200 км электрические аэромобили явственно выигрывают у легкомоторной авиации, не в последнюю очередь благодаря отсутствию парниковых выбросов. Вероятно, подобный транспорт действительно мог бы занять свою нишу в области внутригородских коммуникаций, доставки и экстренных служб, в особенности при необходимости обслуживания многочисленных мелких островов.    Переводчик, PM, автор, просветитель-любитель