eVTOL - eVTOL

Ein elektrisches vertikales Start- und Landeflugzeug ( eVTOL ) verwendet elektrische Energie, um vertikal zu schweben, zu starten und zu landen . Entstanden ist diese Technologie durch große Fortschritte beim Elektroantrieb ( Motoren , Batterien, elektronische Steuerungen ) und den steigenden Bedarf an neuen Fahrzeugen für die urbane Luftmobilität ( Lufttaxi ). Beispiele werden von Flugzeugherstellern wie Boeing , Airbus , Embraer , Honda , Toyota , Hyundai und NASA entwickelt .

Geschichte

Das Konzept der eVTOL-Flugzeuge entstand 2011 durch das AugustaWestland Project Zero (Italien), den Volocopter VC1 (Deutschland) und den Opener BlackFly (USA). Es wurde von der Vertical Flight Society und dem American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) im Jahr 2014 während des "Transformative Vertical Flight Concepts Joint Workshop on Enabling New Flight Concepts through Novel Propulsion and Energy Architectures" in Virginia offiziell vorgestellt .

Seitdem ist das Interesse der Flugzeughersteller an eVTOLs deutlich gestiegen und auch Firmen wie Boeing , Airbus und Bell haben an der Technologie gearbeitet:

Neben diesen großen Flugzeugherstellern spielten Startups eine wichtige Rolle bei der Entwicklung dieser Luftfahrzeuge und waren teilweise führend im technologischen Fortschritt.

Uber veröffentlichte einen Artikel über ein Projekt namens Elevate, das von Jeff Holden, Nikhil Goel und Mark Moore gemeinsam verfasst wurde. Das Papier skizzierte die Machbarkeit eines On-Demand-Flugtransportsystems. Dieses Dokument trug zusammen mit nachfolgenden jährlichen Elevate-Gipfeltreffen, die das Unternehmen von 2017 bis 2019 veranstaltete, dazu bei, die Konzepte von eVTOL-Flugzeugen und Urban Air Mobility (UAM) von einem Science-Fiction-Konzept zu einem potenziellen Luft- und Raumfahrtsektor zu entwickeln, der von Dutzenden von Entwicklungsprojekten verfolgt wird.

Im Dezember 2020 wurde Ubers Elevate von Joby Aviation übernommen . Bei der Übernahme sagte Joby-CEO JoeBen Bivert: „Das Team von Uber Elevate hat nicht nur eine wichtige Rolle in unserer Branche gespielt, es hat auch eine bemerkenswerte Reihe von Softwaretools entwickelt, die auf mehr als einem Jahrzehnt Erfahrung aufbauen und On-Demand-Mobilität ermöglichen ."

Im Jahr 2020 gewann Tetra Aviation den „Disruptor Award“ beim GoFly Personal Flight Contest für sein einsitziges eVTOL. Im Jahr 2021 kündigte das Unternehmen sein persönliches eVTOL Mk5 an, das voraussichtlich 2022 ausgeliefert werden soll. Es umfasst 32 vertikale Hubrotoren, die über lange, dünne Vorder- und Heckflügel verteilt sind, sowie eine hintere Schubstütze für Fahrten. Es verwendet einen meist Aluminiumrahmen, mit Kohlenstoff-Faser / Aramid -verstärkter Polymer Karosserie. Das Fahrzeug ist 8,62 m (28,3 ft) breit, 6,15 m (20,2 ft) lang und 2,51 m (8 ft 3 in) hoch. Der Akkupack fasst 13,5 kWh. Das Leergewicht beträgt 488 kg (1.076 lb) und bietet Platz für bis zu 79 kg (174 lb) Pilot. Das Fahrzeug verfügt über mindestens drei Flugregler, die bei Motor- oder Flugreglerausfall 32 Vertikalpropeller antreiben, bei Totalausfall einen Fallschirm. Das Flugzeug soll als Versuchsflugzeug verkauft werden, für das nur eine Privatpilotenlizenz erforderlich ist.

Im Jahr 2021 kündigte Urban eVTOL den Leo an, ein dreisitziges, 400 km/h und 300 Meilen (480 km) langes Fahrzeug. Es beherbergt 16 10-kW-Abluftventilatoren mit einem Durchmesser von 40 cm für den vertikalen Auftrieb und 6 Turbinenschaufel-Heckmotoren mit einem Durchmesser von 28 cm für horizontalen Schub. Der Flügel ist ein Doppel-Box-Wing-Design. Die Absicht ist, dass es klein genug ist, um in einem normalen Autoparkplatz zu parken. Das geteilte Batteriesystem fasst 66 kWh. Ein ballistischer Fallschirm ist im Lieferumfang enthalten. Es muss noch fliegen.

Agility-Prime

Vier amerikanische Unternehmen sind durch das Agility-Prime-Programm des US-Militärs militärisch lufttüchtig: Joby Aviation, Beta Technologies, Lift Aircraft und zuletzt Kitty Hawk, deren Heaviside-Flugzeug im Juli 2021 abgenommen wurde.

SPACs

Eine Reihe von eVTOL-Unternehmen haben eine Zweckgesellschaft (SPAC) übernommen, um eine Aktiengesellschaft zu werden, darunter Archer, Joby, Lilium und Vertical. Der erste war Archer Aviation, der im Februar 2021 gleichzeitig eine Bestellung von mehr als 200 Flugzeugen von United Airlines im Wert von 1.000.000.000 USD ankündigte. Archer war auch der erste, der in diesem Jahr seine Maker-Flugzeuge persönlich vorstellte.

Aufträge

Vertical Aerospace gab im Juni 2021 Vorbestellungen für 1.000 eVTOLs bekannt, darunter von American Airlines, Virgin Atlantic und dem Flugzeugvermieter Avolon Holdings.

Technologie

Flugmechanismen

Viele Designs arbeiten ohne Flügel. Multicopter verwenden normalerweise radiale Arme, um die Motoren/Propeller aufzunehmen, wie z. B. der Volcopter 2X .

Vektorisierte Schubkonstruktionen verwenden feste Flügel mit schwenkbaren Motoren, wie der Archer Maker, Lilium Jet , Joby S4 oder Vertical Aerospace VA-X4. Ein anderer Ansatz zur Schubvektorsteuerung besteht darin, Klappen zu verwenden, um Luft, die von einem horizontalen Motor kommt, nach unten umzuleiten, um einen Auftrieb zu erzeugen. Craft zeichnet sich auch durch seinen Kastenflügel aus , der vorne an der Unterseite des Rumpfes und hinten an der Oberseite des Rumpfes befestigt ist und von oben betrachtet eine Rautenform aufweist. Das Design beinhaltet einen Turbinengenerator für eine erhöhte Reichweite.

Kippflügelkonfigurationen schwenken den gesamten Flügel zusammen mit seinen daran befestigten Motoren wie Dufour Aerospace.

Hub- und Reiseflugsysteme verwenden einen Motorsatz für den vertikalen Flug und einen anderen für den Reiseflug, wie Beta Alia und Airbus .

PteroDynamics verwendet ein Faltflügel-Design, das einen einfachen Landtransport des Fahrzeugs ermöglicht. Der Start erfolgt mit den Flügeln in gefalteter Position mit einem Übergang im Flug zur vollständig ausgefahrenen Position.

Hybriddesigns verwenden einige feste und einige kippbare Motoren, wie von Archer Maker, Vertical Aerospace VA-1X und Wisk Cora gezeigt.

Anwendungen

Zivile Nutzung

Die meisten zivilen eVTOL-Flugzeuge sind für die urbane Luftmobilität konzipiert , ihre typischen Aufgaben sind:

Flugtaxi

Volocopter 2X

Viele eVTOL-Konzepte sind für Lufttaxi-Anwendungen gedacht. Zum Beispiel arbeitet Pipistrel , ein Uber Elevate- Partner, an dem Pipistrel 801 , einem 5-Sitzer-Flugtaxi. Ein weiteres Beispiel ist Volocopter , das seinen Lufttaxi-Dienst VoloCity basierend auf dem Volocopter 2X vorschlug .

Medizinische Hilfe (EMS)

Im Jahr 2020 kündigte JumpAero an, an einem kleinen, einsitzigen eVTOL-Flugzeug zu arbeiten, um den schnellen Einsatz von Rettungsdiensten zu ermöglichen . Dieser Fahrzeugtyp ist kein Ersatz für Landfahrzeuge oder Helikopter, sondern ein neues Werkzeug, das dank des Elektromotors schneller ist als die anderen.

Im Jahr 2020 untersuchte das Canadian Air Mobility-Konsortium die Vorteile von eVTOL für den direkten Transport von Patienten, Organen und Medikamenten von Krankenhaus zu Krankenhaus.

persönlich

Persönliche eVTOL-Flugzeuge wurden entwickelt, um den Elektroflug in die Freizeitluftfahrt einzuführen.

Unbemanntes Fluggerät (UAV)

Hauptartikel: Unbemanntes Luftfahrzeug

Unbemannte Multicopter waren das erste Fluggerät in der eVTOL-Kategorie. Zuerst für Forschung und Entwicklung eingesetzt, gelten sie heute als vollwertige Flugzeuge.

Lieferung

Das Google- eigene Unternehmen Alphabet bietet seit 2020 einen eVTOL-UAV-Lieferservice an. Ihre Drohnen können bis zu 100 km weit fliegen und bis zu 1,5 kg tragen. Amazon Air und UPS sind zwei weitere Unternehmen, die Drohnenlieferungen einsetzen. Ein deutsches Luft- und Raumfahrtunternehmen namens Wingcopter hat in Zusammenarbeit mit UNICEF 2018 auch Impfstoffe in Vanuatu geliefert. Im Jahr 2020 wurde die wingcopter eVTOL-Drohne verwendet, um COVID-19 -Testkits an die Isle of Mull zu liefern .

Wingcopter 178 HL auf einem Impfstoff- Lieferflug in Vanuatu .

Zu den unbemannten Schwerlastflugzeugen gehören Unternehmen wie die Sabrewing Aircraft Company Sabrewing Rhaegal , Elroy Elroy Air Chaparral und Pipistrel haben Schwerlast-Frachtdrohnen vorgestellt, wobei die Sabrewing-Flugzeuge eine Nutzlast von bis zu 5.400 Pfund in einem vertikalen Flug befördern können Szenario aus.

Militär

Im April 2020 kündigte die USAF die Finanzierung von eVTOL-Projekten für die Entwicklung im Jahr 2021 in Höhe von 25 Millionen US-Dollar an. Am 20. August 2020 veranstaltete die United States Air Force (USAF) einen Demonstrationsflug eines elektrisch vertikal startenden und landenden Flugzeugs in Camp Mabry in Austin, Texas . Es war das erste Mal, dass ein bemanntes eVTOL-Flugzeug im Rahmen des Agility-Prime- Programms der USAF flog .

Zertifizierung

Europa

Seit 2018 arbeitet die Agentur der Europäischen Union für Flugsicherheit (EASA) an der Zulassung solcher Flugzeuge. Im Juli 2019 veröffentlichten sie den SC-VTOL-01  : Special Condition for VTOL Aircraft. In diesem Dokument wurden die Sicherheits- und Konstruktionsziele für VTOL-Flugzeuge festgelegt. Es enthält einen speziellen Abschnitt für eVTOL.

Vereinigte Staaten

Die US- Luftfahrtbehörde Federal Aviation Administration (FAA) hat 2009 eine Studie zu Empfehlungen der Allgemeinen Luftfahrt für die nächsten 20 Jahre veröffentlicht. Insbesondere Teil 23-Änderungsantrag 64 enthält ein eVTOL.

Siehe auch

Verweise

Externe Links