Persönliches Luftfahrzeug - Personal air vehicle

Ein Carter PAV von 2014

Ein Personal Air Vehicle ( PAV ) ist ein vorgeschlagener Flugzeugtyp , der Flugdienste auf Abruf bereitstellt.

Das Aufkommen dieser Alternative zu herkömmlichen Bodentransportmethoden wurde durch unbemannte Luftfahrzeugtechnologien und elektrische Antriebe ermöglicht . Zu den Hindernissen gehören Flugsicherheit , Lufttüchtigkeit , Betriebskosten , Benutzerfreundlichkeit , Luftraumintegration , Fluglärm und Emissionen , die zuerst durch eine kleine UAS-Zertifizierung und dann durch Erfahrung angegangen werden.

Definition

Das Personal Air Vehicle (PAV) soll in Bezug auf Zugänglichkeit und Bedienkomfort einen ähnlichen Flugkomfort wie das Privatauto bieten und gleichzeitig die Geschwindigkeit und Streckeneffizienz bieten, die ein direkter Punkt-zu-Punkt-Flug ermöglicht. Das PAV unterscheidet sich von herkömmlichen Flugzeugtypen der Allgemeinen Luftfahrt und fliegenden Autos dadurch, dass es von Personen ohne Pilotenqualifikation verwendet werden kann.

Geschichte

Die NASA gründete 2002 das Personal Air Vehicle Sector Project als Teil ihres Vehicle Systems Program (VSP). Dieses Projekt war Teil des NASA-Büros für Fahrzeugintegration, Strategie und Technologiebewertung (VISTA), das auch Sektoren für Unterschalltransporte, VTOL-Flugzeuge, Überschallflugzeuge und Langstreckenflugzeuge in großer Höhe umfasste. Das Ziel jedes Sektors bestand darin, Ziele für die Fahrzeugfähigkeit und die erforderlichen Technologieinvestitionsstrategien festzulegen, um diese Durchbrüche zu erzielen.

Der Unterschied in den Fahrzeugeigenschaften zwischen PAVs und bestehenden einmotorigen Kolbenflugzeugen der Allgemeinen Luftfahrt wurde 2003 auf einer Konferenz des American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) dargelegt. Es wären fortschrittliche Konzepte erforderlich, um Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit, Effizienz, Feldlängenleistung und Erschwinglichkeit dramatisch zu verbessern.

Im Jahr 2006 wurde das VSP durch neue Initiativen der NASA Aeronautics ersetzt. Die Anstrengungen zur Entwicklung der PAV-Technologie bei der NASA verlagerten sich auf eine preisbasierte Investition, wobei 2007 der NASA Centennial Challenge Prize in Höhe von 250.000 USD für eine Personal Air Vehicle Challenge bereitgestellt wurde.

Leistungen

Derzeit beträgt die Durchschnittsgeschwindigkeit von Tür zu Tür für Autos 35 Meilen pro Stunde (56 km/h). Im Großraum Los Angeles soll diese Geschwindigkeit bis zum Jahr 2020 auf 35 km/h sinken. Das US-Verkehrsministerium (DOT) gibt an, dass 6,7 Milliarden US-Gallonen (25.000.000 m 3 ) Benzin jedes Jahr in Staus verschwendet.

Ein zukünftiges Reisesystem mit PAVs könnte Luftstaus vermeiden und dazu beitragen, die Verkehrsteilnehmer auf Autobahnen zu entlasten.

Barrieren

Luftraumüberwachung

Die Infrastruktur der Federal Aviation Administration (FAA) ist derzeit nicht in der Lage, den durch PAVs erzeugten Anstieg des Flugverkehrs zu bewältigen. Der FAA-Plan zur Aufrüstung bildet das für 2025 geplante Next Generation Air Transportation System . Ein Zwischenplan ist die Nutzung kleinerer Flughäfen. Modellierungen der NASA und anderer haben gezeigt, dass PAVs, die kleinere Gemeinschaftsflughäfen verwenden, den kommerziellen Verkehr auf größeren Flughäfen nicht beeinträchtigen würden. Derzeit gibt es in den Vereinigten Staaten über 10.000 öffentliche und private kleine Flughäfen, die für diese Art von Transport genutzt werden könnten. Diese Infrastruktur wird derzeit nicht ausgelastet und wird hauptsächlich von Freizeitflugzeugen genutzt.

Lärm

Lärm von PAVs könnte auch Gemeinden verärgern, wenn sie in der Nähe von Wohnhäusern und Unternehmen betrieben werden. Ohne niedrigere Lärmpegel, die Landungen in Wohngebieten ermöglichen, muss jedes PAV auf einem von der FAA kontrollierten Flugplatz starten und landen, auf dem höhere Schallpegel genehmigt wurden.

Studien haben Möglichkeiten untersucht, um Hubschrauber und Flugzeuge weniger laut zu machen, aber der Lärmpegel bleibt hoch. Im Jahr 2005 wurde eine einfache Methode zur Lärmreduzierung identifiziert: Flugzeuge während der Landung in größerer Höhe halten. Dies wird als Continuous Descent Approach (CDA) bezeichnet.

Reichweite

Viele vorgeschlagene PAV-Flugzeuge basieren auf elektrischen Batterien , haben jedoch aufgrund der geringen spezifischen Energie aktueller Batterien eine geringe Reichweite . Diese Reichweite reicht möglicherweise nicht aus, um im Notfall einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu bieten, um einen Landeplatz zu finden.

Wegen der viel höheren spezifischen Energie von Wasserstoff wurden Brennstoffzellenflugzeuge als Lösung für dieses Problem vorgeschlagen .

Sicherheit

Die Flugsicherheit in Städten ist ein bekanntes Problem für Regulierungsbehörden und die Industrie. Zum Beispiel am 16. Mai 1977 der New York Airways Unfall eines Sikorsky S-61 Hubschraubershuttles vom John F. Kennedy International Airport , das auf dem Dach des Pan Am Building (heute MetLife Building ) landete, als ein Fahrwerk zusammenbrach und ein abgetrenntes Rotorblatt tötete mehrere Menschen auf dem Hubschrauberlandeplatz und eine Frau auf der Madison Avenue und beendete dieses Geschäft für Jahrzehnte fast auf der ganzen Welt. Die aktuellen Helikopter- Unfallraten würden für die urbane Mobilität nicht ausreichen. Das sicherheitsorientierte Design der Sikorsky S-92 erlaubt immer noch einen tödlichen Unfall pro Million Flugstunden. Diese Rate würde bei 50.000 eVTOLs, die 3.000 Stunden pro Jahr fliegen, zu 150 Unfällen pro Jahr führen.

Für Sikorsky Innovations benötigt der aufstrebende 30-Milliarden-Dollar-Markt für urbane Luftmobilität eine Sicherheit, die mindestens so gut ist wie FAR Part 29, die über 7.000 lb (3,2 t) Hubschrauber regelt. Bis Mai 2018 flog Sikorsky eine S-76 120 Stunden lang mit vollem Punkt-zu-Punkt-, autonomem Echtzeitflug und Geländevermeidung auf die harte Tour, mit Level-A-Software und Redundanz , mit einem Sicherheitspiloten. Sikorsky Aircraft möchte auf stark ausgelasteten Plattformen eine vertikale Flugsicherheit von einem Ausfall pro 10 Millionen Stunden erreichen, indem es aktuelle Erfahrungen mit Drehflüglern mit Fortschritten in autonomem Flug, Luftraumintegration und elektrischem Antrieb kombiniert .

Studien

Die Europäische Union finanziert eine dreiteilige Studie mit 4,2 Mio. EUR (unter dem Siebten Rahmenprogramm ) zu Technologien und Auswirkungen für PAVs; Mensch-Flugzeug-Interaktion, Automatisierung von Flugsystemen in unübersichtlichen Umgebungen und Erforschung der sozio-technologischen Umgebung.

Fortschritt

Die Erfüllung der NASA-Vision für PAVs wird sich wahrscheinlich über mehrere Jahrzehnte entwickeln. Es gibt mehrere Fahrzeugtypen, die bestrebt sind, die PAV-Definition zu erfüllen:

Die meisten Fahrzeuge der oben genannten Kategorie erfüllen nicht alle Anforderungen der NASA. Einige Fahrzeuge kommen jedoch nahe heran. Ultraleichtflugzeuge sind von besonderem Interesse, da ihr Energieverbrauch gering ist. Auch Mischformen der oben genannten Fahrzeugtypen können sinnvoll sein. Einige Mischformen, die existieren, sind:

Autonomie

Neben der Herstellung von Personal Air Vehicles wird auch an der Schaffung autonomer Systeme für PAVs geforscht. Zunächst einmal erleichtern elektronische Fluginstrumentensysteme (EFIS) mit synthetischer Sicht wie Highway in the Sky (HITS) die Steuerung von Flugzeugen erheblich. Außerdem arbeitet Phantom Works an der Entwicklung eines Systems, das es ermöglicht, PAVs zu automatisieren. Die PAVs werden als eigene „Fahrspuren“ am Himmel ausgewiesen, wodurch mögliche Kollisionen vermieden werden. Darüber hinaus sind die verschiedenen PAVs auch in der Lage, sich gegenseitig zu erkennen und miteinander zu kommunizieren, was das Kollisionsrisiko weiter verringert.

PAV-Herausforderung

NASA Langley hat die erforderlichen PAV-Technologien erforscht und Prototypen entwickelt und den größten Geldpreis in der Geschichte von GA dem PAV gewidmet, der die beste Gesamtleistungskombination demonstrieren kann. Der PAV-Flugwettbewerb um diesen Preis, bekannt als die erste jährliche PAV-Challenge , fand vom 4. bis 12. August 2007 statt und war Gastgeber der CAFE Foundation in Santa Rosa, Kalifornien.

2008 wurde die Challenge in General Aviation Technology Challenge umbenannt.

Die neuen Preise waren:

  • Der Community Noise Prize ($150.000)
  • Der Grüne Preis (50.000 $) (MPG)
  • Der Flugsicherheitspreis ($50.000) (Handling, eCFI)
  • Der CAFE 400-Preis (25.000 $) (Geschwindigkeit)
  • Der leiseste LSA-Preis ($10.000)

Die Gewinner waren:

  • Community Noise Lambada N109UA $20.000
  • Grüner Preis kein Gewinner n/a
  • CAFE Sicherheits-Pipistrel N2471P $50.000
  • CAFE 400 Pipistrel N2471P $2.000
  • Leiseste LSA Lambada N109UA $10.000
  • Kürzester Start Pipistrel N2471P $3.750
  • Bester Steigwinkel Pipistrel N2471P 3.750 $
  • Beste Gleitzahl bei 100 MPH Flightdesign CTSW N135CT $3.750
  • Kabinengeräusch (Krawatte) Lambada N109UA Pipistrel N2471P $3.750 ($1.875 pro Stück)

Andere bemerkenswerte Designs

Liste der persönlichen Luftfahrzeuge mit VTOL-Fähigkeit

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Berichte