Вертолеты электро. Лучший в своем роде электровертолет E-Volo VC200. Первый в мире Электровертолет Volocopter VC200 с пультом удаленного управления

Volocopter VC200 – это мультикоптер с возможностью вертикального взлета и посадки. Благодаря тому, что он оснащен 18 независимыми электродвигателями, его надежность намного выше, чем у обычного вертолета, который при отказе 1 или 2 двигателей не может продолжать полет. VC200 может совершить мягкую посадку даже при отказе нескольких двигателей. Кроме того, полностью электрическая силовая установка и мультикоптерная схема не требуют сложных механических систем, что упрощает и удешевляет обслуживание и также повышает безопасность полетов.

Более того, по результатам первых полетов, стало ясно, что VC200 шумит намного меньше, чем обычный вертолет, а также имеет низкий уровень вибраций, что повышает комфортность перелета. Что касается безопасности, то помимо запаса тяги, который должен спасти VC200 в случае отказа нескольких двигателей, имеется дополнительная батарея, предназначенная для аварийной посадки, а также парашют, замедляющий падение мультикоптера в случае отказа всех двигателей.

Двухместный VC200 может поддерживать крейсерскую скорость около 100 км/ч, набирать высоту до 2000 м, максимальный взлетный вес VC200 составляет 450 кг. В настоящее время продолжительность полета прототипа не превышает 20 минут, но разработчики обещают, что серийный мультикоптер сможет находиться в воздухе не менее часа. Это не очень много – около 100 км полета, чего достаточно только для перелета на короткое расстояние. Возможно, когда появятся более емкие и мощные аккумуляторы, дальность удастся увеличить.

Концепция Volocopter VC200 заслуживает внимания: относительно простой в обслуживании и управлении аппарат может привлечь широкий круг потребителей, от частных лиц, до правительственных организаций.

В отличие от вертолета, управляется Volocopter VC200 действительно очень просто: органы управления представляют собой всего лишь один джойстик с парой кнопок, а все операции по стабилизации аппарата в воздухе берет на себя электроника. Также, возможен полет в полностью автономном режиме или под дистанционным управлением. В будущем подобные транспортные средства во многих случаях смогут заменить вертолеты и личные автомобили. Остается лишь решить проблему с емкостью аккумуляторной батареи.

Возможно, Volocopter VC200 представляет собой личный транспорт будущего: быстрый, экологически чистый и свободный от загруженных автодорог.

Летом этого года, недалеко от Тулузы (Франция), небольшая группа инженеров собралась «опробовать», пока что единственный в мире электрический вертолет обычной конфигурации – один несущий и один хвостовой винт. Первый полет Volta (после трех лет проектно-конструкторских работ) был запланирован на конец июля. Этот одноместный летательный аппарат является демонстрационным образцом. Затем, команда разработчиков надеется продать свое ноу-хау более крупной компании.

Филипп Антуан (Philippe Antoine) – основатель проекта Volta отметил, что сборка вертолета была завершена еще в мае 2015 года. Но потребовалось еще семь месяцев для подготовки его к испытаниям.

В этом процессе участвовали и специалисты, находящейся в Тулузе, Национальной школы гражданской авиации Enac (французская высшая школа подготовки авиационных инженеров). Они оказывали содействие в разработке человеко-машинного интерфейса, который должен обеспечить строгий контроль за работой электрической системы воздушного судна. Как сказал Антуан, испытания с работающей силовой установкой позволят команде Volta сразу устранять возникающие мелкие проблемные моменты.

К середине июля винтокрылый Volta уже имел регистрационный номер и был допущен Главным управлением гражданской авиации (DGAC) Франции к полетам. Пилота подбирала команда проекта. Его кандидатура также была одобрена DGAC. Полная подготовка летчика к испытательному полету должна была завершиться в конце июля 2016 года.

По словам Антуана, главной целью команды проекта является желание доказать, что вертолет сможет находится в режиме висения в течении 15-20 минут. Электрическая система летательного аппарата адаптирована именно к этой конструкции вертолета. Однако, как признался Антуан, пока это не идеальное решение, поскольку конструкция электро-вертолета должна быть более эффективной.

У Volta два двигателя, являющихся частью двух отдельных электро-систем. Предполагается, что поскольку вертолет работает от электроэнергии, то это будет достаточно экономичная в эксплуатации машина. Более того, Antoine уверен, что рабочая загрузка пилота также не будет особо высокой.

Как утверждают разработчики проекта, такой вертолет должен быть более экологически безопасным, а его воздействие на окружающую среду – минимальным. И это касается не только уменьшения уровня шума. Ресурс аккумуляторных батарей, рассчитанный более чем на 350 летных часов, позволит сэкономить 17000 литров (приблизительно 4500 галлонов) топлива.

Было принято решение использовать проверенные, хорошо зарекомендовавшие себя литий-ионные аккумуляторы. Однако, Антуан выражает надежду, что будущее - за новыми, перспективными технологиями, в частности за литий-серными аккумуляторами, которые являются не только более энергоемкими, но и позволят повысить безопасность.

В отличии от двигателя внутреннего сгорания, параметры работы электродвигателя не зависят от температуры или высоты. Тем не менее, низкие температуры сказываются на начальной стадии работы аккумулятора. Но сторонники проекта Volta утверждают, что это не проблема для Enac.

Основная задача Антуана – это найти партнера (по возможности крупного производителя), который бы профинансировал программу дальнейших разработок, направленных на создание двухместной модификации. По его мнению, такие вертолеты были бы очень востребованы в летных школах. Антуан подчеркнул, что двухместный электро-вертолет идеально подошел бы для первых 10-15 часов подготовки пилотов.

Ориентировочная продолжительность крейсерского полета - 55 минут, в режиме висения – 45 минут. Приборная доска, может быть аналогично панели, используемой на другой модели вертолета.

Для финансирования демонстрационного образца, Антуан со своим напарником создали компанию, которую назвали Aquinea. Она не имеет никакого отношения к авиакосмической промышленности. Тем не менее, получаемая от ее деятельности прибыль, идет на инвестирование проекта Volta.

Справедливости ради, следует упомянуть еще о двух (дошедших за последние несколько лет до стадии летных испытаний) проектов электро-вертолетов. Немецкая компания Volocopter тестирует модель с несколькими несущими винтами. Однако Аантуан не считает данную разработку особо перспективной, поскольку такая конструкция не допускает авторотацию.

В 2011 году, находящаяся в г. Экс-ан-Прованс (Франция) и специализирующаяся в области моторных видов спорта компания Solution F совместно с инженером Pascal Chrétien наглядно продемонстрировали 6-минутное висение, созданной Паскалем Кретьеном модели электрического вертолета с нестандартным управлением и двумя соосными несущими винтами.

Volta - это классический вертолет с силовой установкой поршневого типа. Конструкция такая же, как и у французского ультра-легкого одноместного вертолета, выпускаемого компанией Microcopter. Антуан спроектировал свой летательный аппарат еще будучи студентом, в 1990 году. Первый полет состоялся в 2004. Но из-за отсутствия стабильности в работе двухтактного двигателя дальнейшее развитие проекта пришлось притормозить.

Спустя какое-то время Антуан начинает понимать, что последние достижения в области электроэнергетике можно использовать в качестве подходящей (пусть пока и не оптимальной) платформы для установки электродвигателя, аккумуляторов и сопутствующих систем. Во Франции были найдены и партнеры, занимающиеся поставкой комплектующих деталей.

Компания Tier 1 Engineering во вторник, 13 сентября впервые подняла в воздух на висении вертолет с электрическим двигателем. Уже на следующий день, 14 сентября, совершены перемещения, а через неделю, в среду, 21 сентября, выполнен первый горизонтальный полет длительностью 5 минут на высоте 400 футов и скоростью 80 узлов. Платформой для программы полностью электрического вертолета стал Robinson R44, а пилотировал его капитан Рик Вебб шеф-пилот компании OC Helicopters.

Все полеты были выполнены на базе ВВС США в Лос-Аламосе под специальным сертификатом летной годности в экспериментальной категории, выданным филиалом FAA Лос-Анджелеса. Компания Tier 1 Engineering работает над данным проектом по контракту с Lung Biotechnology PBC для разработки полуавтономного вертолета на электротяге для доставки органов (EPSAROD).

«Я очень рад достичь этого исторического прорыва в авиации», - говорит Глен Дромгул, президент Tier 1 Engineering. «Никогда раньше обычный пилотируемый вертолет не выполнял вертикальный взлет, посадку и горизонтальный полет исключительно при питании от аккумуляторов, и мы очень рады достичь во время нашего первого испытательного полета высоты 400 футов и скорости 80 узлов».

Команда инженеров разработала и интегрировала все вертолетные подсистемы, которые включали литий-полимерные аккумуляторы Brammo массой 1100 фунтов, сдвоенный электромотор и систему управления от Rinehart Motion Systems. В течение исторического пятиминутного полета 21 сентября израсходовано примерно 20% энергии батарей.

Lung Biotechnology PBC намеревается применить технологию EPSAROD для распределения органов для трансплантации в крупных больницах с гораздо меньшим уровнем шума и выбросами углекислого газа, чем в настоящее время.

И небольшое интервью с разработчиками.

Каковы ключевые характеристики электрического вертолета, такие как вес, системы питания и управления?
Вертолет имеет взлетный вес 2500 фунтов и вес пустого 1250 фунтов. Блок из 11 модулей батарей Brammo весом 1100 фунтов полностью обеспечивает вертолет энергией. Управление полетом и трансмиссией Robinson R44 не изменялись, хотя на цифровой дисплей кабины была добавлена информация для управления пилотами крутящим моментом и мощностью, а также для регистрации данных.

Какая дальность полета электрического вертолета?
Дальность вертолета, построенного для проверки концепции, протестированного 21 сентября, оценивается в 20 минут или около 30 морских миль. Мы ожидаем, что характеристики улучшиться при применении батарей с более высокой плотностью энергии, более эффективной электрической системы привода, и в конечном счете за счет улучшения аэродинамики планера.

Участвовали ли в проекте Robinson Helicopters или другие компании?
Robinson Helicopters в проекте не принимал никакого участия, мы просто приобрели подержанный R44. Партнерами по разработке и дизайну в рамках проекта были Rinehart Motion Systems и Brammo Power. Летчика-испытателя предоставила OC Helicopters, а Lung Biotechnology PBC стала спонсором проекта.

Правительство США или военные участвуют в программе?
Нет, ни правительство США ни военные не принимали участие в программе, кроме предоставления разрешения на проведение испытательных полетов на базе в Лос-Аламосе.

Сколько человек участвовало в разработке проекта?
9 человек.

Сколько времени потребовалось, чтобы спроектировать, построить и установить электрическую силовую установку на вертолете?
6 месяцев. Работы начались в январе 2016 года, а монтаж был завершен в июле 2016 года.

Что было самой большой проблемой?
Поиск проектного решения в пределах сертифицированной взлетной массы 2500 фунтов.

Какие изменения были внесены в вертолет?
Мы демонтировали двигатель внутреннего сгорания Lycoming IO-540, установили крепления для электродвигателей и редуктора для связи с существующей трансмиссией. В трансмиссию и систему управления полетом не вносились никакие изменения. В моторном отсеке установлены контроллеры двигателя и системы охлаждения компонентов электропривода. Модули аккумуляторных батарей упакованы в облегченную композитную консоль, которая крепятся под фюзеляжем.

Можете предоставить более подробную информацию о электромоторах?
Это два трехфазных синхронных двигателя с постоянными магнитами. Двигатели установлены в одном блоке и обеспечивают избыточность в случае выхода из строя одного их них. Силовая установка имеет очень высокий коэффициент отношения мощности к весу, и может монтироваться вручную одним человеком.

Почему был выбран вертолет Robinson R44?
Вертолет R44 имеет тяжелый поршневой двигатель Lycoming весом 500 фунтов. Замена его на электродвигатели весом 100 фунтов дало возможность установить достаточное количество аккумуляторов.

Есть ли другие аналогичные электрические воздушные суда?
Электрический самолет с неподвижным крылом есть, но мы не знаем о еще одном электрическом вертолете в этой весовой категории.

Какова цель электрического вертолета?
Цель состоит в том, чтобы продемонстрировать жизнеспособность электрической силовой установки; определить ключевые области, требующие дальнейшего развития; получить данные о производительности при работе от батарей, работе несущего винта и двигателей, а также проверить наши расчетные характеристики.

Сколько пассажиров он может нести?
Спецификация для миссий EPSAROD подразумевает перевозку двух человек и три органа общей массой 600 фунтов в течение не менее 150 минут, включая 30-минутный запас.

Когда и где вы проведете следующий испытательный полет?
Tier 1 Engineering будет проводить постоянную тестовую программу EPSAROD, которая продлится, по крайней мере, до 2017 года. К этому времени будет спроектирован и построен более совершенный прототип.

Разработок вертолетов на электрической тяге, в последнее время было уже немало. Однако, только E-Volo VC200 может похвастаться несколькими регулярными полетами и стабильностью непосредственно в небе.

E-Volo VC200 способен доставить двух пассажиров на расстояние до ста километров. При этом, высота полета может достигать почти двух километров. Автоматизированная система управления позволяет пилоту не беспокоиться о режимах полета. У электрического вертолета восемнадцать пропеллеров, которые позволяют не только легко взлетать. У двигателей несколько источников питания, а пропеллеры расположены тройками в каждом из шести блоков.