Тяжелый с очень большими крыльями: каким будет электросамолет
Пока автопроизводители запускают новые серии электромобилей, авиаконцерны только подступают к электрификации отрасли. Первые самолеты на электричестве могут преодолевать только относительно небольшие расстояния, при этом батареи питания остаются слишком тяжелыми для среднемагистральных и дальнемагистральных самолетов. В такой ситуации выходом могут стать гибриды — именно так в свое время началось развитие рынка электрокаров.
Первые примеры
«Авиация действительно сложна для декарбонизации. Вы никогда не увидите Boeing-737 на электрических батареях, просто потому что батареи слишком тяжелые для этого», — сказала директор инициативы по энергобезопасности и климату в Брукгингском институте Саманта Гросс. Поэтому отрасль работает над запуском целого ряда зеленых энергетических решений, включая устойчивое топливо (SAF — sustainable avia fuel) для крупных дальнемагистральных самолетов. На сегодняшний день несколько стартапов в Северной Америке сделали шаги к электрификации воздушных перевозок. И их инициативы привлекают инвестиции от производителей, авиакомпаний и автомобильных гигантов.
Несколько лет назад United Airlines заключила соглашение на $1 млрд с компанией Archer Aviation (ACHR) о покупке до 200 вертикальных взлетно-посадочных аппаратов, или eVTOL. Перед сделкой с United, стартап сотрудничал с европейским автопроизводителем Stellantis (STLA). «На примере электромобилей видно, что возможность производить самолеты в больших объемах, вероятно, является главным фактором нашего будущего успеха наряду с разработкой и сертификацией самолетов», — сказал основатель Archer Aviation Адам Голдштейн. Аппараты eVTOL от стартапа Archer могут преодолевать до 100 миль на одном заряде, что означает перелет туда и обратно из аэропорта JFK в центр Нью-Йорка. Компания уже доставила один из своих самолетов в ВВС США для тестирования. Федеральная администрация авиации США до сих пор не полностью сертифицировала коммерческое использование электрических самолетов в Соединенных Штатах, но Archer надеется на их коммерческий запуск в 2025 году.
На Международном авиасалоне в Париже в июне 2023 года был представлен прототип Generation 6 от Wisk Aero, электрического автономного воздушного такси. По данным компании, ее целью является обеспечение доступности услуги для всех. Пока не ясно, когда Generation 6 получит сертификацию на коммерческий полет, но компания уже провела примерно 1 700 испытательных полетов на различных поколениях самолета.
Еще один пример — британский Velis Electro, один из немногих электрических самолетов, находящихся в эксплуатации на сегодняшний день. Из 19 тыс. частных самолетов, зарегистрированных в Великобритании, всего 10 — электрические, по данным Aerovolt. Velis Electro с двигателем мощностью 20 кВт можно зарядить за 30 минут, но он способен пролететь всего около 120 км. Шесть зарядных станций Aerovolt недавно появились в приложении сети Electroverse EV от Octopus Energy, которое позволяет владельцам электромобилей находить доступные зарядные точки.
Ставка на гибриды
Точно так же, как гибридные автомобили стали промежуточным шагом к электромобилям, авиационная промышленность переходит на электричество поэтапно. Одним из примеров является канадская компания Horizon Aircraft (HOVR), которая в настоящее время работает над гибридным eVTOL, первоначально предназначенным для использования чрезвычайных ситуациях, таких как транспортировка в больницы. «Когда вы сжигаете меньше топлива на единицу мили, вы не только экономите себе расходы, но и, с точки зрения устойчивой авиации, производите меньше углеводородов», — говорит сооснователь и генеральный директор Horizon Aircraft Брэндон Робинсон.
Поскольку вес батареи является основным ограничением для дальнемагистральных полетов, в настоящее время индустрия зачастую обращается не к электрификации таких лайнеров, к чистому авиационному топливу для крупных самолетов. Так, Virgin Atlantic сделала прорыв в 2023 году, совершив первый трансатлантический полет из Лондона в Нью-Йорк с использованием 100% устойчивого авиационного топлива (SAF), не производимого из нефти.
Международная организация гражданской авиации ООН планирует увеличить долю SAF текущего уровня менее 1% до 5% к 2030 году. Единый стандарт для SAF во всем мире помог бы ускорить путь к устойчивости, считает вице-президент по энергии и инновациям в Университете Хьюстона Раманан Кришнамурти. «Цена — самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся сегодня. Вторая проблема в том, чтобы иметь одинаковое качество устойчивого авиационного топлива по всему миру», — считает он.
На длинной дистанции
Электрические самолеты на батареях, находящиеся в стадии разработки, также относительно небольшие, однако голландский стартап под названием Elysian в настоящее время работает над 90-местным самолетом, который сможет преодолеть почти 500 миль на одной зарядке. Один из сооснователей Elysian, авиационный инженер Роб Воллесвинкель, посмотрел на старые конструкции самолетов в поисках вдохновения, а затем начал работать с исследователями в Техническом университете Дельфта, чтобы рассчитать потенциал нового подхода к электрическим самолетам.
«Мы поняли, что в некоторых старых дизайнерских книгах фактически можно найти информацию, которая никогда не применялась к самолетам на батарейках», — говорит де Врис. Концептуальный дизайн стартапа был вдохновлен более старыми, крупными самолетами, которые были разработаны для преодоления очень больших расстояний и перевозки большого количества топлива.
Дизайн нового самолета имеет широкие крылья и меньший фюзеляж, чем типичный самолет, что помогает улучшить аэродинамику. Более того, крылья такого самолета настолько большие, что концы разработаны для складывания. «Батареи размещаются на крыльях, используя лишнее пространство, и делают самолет легче. Расположение тяжелых батарей на крыльях вместо основного корпуса очень выгодно с точки зрения структурного взгляда», — говорит де Врис. Вес равномерно распределен по крыльям и не обременяет фюзеляж. В стандартном рейсе самолет может пролететь 800 километров, или 497 миль, только на батареях.
Электрические самолеты такого размера могли бы заменить большое количество коммерческих рейсов. «Примерно половина рейсов в мире находится на расстоянии менее 1 000 километров (621 миля). Это составляет примерно пятую часть всех выбросов CO2 в авиации. С самолетом без выбросов вы уже можете решить значительную часть общей проблемы», — говорит главный коммерческий директор Elysian Дэниэл Розен Якобсон. Новый самолет от Elysian разработан для конкуренции с другими самолетами, которые летают примерно 500 миль, например, серией Boeing 737 MAX или Airbus A320. «Мы считаем, что к 2033 году мы сможем предложить самолет, который сможет конкурировать по стоимости, чтобы он действительно был хорошим экономическим решением для авиакомпаний, а не просто устойчивым», — говорит Якобсон.
