هواپیمای eVTOL: آینده جابه‌جایی هوایی شهری

eVTOL — مخفف برخاست و فرود عمودی برقی — یکی از هیجان‌انگیزترین پیشرفت‌ها در حمل‌ونقل مدرن را نشان می‌دهد. این هواپیماهای برقی، برقی‌سازی، کنترل خودکار، و توانایی برخاستن و فرود آمدن به‌صورت عمودی را با هم ترکیب می‌کنند و نیاز به باند یا زیرساخت سنتی را از میان برمی‌دارند. به لطف کارایی، عملکرد تقریباً بی‌صدا، و ردپای حداقلی، وسایل نقلیه eVTOL می‌توانند سفرهای روزمره را دگرگون کنند. همان‌طور که Rajeev Lalwani، تحلیلگر ارشد هوانوردی در Morgan Stanley، گفت: این بازار «می‌تواند افزوده‌ای فوق‌العاده niche به زیرساخت حمل‌ونقل موجود باشد» — هرچند ظرفیت آن بسیار فراتر از این است. در این مقاله، مزیت‌های کلیدی، چالش‌ها، و پروژه‌های پیشرو eVTOL را بررسی می‌کنیم که آینده جابه‌جایی هوایی را شکل می‌دهند.

مزیت‌ها و چالش‌های کلیدی فناوری eVTOL

برخلاف هواپیماهای متعارف، وسایل نقلیه eVTOL برای سفر شهری شخصی و نقطه‌به‌نقطه طراحی شده‌اند. کارشناسان اغلب هیجان کنونی پیرامون خودروهای پرنده eVTOL را با لحظه‌های شاخص تاریخ حمل‌ونقل مقایسه می‌کنند — تولد صنعت هوانوردی پس از نخستین پرواز برادران Wright، یا رشد خودرو با Ford Model T. این وعده قانع‌کننده است: بدون فرودگاه، بدون ترافیک، بدون نیاز به خلبان حرفه‌ای.

وسایل نقلیه eVTOL در مقایسه با هواپیماهای سنتی و حمل‌ونقل زمینی، مجموعه‌ای از مزایا ارائه می‌دهند:

• پیشرانش 100% برقی — انتشار آلاینده و هزینه‌های عملیاتی کمتر در مقایسه با هواپیماهای سوختی
• برخاست و فرود عمودی — نیازی به باند نیست، مناسب برای پشت‌بام‌های شهری و سکوی‌های کوچک فرود
• کاهش آلودگی صوتی — بسیار آرام‌تر از بالگردها، بنابراین در محیط‌های متراکم شهری قابل استفاده‌اند
• عملکرد خودران یا نیمه‌خودران — رایانه‌های پیشرفته onboard می‌توانند نیاز به خلبان آموزش‌دیده را کاهش دهند یا حذف کنند
• ایمنی بهبودیافته — سامانه‌های محرک برقی توزیع‌شده، برخلاف بالگردهای تک‌موتوره، افزونگی فراهم می‌کنند

با این حال، پیش از آنکه هواپیماهای eVTOL به یک شیوه رایج حمل‌ونقل تبدیل شوند، موانع مهمی باقی مانده است. همان‌طور که Sanjiv Singh، استاد Robotics Institute در Carnegie Mellon University و هم‌بنیان‌گذار Near Earth Autonomy، توضیح داد:

«اگر ‘خودروهای پرنده’ $10 million قیمت داشته باشند، هیچ‌کس آن‌ها را نمی‌خرد. اگر پنج دقیقه پرواز کنند، هیچ‌کس آن‌ها را نمی‌خرد. اگر گهگاه از آسمان سقوط کنند، باز هم هیچ‌کس آن‌ها را نمی‌خرد.»

فوری‌ترین چالش‌هایی که صنعت eVTOL با آن‌ها روبه‌رو است عبارت‌اند از:

• ظرفیت باتری و چگالی انرژی — فناوری فعلی باتری، برد و مدت پرواز را محدود می‌کند
• مدیریت ترافیک هوایی — حریم هوایی شهری به چارچوب‌های مقرراتی و زیرساخت دیجیتال کاملاً جدید نیاز خواهد داشت
• گواهی‌گیری و استانداردهای ایمنی — نهادهای هوانوردی در سراسر جهان هنوز در حال تدوین قوانین ویژه eVTOL هستند
• پذیرش عمومی — پذیرش گسترده به ایجاد اعتماد به سفر هوایی خودران وابسته است
• زیرساخت زمینی — vertiports، ایستگاه‌های شارژ، و تأسیسات نگهداری باید از صفر ساخته شوند

با وجود این موانع، بازیگران کلیدی صنعت مانند Lilium (Germany)، Joby Aviation (California)، و Wisk — یک سرمایه‌گذاری مشترک میان Boeing Co. و Kitty Hawk Corp. — فعالانه برنامه‌های eVTOL خود را پیش می‌برند. Sebastian Thrun، CEO پیشین Kitty Hawk، یادآور شد که اگرچه هواپیماها، تلفن‌های همراه، و خودروهای خودران همگی برای پذیرش گسترده زمان بردند، «برای خودروهای دارای eVTOL، فاصله زمانی میان فناوری و پذیرش اجتماعی می‌تواند سریع‌تر و کوتاه‌تر باشد.»

eVTOL در ژاپن: نقطه عطف SD-03 شرکت SkyDrive

ژاپن در صف نخست نمایش‌های عمومی eVTOL بوده است. در اوت 2020، SkyDrive Inc. — یکی از توسعه‌دهندگان پیشرو جابه‌جایی هوایی شهری در جهان — نخستین نمایش پرواز عمومی eVTOL را در این کشور انجام داد. مدل SD-03 آن‌ها، یک وسیله جمع‌وجور شبیه موتورسیکلتی براق با ملخ‌ها، درون یک محدوده آزمایشی شبکه‌بندی‌شده ایمن، به مدت چهار دقیقه در ارتفاع 1–2 متر بالاتر از زمین معلق ماند.

چشم‌انداز بلندمدت SkyDrive بلندپروازانه است. تا 2050، این شرکت قصد دارد هر ساکن یا بازدیدکننده Tokyo را قادر کند میان 23 شهرداری شهر، از راه هوا، در کمتر از ده دقیقه سفر کند. موارد استفاده برنامه‌ریزی‌شده فراتر از رفت‌وآمد شهری است و شامل موارد زیر می‌شود:

• حمل‌ونقل مسافر در مناطق کوهستانی و دورافتاده
• اتصال به جزایر دورافتاده با زیرساخت زمینی محدود
• تخلیه اضطراری هنگام بلایای طبیعی و بحران‌های دیگر

اهمیت تجاری بسیار عظیم است. طبق مطالعه Morgan Stanley، تقاضای جهانی برای حمل‌ونقل eVTOL می‌تواند به $1.5 تریلیون تا 2040 برسد — رقمی که نشان می‌دهد چرا غول‌های هوافضا و استارتاپ‌ها همگی برای تصاحب این بازار نوظهور رقابت می‌کنند.

Pipistrel Aircraft: پیشگام eVTOL اسلوونی

سازنده اسلوونیایی Pipistrel Aircraft یکی از باسابقه‌ترین شرکت‌های هوانوردی برقی در اروپا و شریک کلیدی برنامه جابه‌جایی هوایی شهری Elevate شرکت Uber است. مفهوم eVTOL شرکت Pipistrel بر پایه کاربردپذیری و مقیاس‌پذیری ساخته شده و شامل موارد زیر است:

• ظرفیت نشستن برای 2 تا 6 مسافر
• سامانه‌های یکپارچه برخاست و فرود عمودی که برای کاهش هزینه‌های عملیاتی طراحی شده‌اند
• بال‌های آیرودینامیک با کارایی بالا برای پرواز کروز کارآمد
• انطباق کامل با مفهوم eVTOL — آرام‌تر، ایمن‌تر، و سازگارتر با محیط زیست از بالگردها

Ivo Boscarol، بنیان‌گذار و CEO شرکت Pipistrel، فلسفه شرکت را روشن توصیف کرد: «Pipistrel تلاش نمی‌کند با افزودن موتورهای جدید به یک بالگرد، آن را دوباره اختراع کند. در عوض، ما راه‌حل‌های ویژه برخاست عمودی با مقیاس‌پذیری داخلی برای هواپیماهایی با ظرفیت دو تا شش نفر ارائه می‌کنیم. ترکیب یک سامانه یکپارچه برخاست عمودی نوآورانه، بی‌صدا و کارآمدتر با عملکرد بالای بال‌های آیرودینامیک در کلاس جدید eVTOL، هزینه عملیات را کاهش خواهد داد و این مزیتی روشن برای مسافران UBER Elevate خواهد بود.»

Mark Moore، مدیر فنی UBER Elevate Vehicle Systems، از Pipistrel به‌عنوان «یکی از پیشگامان توسعه هواپیماهای برقی» تقدیر کرد و برجسته ساخت که مفهوم eVTOL آن‌ها چگونه صنعت را به نسل جدیدی از هواپیماها با کشش برقی توزیع‌شده نزدیک‌تر می‌کند.

AeroMobil 3.0: چشم‌انداز خودروی پرنده اسلواکی

اسلواکی نیز با AeroMobil 3.0 در عرصه خودروهای پرنده نشان خود را گذاشته است — وسیله‌ای قانونی برای جاده که به یک هواپیمای سبک تبدیل می‌شود. AeroMobil 3.0 که هم برای رانندگی راحت زمینی و هم برای سفر هوایی طراحی شده، درست پیش از برخاست بال‌های خود را از دو طرف وسیله باز می‌کند. مشخصات کلیدی عبارت‌اند از:

• سوخت: بنزین معمولی
• ظرفیت: دو صندلی (خلبان و مسافر)
• بیشینه سرعت هوایی: تقریباً 200 km/h
• برد: تا 700 km بدون سوخت‌گیری
• بدنه: مواد کامپوزیتی سبک برای عملکرد آیرودینامیک
• برخاست: به باند نیاز دارد — توانایی برخاست عمودی ندارد
• مجوز لازم: مجوز خلبانی در حال حاضر الزامی است

قیمت AeroMobil قابل مقایسه با یک خودروی اسپرت رده‌بالا همراه با یک هواپیمای سبک است و آن را بیشتر برای علاقه‌مندان قابل دسترس می‌کند تا بازار انبوه. ممکن است در نسخه‌های آینده یک سامانه خلبان خودکار اضافه شود.

Terrafugia TF-X و Transition: خودروهای پرنده نیمه‌خودران آمریکا

شرکت آمریکایی Terrafugia دو مفهوم متمایز خودروی پرنده را برای بخش‌های مختلف بازار توسعه داده است. مدل شاخص آن‌ها، Terrafugia TF-X، به‌عنوان نخستین خودروی پرنده هیبریدی نیمه‌خودران جهان جایگاه‌یابی شده است — به اندازه‌ای جمع‌وجور که در یک گاراژ استاندارد جا می‌شود. ویژگی‌های کلیدی شامل موارد زیر است:

• ظرفیت: چهار مسافر
• برد: تا 800 km با یک بار شارژ/مخزن
• پیشرانش: موتورهای برقی برای بالابر عمودی؛ توربین گازی برای پرواز رو به جلو
• برخاست: کاملاً عمودی — نیازی به باند نیست
• قیمت: تقریباً $300,000

TF-X طوری طراحی شده که با حداقل مهارت خلبانی قابل بهره‌برداری باشد. مسافران فقط مقصد را تعیین می‌کنند و رایانه داخل وسیله بقیه کار را انجام می‌دهد. سامانه رایانه‌ای TF-X همچنین:

• مقدار بهینه انرژی و سوخت برای سفر را محاسبه می‌کند
• شرایط آب‌وهوا و ویژگی‌های زمین را در طول مسیر ارزیابی می‌کند
• موانع را به‌صورت خودکار تشخیص می‌دهد و از آن‌ها دوری می‌کند
• در صورت نیاز، فرودهای اضطراری را مستقل انجام می‌دهد
• با کنترل‌کنندگان ترافیک هوایی ارتباط برقرار می‌کند و وضعیت داخل وسیله را در زمان واقعی گزارش می‌دهد

در صورت وقوع اضطرار غیرقابل حل در حریم هوایی یا سناریوی فرود سخت، رایانه TF-X از مسافران می‌خواهد سامانه‌های چتر نجات داخل وسیله را فعال کنند — که به‌صورت استاندارد در پیکربندی پایه وسیله گنجانده شده‌اند.

برای کسانی که به دنبال نقطه ورود مقرون‌به‌صرفه‌تری هستند، Terrafugia همچنین Terrafugia Transition را ارائه می‌کند — یک هواپیمای جاده‌رو دوصندلی که در کمتر از یک دقیقه از خودرو به هواپیما تبدیل می‌شود. در مقایسه:

• سرعت: تا 185 km/h در پرواز
• برد: 790 km با بنزین
• گواهی: هم برای جاده‌های عمومی و هم به‌عنوان هواپیمای ورزشی سبک تأیید شده است
• برخاست: به باند صاف تقریباً 500 متری نیاز دارد — بدون قابلیت عمودی

با بلوغ فناوری eVTOL و خودروهای پرنده، چارچوب‌های مقرراتی برای یک کلاس اختصاصی از حمل‌ونقل هوایی ناگزیر از خلبانان خواهند خواست مجوز داشته باشند. اگر مشتاقید جلوتر از روند حرکت کنید، دریافت مجوز رانندگی بین‌المللی یک گام نخست هوشمندانه است — زیرا انتظار می‌رود مزیت در برنامه‌های آینده مجوزدهی خلبانی به کسانی برسد که از قبل مجوز وسیله نقلیه زمینی دارند. وب‌سایت ما این خدمت را ارائه می‌دهد — پردازش مجوز رانندگی بین‌المللی، فقط کافی است یک درخواست بگذارید.