Электро-революция?
Так часто случалось в истории человечества, что с появлением ключевых научных открытий и изобретений, романтики-футурологи очаровывались ими и рисовали удивительные картины будущего, где новые изобретения радикально изменяли образ жизни человечества.
Продолжение. Часть 4-я - ЗДЕСЬ...
После демонстрации шара братьев Монгольфье, небо будущего виделось наполненным воздушными шарами, малыми и огромными как корабли. Люди будут путешествовать куда захотят через океаны и горы, и чуть ли не у каждого уважаемого месье, будет свой персональный небольшой шар, на котором он легко сможет в свободный от забот час посетить дорогого кузена в соседней провинции, дабы "опрокинуть" с ним бокальчик Calvet Classic blanc на фоне пасторальных видов Французской провинции.
Первые электродвигатели появились немногим позже Монгольфьеров, благодаря таким известным учёным, как Алессандро Вольта, Майкл Фарадей, Андре Мари Ампер. Электромагнетизм будоражил умы изобретателей, рисуя фантастические картины его возможного применения.
В 1834 году немецкий и русский физик, академик Императорской Санкт-Петербургской Академии Наук, Борис Семенович Якоби, изобрел первый в мире электромотор. А в 1839 Якоби построил лодку с электромотором мощностью в одну лошадиную силу, и для демонстрации, в компании из 14-ти человек, проплыл на ней по Неве против течения.
Ученые и инженеры совершенствовали электродвигатели и пытались их устанавливать на различные средства передвижения, автомобили, локомотивы, корабли. Но столкнулись с одной сложной проблемой - отсутствие достаточно мощных мобильных источников электроэнергии.
Если на стационарных механических устройствах (станки, насосы и т.д.) электромоторы нашли свою нишу, то на транспорте электромоторы проиграли лошадям, паровым машинам и двигателям внутреннего сгорания. Чуть позже, с развитием городских электрических сетей, электродвигатели смогли "отвоевать" себе немного места в железнодорожном транспорте.
Первым "летающим" электромотором можно считать двигатель Сименса (совпадение с компанией Siemens не случайно), установленный на дирижабле Тиссандье.
8 октября 1883 года дирижабль совершил свой первый полёт. Электромотор, питающийся от 24х батарей, развивал мощность 1,5 л.с. и разгонял дирижабль аж до 10км/ч. Сложно считать это полноценным полётом, так как этой мощности было недостаточно для полёта даже против лёгкого ветерка. А масса двигателя и батарей отнимали приличную часть грузоподъёмности дирижабля. Через год появился более резвый электрический дирижабль, но и он не смог конкурировать с аппаратами на двигателях внутреннего сгорания. И это летательные аппараты, для которых почти не требуется затрат энергии на создание подъемной силы. Пройдет более 100 лет, прежде чем электромоторы смогут стать основным двигателем летательного аппарата тяжелее воздуха.
Для реализации этой идеи требуется решить целый ряд сложных технических проблем.
- Электромоторы должны быть мощными и легкими.
- Мощные электромоторы потребляют много энергии, и для управления "поТоками" электрической энергии требуются столь же мощные и лёгкие электронные системы.
- Для питания мощных электромоторов требуются мощные источники энергии, аккумуляторы достаточной ёмкости.
Возможно сейчас наступило то время, когда удалось подобраться к решению этих научных и технических задач. Изобретение "неодимовых" магнитов в 1983 году, позволило создать мощные и лёгкие электродвигатели постоянного тока. Развитие силовой полупроводниковой электроники позволило создавать системы управления мощными электромоторами. И наконец, изобретение аккумуляторных батарей на основе ионов лития, не только произвело революцию в области портативной электроники, но и возможно совершит революцию в области транспорта.
Сейчас множество новостей в области науки и техники посвящены новым экологичным видам транспорта. Уже можно приобрести несколько марок электромобилей, для них построены специальные зарядные станции, по Москве ходят электробусы. Анонсированы несколько видов городского летающего электрического транспорта, и даже прошли первые презентации и полёты электрического беспилотного аэротакси.
И пока крупные корпорации "пробуют на зуб" новые технологии, давайте посмотрим, что там творилось и творится на заднем дворе романтиков-энтузиастов.
Начиналось всё конечно с небольших авиамоделей, энтузиасты сначала опробовали электрическую тягу на моделях классических самолетов и вертолётов. А с появлением литий-ионных батарей и электронных систем управления электромоторами, получили большую популярность разные "коптеры". Это, как правило, простые платформы из скреплённых вместе перекладин, на концах которых установлены двигатели с винтами, создающими подъемную силу. Если на "коптер" установлено четыре мотора, то его называют КВАДРОкоптером, от латинского quadro - квадрат/четырёхугольник, если моторов шесть, то ГЕКСОкоптер и так далее.
Ну с моделями всё понятно, а что с пилотируемыми летательными аппаратами? Самая простая идея - взять уже существующий летательный аппарат и вместо двигателя внутреннего сгорания приспособить электромотор с аккумуляторными батареями. Например, очень популярный ультра-малый самолёт французского инженера Мишеля Коломбана Cri-Cri, был модифицирован под электромоторы.
Еще один вариант Cri-Cri, у же с двумя электромоторами, даже установил рекорд скорости для электрических самолётов 262 км/ч.
Отечественные конструкторы тоже экспериментируют с электрической тягой. Например проводились испытания по "электро-моторизации" отечественного лёгкого планера AC-4-115.
Создать полностью электрический маленький вертолёт удалось Ново-Зеландскому изобретателю Оскару Стилау. Свой электрический вертолёт он создал на базе микровертолёта Mosquito. Первые испытания показали, что очень много энергии тратится на работу хвостового винта. И Оскар решил заменить его на несколько моторов с винтами от квадрокоптера, что положительно сказалось на эффективности.
Возможно, использование соосной схемы было бы ещё более эффективным, но этими технологиями обладают в основном наши отечественные конструкторы. 🙂
Мои любимые парапланы тоже не остались без электрификации 🙂. И, в виду доступности данного вида летательного средства для множества энтузиастов, "букет" электромоторных установок для параплана почти невозможно охватить в рамках одной статьи. Создаются силовые установки для парящих полетов со складными винтами (взлётные) и для круизных полётов, установки кустарного изготовления и серийные варианты.
Следующий вид электрических пилотируемых летательных аппаратов не нуждаются в крыльях. Электромоторы стали настолько мощными, а системы управления ими настолько совершенными, что теперь появилась возможность создавать подъемную силу непосредственно воздушными винтами установленными на электромоторы. По сути, это "коптеры" на борту которых находится пилот. Весь "зоопарк" этих летательных аппаратов в основном отличается только количеством моторов и каким образом пилот "прикреплён" к коптеру.
Hoverbike S3 от Отечественных разработчиков, "летающий мотоцикл".
Jetson ONE от Шведской компании Jetson, летающий "багги" уже доступен к заказу за 92000 долларов, и очередь расписана до конца 2023 года.
CopterPack от Австралийских изобретателей предлагает концепцию ранцевого вертолёта. Правда видео первого полёта очень похоже на фейк, слишком уж управление роторами винтов не соответствует такому плавному полёту. Да и никакой разлетающейся пыли под винтами и колышущейся травы не видно, а оно там должно быть и очень прилично.
Omni Hoverboard вариант электрической летающей доски от Канадского изобретателя.
ZEVA Aero персональная "летающая тарелка" от американских разработчиков пока проходит первые испытательные полёты.
И еще много-много различных летающих разработок на электромоторах сейчас появляется по всему миру. Пока, из-за ограниченных возможностей аккумуляторных батарей, большинство из этих летательных аппаратов могут находится в воздухе не более 30 минут. Но поиск и разработка новых источников энергии не прекращается. Возможно нас ожидает новое удивительное электрическое будущее 🙂.