Практически у всех существующих проектов аэротакси есть кое-что общее. Это вращающиеся пропеллеры или винты, вынесенные за пределы фюзеляжа аппарата. Сама машина может быть похожей на большой мультикоптер, либо иметь более футуристический дизайн - но пропеллеры почти всегда присутствуют.
Новый концепт J-2000, разработанный стартапом Jetoptera, переворачивает все с ног на голову. Ведь перед нами первый проект летающего автомобиля, двигательные установки которого работают по принципу безлопастных вентиляторов.
Безлопастной двигатель
В основе J-2000 лежит новая технология безлопастного вентилятора, которая была впервые представлена всего несколько лет назад.
Все началось с того, что в 2009 году английский инженер Джеймс Дайсон представил миру совершенно новый тип вентилятора. Этот вентилятор выглядит как кольцо на подставке. Он не имеет видимых подвижных частей, но при этом из кольца дует сильный поток воздуха. Кажется, что кольцо само, безо всяких видимых причин, засасывает воздух с одной стороны и выдувает с другой.
Секрет кроется в особой форме полого кольца. Если вы разрежете его, то увидите, что в профиль оно не плоское, а имеет форму крыла самолета:
Внутри ножки-подставки, на которой крепится кольцо, находится небольшая турбина, которая всасывает воздух из комнаты. Этот воздух накачивается в кольцо и выдувается через щель в его толстой части. А поскольку кольцо имеет профиль самолетного крыла, то выходящий воздух образует область низкого давления с противоположной стороны. Далее кольцо уже самостоятельно, без помощи двигателя, засасывает воздух из комнаты и выбрасывает его с другой стороны. Это выглядит как магия, но на самом деле все происходит в строгом соответствии с законами аэродинамики.
Самое потрясающее в данной конструкции то, что кольцо перекачивает сквозь себя в 15 раз больше воздуха, чем затягивается маленькой турбиной внутри подставки. Например, турбина всасывает 1 литр воздуха, а кольцо умножает поток и “выдувает” 15 литров. Недаром сам Джеймс Дайсон называет свое детище “умножителем воздуха” (Air Multiplier).
А теперь представьте себе такой же безлопастной вентилятор, но гораздо более мощный. Достаточно мощный, чтобы поднять в воздух тяжелую машину. Именно так работают двигатели J-2000.
Преимущества конструкции
К сожалению, J-2000 не является полностью электрическим. По словам разработчиков, у современных аккумуляторов не хватает плотности энергии, чтобы питать нагнетающие турбины безлопастных двигателей. Машины типа J-2000 смогут перейти на батареи, когда плотность энергии в них достигнет отметки 1500 Вт·ч/кг. Для сравнения, в современных батареях плотность энергии составляет около 260 Вт·ч/кг. Учитывая это, сейчас разработчики вынуждены использовать бензиновые генераторы, которые вырабатывают электричество для турбин.
Но даже в таком виде конструкция имеет массу преимуществ. По словам инженеров Jetoptera, по сравнению с малыми турбореактивными двигателями аналогичной мощности их конструкция выдает на 10% больше тяги и сжигает на 50% меньше топлива. Также безлопастная двигательная установка весит примерно на 30% меньшее, чем традиционные пропеллерные двигатели или турбины.
В подвижности J-2000 не уступает мультикоптерной конструкции. Безлопастные двигатели можно безо всяких проблем наклонять в разные стороны для выполнения маневров или вертикального взлета.
Наконец, сам безлопастный двигатель не обязательно должен быть выполнен в виде кольца. Он может иметь любую форму - прямоугольника, овала и так далее. Важно лишь, чтобы в разрезе имелся все тот же профиль самолетного крыла. А значит, на основе технологии можно создавать по-настоящему огромные коробкообразные двигатели, охватывающие весь корпус аппарата:
Еще одно преимущество - низкий уровень шума. По словам инженеров Jetoptera, безлопастные двигатели - “самый тихий способ движения в небе”. Компания заключила договор Paragrine Systems и уже провела испытания на шум в рамках исследовательского сотрудничества, финансируемого Министерством обороны США. Результаты показали, что громкость двигателя J-2000 на 15 дБ ниже, чем у пропеллера аналогичной мощности.
Летательные аппараты будущего
J-2000 - лишь один из концептов. Он назван по максимальной взлетной массе в 2000 фунтов (907 кг). Jetoptera планирует создать целое семейство аппаратов, использующих двигатели данной конструкции. В него войдут как футуристические скоростные модели, так и аппараты, внешне похожие на обычные самолеты, оснащенные безлопастными двигателями.
А самое потрясающее - речь не идет о голой теории. Машина Jetoptera уже находится на стадии прототипирования. У компании уже имеется рама с несколькими двигателями, которая летает в тестовом режиме:
И тот факт, что проектом уже заинтересовались военные, доказывает, что речь идет о чем-то намного большем, чем простая фантазия. Вполне возможно, именно так будут выглядеть и летать аппараты будущего.
