Fljúgandi bílar yfirtaka borgirnar 

Japanskt fyrirtæki boðar nýja hugmynd um fljúgandi farartæki til einkanota sem er við það að öðlast viðurkenningu. En það er einkum ein hindrun sem stendur í vegi þess að fljúgandi bílar geti yfirtekið loftrýmið yfir götunum.

BIRT: 14/12/2022

LESTÍMI:

7 mínútur

Það er árla morguns á annasömum vegi. Þú hlustar makindalega á hljóðin frá bílflautunum þegar að óþolinmóðir ökumenn sitja kyrfilega fastir í umferðarteppu.

 

Skilaboð birtast nú á skjánum fyrir framan þig: 

 

„Vilt þú skipta yfir í flug?“ 

 

Þú ýtir á „Já“ og allt í einu lyfta fjórir rafknúnir mótorar bílnum í loftið. Þú svífur nú auðveldlega yfir umferðarteppunni og nokkrum mínútum síðar lendir þú á svonefnt vertiport – lendingarsvæði fyrir fljúgandi bíla – og nærð tímanlega í vinnuna. 

 

Draumurinn um fljúgandi bíla hefur verið til eins lengi og venjulegar flugvélar og kemur reglulega fyrir í ótal vísindaskáldsögumyndum. En nú eru fleiri fyrirtæki farin fyrir alvöru í gang með að vinna við að gera þessa drauma að raunveruleika. 

Okkur hefur dreymt um fljúgandi bíl í 150 ár

Meira eða minna vonlausar hugmyndir og tilraunir verkfræðinga í gegnum tíðina hafa leitt okkur fram að fljúgandi einkabílum nútímans. 

 

1842 : Kerra átti að fljúga á gufu

Fljúgandi gufuknúin kerra með 43 metra vænghaf sem tók á loft á rampa – þannig hljómaði hugmyndin að baki Henson Areal Steam Carriage sem hlaut einkaleyfi árið 1842. Aldrei tókst samt að koma maskínunni á loft.

1917 : Bílaflugvél Curtiss flaug næstum því

Curtiss Autoplane er talin fyrsta eiginlega tilraunin til að samþætta flugvél og bíl. Autoplane gat tekið á loft frá jörðu en hin 8,2 metra langa bílaflugvél fékk þó aldrei almennilega loft undir vængina.

1937 : Enginn vildi kaupa Airobile

Waterman Airobile gat í reynd flogið sem sannaðist í fyrsta sinn árið 1937. Fimm strokka mótor með 100 hestöflum kom Airobile í loftið en vegna afar takmarkaðrar eftirspurnar voru einungis fáein eintök framleidd.

2021 : SkyDrive sækir um leyfi

Japanska fyrirtækið SkyDrive fékk þann 29. október 2021 grænt ljós á að hefja takmarkað flugpróf sem á að tryggja að fljúgandi bíll fyrirtækisins með átta hreyfla standist kröfur yfirvalda varðandi öryggi og umhverfi.

Árið 2021 fékk fljúgandi bíllinn SkyDrive grænt ljós að ná tilteknum áfanga sem japönsk flugumferðarlög setja. Slík viðurkenning er fyrsta skrefið á leiðinni að því að fá flugfarartæki viðurkennt til að vera á lofti á löglegan og öruggan máta. 

 

Fljúgandi bílar eru af margvíslegu tagi – sumir geta meira að segja ekið úti á vegum eins og margir ímynda sér að fljúgandi bílar eiga að geta gert en lang flestir þeirra minna á flugvélar með marga hreyfla á vængjunum eða ofvaxna dróna. 

 

En óháð útliti þeirra eru farartækin nærri því að leysa úr læðingi nýjan ferðamáta sem kann að ráða bug á vandamálum stórborga varðandi langar bílaraðir, hávaða og mengun. En fyrst þarf að sigrast á fjölmörgum hindrunum. 

 

Rafmótorar koma bílnum á loft

Með átta rafmótora og stjórnklefa í miðjunni minnir fljúgandi bíll SkyDrive mest á ofvaxinn leikfangadróna. 

 

Rafknúinn fljúgandi bíll kallast á fagmálinu eVTOL (Electric Vertical Takeoff and Landing) sem táknar rafknúið farartæki til einkanota sem getur bæði tekið á loft og lent lóðrétt. 

SkyDrive á að yfirtaka loftin árið 2025 

SkyDrive SD-03 er svokallað eVTOL – fljúgandi rafknúið farartæki sem getur tekið á loft og lent lóðrétt. Ráðgert er að þessi fljúgandi bíll muni svífa yfir götum Japans frá 2025. 

1. Hámarks hraðinn er 50 km/klst.

Litíum-jóna rafhlaða knýr rafmótora sem veita milli 5 – 10 mínútna flugtíma á um 50 km/klst. Í frumgerðinni er aðeins pláss fyrir einn mann en árið 2025 kemur væntanlega tveggja manna gerð farartækisins sem getur flogið í allt að hálfa klukkustund. 

2. SkyDrive tekst á loft og lendir lóðrétt

Lendingarstellið minnir á þyrlu þegar farartækið tekur á loft og lendir lóðrétt. Farartækið getur náð mestri hæð í 150 metrum en næsta gerð sem kemur á markað 2025 á að geta flogið á 100 km/klst. í allt að 500 metra hæð. 

3. Átta hreyflar tryggja öryggi 

SkyDrive er með alls 8 hreyfla og 8 rafmótora sem nýta sér lögmálið um „distributed electric propolsion“ eða dreifða lyftingu. Það felur í sér að ef einn eða fleiri mótorar bila bæta hinir upp fyrir það og koma farartækinu örugglega aftur niður á jörðina.

Farartæki sem taka á loft og lenda lóðrétt eru ekki ný af nálinni, þar sem bæði þyrlur og herflugvélar Harrier og V-22 Osprey hafa núna marga áratugi að baki.

 

Þessi farartæki tilheyra flokknum VTOL (Vertical takeoff and landing) en hafa ekki viðskeytið e (electric) enda nýta þau ekki rafmagn til að knýja hreyflana. 

 

Einn helsti kosturinn við rafmótora er að þeir eru mjög skilvirkir og geta nýtt allt að 90% af straumnum í rafhlöðu eða efnarafal, t.d. með hreyfli sem snýst.

 

Á sama tíma eru rafhlöður sífellt að verða betri – ekki síst vegna hinna útbreiddu litín-jónarafhlaða sem hafa orðið um 8% skilvirkari á ári hverju síðustu 30 árin. Verkfræðingar vinna einnig að nýjum gerðum rafhlaða sem í staðinn fyrir hið dýra litín nýta brennistein eða loft og gæti margfaldað drægi fljúgandi bíla. 

 

Annar kostur við rafknúin fljúgandi farartæki er sá að rafmagnsmótorinn samanstendur af fáum íhlutum samanborið við brunavélar. Því er hægt að smíða þá í minna rúmtaki sem dregur bæði úr þyngd og vindmótstöðu. 

 

Með því að nota marga minni hreyfla – en þeir eru 8 á SkyDrive – tryggir það að jafnvel þó að einn eða fleiri hreyflar bili geti farartækið samt sem áður lent örugglega, því hinir hreyflarnir geta bætt upp skort á lyftingu. 

 

NASA ruddi brautina


eVTOL-hugmyndin var fyrir alvöru vinsæl árið 2010 þegar NASA kynnti til sögunnar hugmyndina um rafknúnu eins manns flugvélina Puffin sem gat tekið á loft og lent lóðrétt. 

 

Þessi 3,7 metra langa flugvél átti að vera með 4,4 metra vænghaf og drægi sem nam um 80 km og flughraða í kringum 241 km/klst. Þrátt fyrir að Puffin hafi aldrei verið smíðuð í fullum skala fylgdi henni bylgja af nýjum eVTOL-hugmyndum frá m.a. flugvélaframleiðendunum Airbus og Boeing.

 

Það eru nefnilega margir kostir við eVTOL-farartæki samanborið við hefðbundnar flugvélar og bíla. 

Hugmyndaflugvél NASA Puffin var hugsuð sem rafknúin farartæki sem gæti auðveldlega flutt manneskju frá A til B.

Í fyrsta lagi fylgir miklu minni hávaði rafknúnum farartækjum heldur en t.d. þyrlum sem skiptir miklu máli fyrir íbúa þar sem umferðarþungi er mikill í stórborgum og hávaðamengunin oft veruleg.

 

Með þetta í huga vinnur Airbus nú að CityAirbus – fljúgandi strætisvagni sem á að geta lagt að baki 80 km á hraða sem er nærri 120 km/klst. Eitt markmiðið með CityAirbus er að ná niður í 65 dB sem samsvarar hávaðanum á erilsamri götu. 

 

Í öðru lagi er eVTOL ekki eins viðkvæmt fyrir truflunum í umferðinni, t.d. þegar raðir myndast eða vegavinna fer fram.

 

Í San Fransisco nota íbúar að meðaltali um 230 tíma á ári – eða samanlagt 9,5 daga – til að aka til og frá vinnu. Með því að koma hluta af farþegum upp í loftin vonast verkfræðingar til að geta létt á vegakerfinu ásamt lestarferðum og minnkað þannig ferðatímann. 

Að meðaltali eyða íbúar San Francisco 230 klukkustundum til að aka til og frá vinnu á ári.

Í þriðja lagi er eVTOL-hugmyndin hagstæðari fyrir loftslagið heldur en þyrlur og flugvélar, þar sem farartækin eru rétt eins og rafbílar knúin með rafmótorum og litín-jónarafhlöðum í staðinn fyrir flugvélaeldsneyti. 

 

Bílar fljúga milli flugvalla

Um þessar mundir er að finna nokkrar gerðir af eVTOL flugbílum. Ein þeirra eru farþegadrónar eins og SkyDrive sem minna á venjulega dróna og nefnast QuadCopter. Annar flokkur tekur hugtakið „fljúgandi bíll“ alveg bókstaflega.

 

Í þessum flokki er AirCar sem í júní 2021 flaug 35 mínútna langan túr milli flugvalla í Nitra og Bratislava í Slóvakíu. AirCar er með fjögur hjól eins og venjulegir bílar en er auk þess búinn vængjum sem má fella saman og leggja að hliðum bílsins eftir lendingu þannig að bíllinn geti keyrt á venjulegum vélum. 

 

Ferlið að umbreyta AirCar úr bíl í flugvél tekur þrjár mínútur og yfirbygging bílsins er smíðuð með léttri efnablöndu sem ásamt vængjum og stéli á sinn þátt í að skapa lyftingu við flug. 

AirCar er einna líkast hefðbundnum skilningi okkar á fljúgandi bíl. Í júní 2021 flaug AirCar 35 mínútna langt reynsluflug milli slovakísku borganna Nitra og Bratislava.

Ókosturinn við AirCar er þó sá að hann þarf að nota hefðbundna lendingarbraut sem tekur alltof mikið pláss til að hægt sé að koma mörgum slíkum fyrir inni í borgum.

 

Eigi þessi fljúgandi bíll raunverulega að slá í gegn þarf farartækið því að geta bæði tekið á loft og lent lóðrétt. Þetta á að gerast á sérstökum flugvöllum sem nefndir hafa verið „vertiports“ sem verkfræðingar og arkitektar vinna nú að. 

 

Og þá erum við komin að helstu hindrun fljúgandi bíla. Því eigi bílaumferðin að geta flogið í gegnum loftið þurfa að vera til staðar fjölmargir lendingarstaðir sem dreifast yfir alla borgina til þess að áframhaldandi ferðalag á áfangastaðinn verði ekki of langt. 

Fljúgandi bílaumferð verður að virka með því að byggja flugvelli fyrir fljúgandi bíla, svokallaða „vertiports“ í miðjum borgum.

En í stórborgum er lítið um slíkt rými og fermetraverðið hátt. Hugmyndin er því að nýta stór svæði sem þegar er að finna fyrir vertiport – t.d. á þökum stórra bygginga eða á yfirborði fljóta eða vatna.

 

En skortur á lendingarsvæðum er ekki eini vandinn sem verkfræðingar standa frammi fyrir. 

 

Bílar verða sjálffljúgandi

Til þess að tryggja öryggi og minnka hættuna á árekstrum þurfa fljúgandi bílar að geta verið eins sjálffljúgandi og kostur er. 

 

Ásamt öðrum fyrirtækjum hefur GKN Aerospace hafist handa við að rannsaka hvernig myndavélar og skynjarar geti látið ómannaða fljúgandi strætisvagna ferðast örugglega milli staða í borginni – og jafnframt að þeir geti forðast hver annan.

 

SkyBus á með þeim hætti að verða sjálffljúgandi hluti af borgarmyndinni með pláss fyrir allt að 50 farþega. 

Ökumannslausi Skybus hefur pláss fyrir allt að 50 farþega og getur flutt hluta af hefðbundnum rútu- og leigubílaakstri upp í loftið.

Enn önnur áskorun felst í að ökumannslaus tækni þarf nú að taka tillit til nýrrar víddar. Núna geta skynjarar numið hvað er að gerast fyrir framan, aftan og til hliðar við nýjustu bílana en áður en að tæknin verður nothæf fyrir sjálffljúgandi farartæki þarf hún einnig að geta numið hvað gerist fyrir ofan og undir flugbílunum. 

 

Auk þess þurfa yfirvöld að smíða sérstök umferðarlög sem einnig gilda í loftinu yfir götunum, þar sem víða er nú á mörgum stöðum bannað að fljúga yfir borgum vegna m.a. hávaða og öryggismála. 

 

Það er því fyrst þegar búið er að leysa öll þessi vandamál sem við getum lyft okkur upp yfir umferðarteppur gatnanna og þotið í loftinu heim í úthverfin. 

BIRT: 14/12/2022

HÖFUNDUR: MIKKEL MEISTER

HÖFUNDARÉTTUR MYNDA: © Flight magazine 1917. © Polfoto/Ritzau Scanpix. © Waterman. © Bloomberg/Getty Images. © Kazuki Oishi/Sipa USA/Alamy. © NASA. © KleinVision. © Ferrovial. © GKN Aerospace Services Ltd..

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is