Многое из того, что делает Joby Aviation, является секретным, скрытым в долине, окруженной крутыми горами недалеко от Санта-Крус, штат Калифорния. Но, особенно после недавней акции компании на Нью-Йоркской фондовой бирже, раскрывается больше подробностей об электрическом самолете вертикального взлета и посадки Joby (eVTOL), и компания делится большим количеством видеороликов о полетах самолета, включая демонстрации его удивительно низкого уровня шума.
На самом деле, по словам Джоби, основатель которого, Джобен Бевирт, занимается этим с 2009 года, сертификация FAA его четырехместного самолета идет полным ходом и намечена на 2023 год, то есть через пять лет после того, как Джоби подаст заявку на сертификацию типа. Первый соответствующий летательный аппарат Joby находится в стадии строительства, в то время как второй испытательный самолет должен скоро взлететь, если он еще не взлетел. Компания Joby заблокировала сертификационную базу для своего воздушного судна, и оно будет сертифицировано в соответствии с нормативной базой, изложенной в части 23 правил FAA.
Чтобы познакомить Joby eVTOL с различными заинтересованными сторонами и теми, кто может помочь распространить информацию, компания Joby разработала собственный симулятор полета на стационарном оборудовании, один из которых находится в ее офисе по связям с правительством в Вашингтоне, округ Колумбия. Недавно меня пригласили полетать на тренажере, и это был захватывающий опыт, потому что он высветил морские изменения в том, как пилоты будут управлять летательными аппаратами в будущем.
У Джоби нет краткосрочных планов предлагать автономный (непилотируемый) самолет, хотя это может произойти позже. Его нынешняя конструкция будет вмещать четырех пассажиров и управляться квалифицированным коммерческим пилотом, и компания будет эксплуатировать свой самолет в соответствии с частью 135 правил, регулирующих эксплуатацию коммерческих воздушных судов.
РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Симулятор построен так, чтобы выглядеть как кабина реального самолета Joby, и в нем используется программное обеспечение для моделирования X-Plane для визуализации и отображения местности, но все моделирование полета разработано Joby. Конечно, любой может спроектировать самолет дикого вида с использованием настольных симуляторов, но мой опыт показал мне, что инженеры Джоби серьезно относятся к копированию сложной распределенной двигательной установки, которую разработала компания.
Преимущество электрического двигателя заключается в том, что вместо одного или двух пропеллеров, приводимых в движение большими двигателями внутреннего сгорания, несколько меньших электродвигателей, приводящих в движение меньшие пропеллеры, могут быть размещены в оптимальных местах по всему корпусу самолета. Каждый двигатель имеет только одну важную деталь-подшипник плюс пропеллер. Эти электрические силовые установки (EPU) обеспечивают мощность именно там, где и когда это необходимо, предоставляя конструкторам необычайную свободу для создания самолетов, которые могут летать способами, которые многие из нас никогда не представляли.
В случае Джоби есть шесть пропеллеров, которые могут шарнирно соединяться для обеспечения вертикальной или горизонтальной тяги или их комбинации. Каждый пропеллер приводится в движение двумя электродвигателями для резервирования. Если один двигатель выйдет из строя, другой может легко восполнить недостаток. Каждый двигатель подключен к другому батарейному блоку, что исключает единственную точку отказа для этого пропеллера. Все винты наклоняются, что несколько похоже на конвертоплан, но гораздо менее сложно, потому что нет большого турбинного двигателя с сотнями деталей, которые питаются обильными галлонами топлива и вращаются под гидравлическим давлением, создаваемым еще большим количеством движущихся частей, прикрепленных к каждому двигателю.
Конвертоплан, такой как Bell-Boeing V-22 или Leonardo AW609, требует большого мастерства для полета, потому что он сочетает в себе характеристики вертолета и неподвижного крыла. Вертолеты сами по себе также требуют от пилотов большой подготовки и мастерства, не говоря уже о постоянной практике и регулярной подготовке, чтобы оставаться на высоте.
Все это для того, чтобы подчеркнуть, насколько по-другому летать на самолете Joby. Я не летал на настоящем конвертоплане, но я летал на вертолетах, и работа намного проще. Когда вы летите на нем, вы не замечаете перехода между вертикальным и горизонтальным полетом, потому что все это является частью дизайна интерфейса пилот-машина, а также извлекает выгоду из того, как работает электрический двигатель.
Для кого-то вроде меня, кто не проектирует самолеты, может показаться, что целью пилотируемого самолета eVTOL было бы простое управление точностью; вам нужно уметь заставить его делать то, что вы хотите, когда вы хотите, и летать именно там, где вы хотите. Чем больше он сможет сделать это, не заставляя пилота думать о том, как управлять сложным набором элементов управления точными небольшими движениями (я имею в виду вертолет здесь), тем больше он преуспеет в своей миссии.
Под этим я подразумеваю не просто перевозку пассажиров из пункта А в пункт В, а миссию более высокого порядка: освобождение перегруженных работой умов пилотов от сложностей управления траекторией, чтобы они могли тратить более ценные мозговые циклы на критические аспекты полета. Это означает выбор подходящей траектории, но с упрощенным управлением; безопасное управление и избегание полетов в грозу, другие самолеты, здания или горы; и связь по мере необходимости с управлением воздушным движением и в эту новую и современную эпоху наземными помощниками.
КАК ДЖОБИ ЛЕТАЕТ
Основываясь на моем опыте работы в симуляторе, я считаю, что работа более чем соответствует вышеуказанным требованиям. Я собираюсь предположить, что настоящий самолет летает точно так же, и я надеюсь узнать об этом больше в конце концов.
В кабине есть два основных дисплея, которые являются бортовым оборудованием Garmin G3000, а также один сенсорный контроллер Garmin для ввода информации, создания планов полетов и управления системами. Основной дисплей имеет обычные индикаторы скорости, высоты, положения и вертикальной скорости, а также маркер траектории полета. На главной странице «Системы» показан график шести EPU с гистограммой для каждого, указывающей применяемый крутящий момент. Эта полоска становится красной, если требуется слишком большой крутящий момент, но система не позволяет пилоту слишком долго прикладывать слишком большую мощность к любому из EPU.[встроенное изображение=»214055″]
У пилота два пульта управления, по одному для каждой руки, и никаких педалей. Левый элемент управления-это регулятор скорости: двигайте его вперед, чтобы ускорить, назад, чтобы замедлить. Это, по-видимому, более интуитивно понятный способ проектирования рычага дроссельной заслонки/питания. Правостороннее управление представляет собой регулятор или боковой рычаг, и оно управляет тремя осями: тангажем, наклоном и рысканием, но оно также включает функцию, которая является новой для большинства пилотов, но имеет смысл для самолета eVTOL: вверх и вниз.
Как и все eVTOLs, Joby оснащен системой управления полетом по проводам, и это практически единственный возможный способ эффективного и безопасного управления самолетом с распределенным двигателем. Прелесть fly-by-wire заключается в том, что он дает конструкторам еще больше контроля над тем, как самолет чувствует себя пилотом, и позволяет пилоту действовать стабильно, даже когда система управления, по сути, загоняет в угол дико нестабильный автомобиль. Я не говорю, что Joby нестабилен, но, вероятно, было бы невозможно заставить его действовать стабильным образом, управляемым пилотом с помощью обычных тросов и рычагов управления с эффективным весом. Это присуще многим летающим самолетам, таким как истребитель F-16, F117 Nighthawk, F35A и другие, и не является чем-то новым для инженеров систем управления полетом.
После короткого инструктажа о том, как работают элементы управления, я почти сразу же заставил Джоби делать именно то, что я хотел. Интерфейс «Пилот-машина» прекрасно разработан и реализован. Я никогда не чувствовал себя так уверенно за рулем самолета и так свободно мог сосредоточиться на выполнении летных заданий, а не на постоянных манипуляциях с управлением.
Чтобы войти в режим зависания, все, что мне нужно было сделать, это потянуть за ручку управления назад правой рукой, и Джоби плавно поднялся на несколько футов; затем я вернул рычаг управления в центр, и самолет просто завис на месте.
Это было похоже на полет на вымышленном, воображаемом идеальном самолете; я не могу придумать другого способа описать это. Сначала я понятия не имел, что происходит снаружи, хотя, если бы я летел на настоящей Джоби, я бы мог выглянуть наружу и увидеть, как вращаются пропеллеры, а некоторые из них перемещаются вперед и назад. Но на дисплее также есть информация о состоянии пропеллеров с индикаторами оборотов, крутящего момента и наклона для каждого EPU, и это помогло мне получить некоторую перспективу, хотя, в конечном счете, если самолет двигался именно так, как я хотел, меня действительно волнует, как он туда попал? Это интересный философский вопрос, и ответ заключается в том, что некоторые пилоты будут достаточно увлечены, чтобы захотеть узнать много подробностей о том, как работает самолет, а другие будут счастливы просто летать на нем—так же, как и любая группа пилотов.
РЕЖИМ TRC
Для взлета и посадки Joby переходит в режим “поступательного регулирования скорости” (TRC), который ограничивает скорость до семи-восьми узлов, чтобы облегчить точное управление, когда вы находитесь близко к земле. Эта скорость была увеличена в более новых версиях программного обеспечения управления полетом. Я попытался повернуть, снова используя правый элемент управления inceptor, но сначала мне удалось повернуться и зевнуть, вместо того, чтобы переместить элемент управления влево или вправо, чтобы вызвать крен. Я обнаружил, что ослабление моей хватки на панели управления помогло; все, что вам нужно, это два пальца, чтобы нажать на кнопку, и это помогает избежать бессознательного скручивания. Я сделал несколько наклонов, затем попрактиковался в рыскании на ровном месте, и Джоби отлично отреагировал, позволив мне указать носом на различные достопримечательности Вашингтона, округ Колумбия.[встроенное изображение=»214054″]
Я вылетел из имитированного Вашингтонского национального аэропорта имени Рейгана (DCA) и летел рядом с Пентагоном, что несколько смущает, потому что, как бы разработчики eVTOL ни хотели предложить свои услуги оживленным мегаполисам по всему миру, некоторые города, такие как Вашингтон, просто не собираются сотрудничать. Теракты 11 сентября настолько расстроили влиятельную элиту, что они запретили небольшим самолетам использовать DCA, если только они не выполняют военные задачи или не предназначены для правительственных структур, таких как полиция или службы быстрого реагирования. Это вряд ли изменится только потому, что эВТОЛЫ холодные, тихие и электрические.
Выйдя из режима TRC, я развернулся так, чтобы Джоби оказался лицом к концу взлетно-посадочной полосы в DCA, затем потянул ручку управления назад, чтобы поднять нос, и нажал левую кнопку управления скоростью, чтобы набрать скорость. Я держал скорость около 70 узлов, нос был направлен вверх, и продолжал набирать высоту примерно до 600 футов, затем выровнялся.
Я поиграл с управлением, чтобы понять, как отреагировал пока еще неназванный самолет Джоби. Мне понравилось, как работает регулятор скорости. Это казалось естественным и интуитивно понятным. Зачинатель, однако, оставил мне несколько вопросов.
В режиме полета на крыле (пропеллеры вперед), оттягивание назад инцептора вызывает изменение положения носа, поднимая его над горизонтом, но ограниченное определенной величиной. Как только зарождатель настроен на другую высоту тона, отпуская его, нос остается в таком положении. Это похоже на устойчивую к полетам систему fly-by-wire, как показано в проектах Airbus, Embraer и Falcon. Вы перемещаете ручку, чтобы установить траекторию полета вверх, вниз или на уровень, затем отпускаете ее, и самолет остается в таком положении (это действительно траектория полета).
Но, как ни странно, в Джоби, когда вы наклоняетесь влево или вправо, угол наклона увеличивается максимум до 30 градусов, но когда вы отпускаете рычаг, угол наклона возвращается к нулю или к уровню крыльев. Для пилота, выросшего на обычном управлении полетами и имеющего некоторый опыт полетов по проводам, это кажется странным, но в конечном итоге это сработало, как только я осознал это. (В конструкциях самолетов, устойчивых к траектории полета, при накренившемся повороте самолет остается накренившимся, когда вы отпускаете регулятор боковой ручки.)
Я должен представить, что с компьютерами, контроллерами двигателей и системой fly-by-wire происходит масса работы, чтобы все так плавно интегрировалось, и для пилота это результат: плавные крены, плавные изменения высоты, плавное рыскание без опускания крыла.
Поднявшись на 1100 футов, я проследовал по реке Потомак до Росслина, затем спустился, обошел самолет вокруг Пентагона и нацелился на посадку на вертолетной площадке военного объекта.
Замедляясь до зависания, что происходит быстрее, если немного поднять нос и одновременно потянуть регулятор скорости назад, я остановил «Джоби» в нескольких десятках футов над землей. Затем я попытался полететь назад, для чего просто нужно потянуть рычаг скорости назад для “отрицательной” скорости полета. Максимальная скорость в обратном направлении составляет около 20 узлов.
Нажатие регулятора скорости вперед замедлило самолет до нуля и вернуло его в режим зависания. В этой конфигурации я затем смог спуститься прямо вниз, выдвинув вперед правый захват. Это иллюстрирует разницу между вертикальным режимом и режимом крыла: когда все пропеллеры направлены прямо вверх, перемещение винта вперед или назад приводит к тому, что самолет летит прямо вниз или вверх. Но когда пропеллеры направлены вперед, перемещение инцептора изменяет положение носа, что должно заставить самолет следовать за носом и снижаться или набирать высоту.
ПРЕЦИЗИОННЫЙ КОНТРОЛЬ
Приблизившись к вертолетной площадке, я вернулся в TRC, и именно здесь точный контроль доказал свою отвагу. Все, что мне нужно было сделать, это подлететь к вертолетной площадке и постепенно продвигаться вперед, пока я не оказался точно над центром, направив нос туда, куда я хотел, используя регулятор рыскания. Затем я просто подтолкнул инкептор вперед и опустил самолет прямо вниз для мягкого приземления. Просто и мило, почти ничего особенного.
Джоби также можно запускать на взлетно-посадочной полосе для взлета или посадки крыла с винтами, направленными вперед. Безопасная посадка после отказа пропеллера или EPU может быть выполнена вертикально или горизонтально.
Хотя это была всего лишь имитация самолета Joby, я был впечатлен тем, как легко на нем летать. Через несколько минут я почувствовал себя комфортно и полностью контролировал ситуацию. Самолет сделал именно то, что я хотел, хотя, очевидно, с некоторыми ограничениями. Мне не нужно было думать о том, как настроить пропеллеры, чтобы заставить их делать то, что мне нужно. Мне не терпится глубже погрузиться в технологию Joby и посмотреть, как пилоты будут обучены летать на этом самолете.
Если это будущее пилотирования, я полностью за это. Мы все знаем, что существует ограниченный сегмент населения, способный стать безопасными пилотами на обычных самолетах, и традиционные полеты требуют огромного количества начальной и постоянной профессиональной подготовки. В традиционных самолетах, будь то стационарные или винтокрылые, пилоты могут легко попасть в беду, потому что им приходится так много внимания уделять управлению наряду с другими важными задачами. Устранение огромных усилий, необходимых для манипуляций с управлением, и предоставление пилотам возможности сосредоточиться на задачах более высокого порядка-это значительное достижение, которое, вероятно, улучшит условия полета и приведет к гигантским скачкам в безопасности.
Источник: https://www.futureflight.aero/news-article/2021-12-02/taking-controls-jobys-evtol-aircraft-simulator
