Lentävä auto, GPS

Lentoautot tekevät tuloaan

Japanissa kehitetty lentävä henkilöauto odottaa hyväksyntää. Lentoautojen tiellä on kuitenkin ainakin yksi suuri este.

Japanissa kehitetty lentävä henkilöauto odottaa hyväksyntää. Lentoautojen tiellä on kuitenkin ainakin yksi suuri este.

Shutterstock

Liikenne seisoo kaupungin keskustaan vievällä tiellä aamuruuhkan aikaan. Osa työmatkalaisista menettää hermonsa ja painaa tööttiä jonossa. Kuuntelet muiden äänimerkkejä, kun odotat, että letka lähtee liikkeelle.

Tuulilasin näyttöön ilmestyy kysymys:

”Haluatko ottaa käyttöön lento-ominaisuudet?”

Vastaat myöntävästi, ja siinä samassa neljä akkukäyttöistä potkuria nostavat auton ilmaan. Kohoat nopeasti ruuhkaiselta tieltä lentoon – ja jo muutaman minuutin kuluttua voit laskeutua vertiportiksi kutsutulle lentoautojen pysäköintialueelle. Ehdit kuin ehditkin ajoissa töihin.

Lentävistä autoista haaveiltiin jo ennen nykyaikaisen ilmailun kehittymistä, ja ne ovat kuuluneet scifi-kuvastoon jo kauan. Tieteisviihteessä tavalliset kulkuneuvot ovat muuttumassa vähitellen todeksi useiden eri yritysten kehityshankkeiden ansiosta.

Curtiss Autoplane
© Flight magazine 1917

Lentoauto on 150 vuotta vanha haave

Aikojen kuluessa on esitetty toinen toistaan hullumpia lentoautoideoita. Ne ovat kuitenkin viitoittaneet tietä tutkimukselle, joka on johtamassa lentäviin henkilöautoihin.

1842: Lentävät höyryvaunut

Höyrykoneen kuljettamien lentovaunujen siipiväli oli 46 metriä. Ne lähtivät lentoon luiskalta. Vaikka Henson Aerial Steam Carriage patentoitiin vuonna 1842, keksintö ei saanut koskaan ilmaa siipiensä alle.

Lentävä auto
© Polfoto/Ritzau Scanpix

1917: Autolentokone melkein lensi

Curtiss Autoplane oli lentokoneen ja auton yhdistelmä, joka tarvitsi kiitotien. Glenn Curtissin ideoiman 8,2 metriä pitkän kolmitason kehitystyö jäi kesken muutamasta onnistuneesta hyppäyksestä huolimatta.

Curtiss Autoplane
© Flight magazine 1917

1937: Aerobile ei kelvannut

Waterman Aerobile oli oikeasti lentävä auto. Asia todistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1937. Viisisylinterisen 100 hevosvoiman moottorin kuljettama Aerobile ei kiinnostanut ostajia, ja sitä valmistettiin vain viisi kappaletta.

Waterman Aerobile
© Waterman

2021: SkyDrive haki myyntilupaa

Japanilaisyhtiö SkyDrive pani 29. lokakuuta 2021 vireille tyyppihyväksyntäprosessin. Tavoitteena on näin varmistaa, että sen kahdeksanpotkurinen lentoauto vastaa virallisia turvallisuus- ja ympäristövaatimuksia.

Skydrive
© Bloomberg/Getty Images

Vuonna 2021 SkyDrive-yhtiö sai luvan hankkia samannimiselle lentoautolleen tyyppihyväksynnän ilmailuviranomaisilta. Se on ilma-alusten hyväksymismenettelyn ensimmäinen vaihe. Arviointiprosessilla varmistetaan, että uusi kulkuneuvo on laillinen ja turvallinen.

Lentoautoja on monenlaisia. Osalla niistä voi ajaa maantiellä niin kuin vanhan määritelmän mukaan pitääkin, mutta kehitteillä on myös malleja, jotka muistuttavat enemmän monimoottorisia potkurikoneita tai tavallista suurempia drooneja.

Näyttivätpä lentoautot sitten miltä tahansa, kaikilla niillä pyritään ratkaisemaan ruuhkista kärsivien kaupunkien liikenneongelmia, joita ovat huonosti vetävien väylien lisäksi muun muassa melu ja surkea ilmanlaatu.

Lentoautojen käyttöönottoon liittyy kuitenkin pari ongelmaa, joihin vasta etsitään hyviä ratkaisuja.

Auto lentää sähköllä

Kahdeksalla sähkömoottorin pyörittämällä potkurilla varustettu SkyDrive-lentoauto muistuttaa tavallista suurempaa pienoiskopteria, droonia.

Sähkötoimisesta ilma-aluksesta, joka pystyy nousemaan ja laskeutumaan pystysuoraan, käytetään englanninkielistä nimitystä eVTOL eli electric vertical take-off and landing.

SkyDrive SD-03 on eVTOL eli sähkökäyttöinen ilma-alus, joka nousee ja laskeutuu pystysuoraan. Lentoautolla on tarkoitus alkaa ajaa Japanissa vuonna 2025.

Lentävä auto
© Bloomberg/Getty Images

1. Huippunopeus 50 km/h

Sähkömoottorit toimivat litiumioniakustolla, joka mahdollistaa 5–10 minuutin lennon noin 50 kilometrin tuntinopeudella. Koemallissa on tilaa vain yhdelle henkilölle, mutta vuonna 2025 valmistuu päivitetty kaksipaikkainen versio, joka voi pysyä ilmassa puoli tuntia.

Lentävä auto
© Getty Images/Bloomberg

2. Ilmaan ja maahan pystysuoraan

Laskutelineet ovat samankaltaiset kuin helikopterissa, sillä ilma-alus nousee ja laskeutuu pystysuoraan. Enimmäislentokorkeus on 150 metriä, mutta vuoden 2025 versiolla pitäisi voida lentää 100 kilometrin tuntivauhtia ja nousta 500 metrin korkeuteen.

Lentävän auton malli
© Kazuki Oishi/Sipa USA/Alamy

3. Kahdeksan potkuria varmuuden vuoksi

SkyDriven kahdeksan sähkömoottoria pyörittävät yhtä monta potkuria distributed electric propulsion -periaatteella. Se tarkoittaa, että eri puolille sijoitetut sähkömoottorit korvaavat toisiaan vikatilanteissa, jottei turvallisuus vaarannu.

Pystysuoraan nouseva ja laskeutuva ilma-alus ei ole uusi keksintö, onhan helikoptereita ja sellaisia sotilaskoneita kuin Harrier ja V-22 Osprey ollut olemassa jo vuosikymmeniä.

Edellä mainitut ilma-alukset ovat VTOL-tyyppisiä (vertical take-off and landing), mutta niissä potkuria (roottoria) ei pyöritä sähkömoottori.

Sähkömoottorin suurimpia valtteja on tehokkuus: se muuttaa jopa 90 prosenttia akuston tai polttokennon sähköstä liikkeeksi, kuten potkurin pyörimiseksi.

Lisäksi akuista tulee jatkuvasti parempia. Muun muassa yleisistä litiumioniakuista on saatu joka vuosi noin kahdeksan prosenttia tehokkaampia jo viimeisten 30 vuoden ajan. Muunkinlaisia akkuja kehitetään, ja niissä käytetään arvokkaan litiumin sijasta rikkiä tai ilmaa. Ne voivat moninkertaistaa lentoauton toimintamatkan.

Sähkömoottorien puolesta puhuu myös se, että koska niissä on vähemmän osia kuin polttomoottorissa, niistä saadaan pienikokoisempia. Se taas pienentää sekä painoa että ilmanvastusta.

Käyttämällä useita pieniä moottoreita – kuten kahdeksanmoottorisessa SkyDrivessä – voidaan varmistaa, että jonkin moottorin sammuessa ilma-alus kykenee laskeutumaan turvallisesti. Muut moottorit voivat korvata vian takia puuttuvaa nostovoimaa.

Nasa antoi sysäyksen

Nasa esitteli vuonna 2010 pystysuoraan nousevan ja laskeutuvan Puffin-nimisen yksipaikkaisen sähkölentokoneen mallin. Se herätti selvästi lisää kiinnostusta eVTOL-konseptia kohtaan.

Vain 3,7 metriä pitkän ja siipiväliltään 4,4-metrisen ilma-aluksen visioitiin tekevän pisimmillään noin 80 kilometrin lentoja ja saavuttavan 241 kilometrin tuntinopeuden. Vaikka Puffin jäi pienoismallin asteelle, se kelpasi esikuvaksi. Muun muassa Airbus ja Boeing panivat vireille omat eVTOL-hankkeensa.

On nimittäin selvää, että eVTOL-alukset olisivat monessa mielessä parempia kuin tavalliset lentokoneet ja autot.

Lentävä auto

Nasan kehittämä Puffin perustui visioon sähkökäyttöisestä ilma-aluksesta, joka kuljettaa henkilön nopeasti paikasta A paikkaan B.

© NASA

Ensinnäkin sähkötoimiset kulkuneuvot aiheuttavat vähemmän äänihaittoja kuin vaikkapa helikopterit. Asialla on suuri merkitys kaupungeissa, joissa kärsitään liikennemelusta.

Airbusin CityAirbus-hankkeessa kehitetään lentävää linja-autoa, jonka toimintamatka on 80 kilometriä ja huippunopeus 120 kilometriä tunnissa. Tavoitteena on painaa melutaso 65 desibeliin. Vilkasliikenteisillä kaduilla mitataan suurempia äänenvoimakkuuksia.

Toiseksi eVTOL tuo sujuvuutta liikenteeseen, joka seisoo esimerkiksi tietöiden, onnettomuuksien tai liian suuren ajoneuvomäärän takia.

Kaliforniassa San Franciscon asukkaat käyttävät keskimäärin 230 tuntia eli 9,5 vuorokautta vuodessa työmatkoihin. Jos osa kulkisi ilmojen teitä, pääväylien kapasiteetti riittäisi paremmin ja busseissa ja junissa voisi olla väljempää ruuhka-aikoina. Ehkä matkustusajatkin lyhenisivät.

230 tuntia käyttävät San Franciscon asukkaat keskimäärin työmatkoihinsa vuodessa.

Kolmas etu on helikoptereita ja lentokoneita pienempi ympäristökuorma. Samalla tavalla kuin sähköautot eVTOL-ilma-alukset saadaan kulkemaan päästöttömästi, kun niiden akustot ladataan sähköllä, joka on tuotettu ilman fossiilisia polttoaineita.

Autot liikennöivät asemien välillä

Nykyään eVTOL-ilma-alukset jaetaan kahteen pääryhmään. Toiseen kuuluvat SkyDriven kaltaiset matkustajakopterit, jotka muistuttavat joskus myös nelikopteriksi kutsuttua tavallista droonia. Toiseen sisältyvät varsinaiset lentoautot.

Jälkimmäistä tyyppiä edustaa AirCar, joka kesäkuussa 2021 lensi 35 minuutissa Slovakiassa Nitran lentokentältä Bratislavan lentokentälle. AirCarissa on neljä pyörää niin kuin tavallisessa autossa, mutta se on lisäksi varustettu kokoon taitettavilla ja auton koriin pakattavilla siivillä. Laskeutumisen jälkeen AirCarilla voi ajaa tiellä normaalisti.

AirCar muuntuu maakulkuneuvosta ilmakulkuneuvoksi kolmessa minuutissa. Sen kori on valmistettu komposiittimateriaalista, joka yhdessä siipien ja pyrstön kanssa tuottaa nostovoimaa lennon aikana.

AirCar vastaa parhaiten vanhaa mielikuvaa lentävästä autosta. Kesäkuussa 2021 AirCar teki Slovakiassa 35 minuutin lentomatkan Nitrasta Bratislavaan.

© KleinVision

AirCar tarvitsee kuitenkin kunnon kiitotien, eikä sille ole tilaa tiiviisti rakennetussa ympäristössä. Siksi käyttö keskittyy sinne, missä on jo lentokenttiä.

Jotta lentoautosta tulisi suurmenestys, sen pitää nousta ja laskeutua pystysuoraan. Paikaksi sopii pienehkö asema, josta käytetään englanninkielistä nimitystä vertiport.

Hyöty jää helposti vähäiseksi, ellei asemia ole riittävästi eri puolilla kaupunkia. Liikennejärjestelmän toimivuuden kannalta olisi parasta, että lentämällä liikkuvien ei tarvitsisi jatkaa matkaa pysäköintialueelta enää toisella kulkuneuvolla.

Laskeutumispaikka lentäville autoille

Lentoautoja varten pitäisi rakentaa eri puolille kaupunkia riittävästi asemia. Jos pysäköintialueelta pitää jatkaa matkaa toisella kulkuneuvolla, hyöty jää vähäiseksi.

© Ferrovial

Monissa suurkaupungeissa vapaata tilaa on tarjolla vähän ja maa maksaa maltaita. Ajatuksena onkin käyttää hyväksi jo olemassa olevia kenttiä, kuten isojen rakennusten kattoja ja jokia tai järviä.

Pysäköintialueiden puute ei ole kuitenkaan ainoa ratkaisua odottava ongelma.

Bussi liikennöi omin neuvoin

Turvallisuudesta ei voida tinkiä. Onnettomuusriskien minimoimiseksi lentoautojen kehityksessä panostetaan automatiikkaan.

GKN Aerospace tutkii yhdessä useiden eri yritysten kanssa, kuinka kamera- ja anturijärjestelmät parantavat ohjaajattoman lentobussin kykyä kulkea vilkkaan kaupunkiliikenteen seassa määräreiteillä.

Skybusista kehitetään lentävää robottilinja-autoa, jossa on tilaa jopa 50 matkustajalle.

Lentävä auto

Kuljettajattomaan Skybusiin mahtuu jopa 50 matkustajaa. Sen on tarkoitus siirtää kaupungin joukkoliikenne osittain ilmojen teille.

© GKN Aerospace Services Ltd.

Robottikulkuneuvojen kehittäjille on suuri haaste se, että tarkkailtavaksi tulee kaksi uutta suuntaa. Nykyään ohjausjärjestelmät keräävät tietoa ajoneuvon edestä, takaa ja sivuilta. Kun on kyse itseohjautuvasta ilma-aluksesta, navigaatio vaatii ajantasaista informaatiota myös siitä, mitä sen ylä- ja alapuolella tapahtuu.

Tieliikenne- ja ilmailulakeja on myös muutettava vastamaan uusia tarpeita, kun kaupungeissa aletaan liikkua lentoautoilla. Nykyään tiheästi asutuilla taajama-alueilla ei yleensä saa lentää muun muassa meluhaittojen ja turvallisuusriskien takia.

Vasta sitten, kun kaikkiin ongelmiin on löytynyt ratkaisu, voidaan odottaa, että osa tienkäyttäjistä pyrähtää välillä lentoon.