Современное состояние разработок индустриальной и продуктовой платформы летающих автомобилей на базе искусственного интеллекта

Конвергенция современных технологий и новых концепций управления [25] – промышленных [16] и продуктовых платформ [17] – позволяет создавать новые продукты и услуги, в том числе в транспорте [7]. Например, разрабатываемый летающий автомобиль – это объединение технологий беспилотного транспорта, робототехники, промышленного Интернета вещей, 3D-печати, асинхронных электродвигателей и высокочастотных контроллеров на базе галлий-нитридных полупроводников [32]. В настоящее время активно ведутся работы по созданию наземного беспилотного транспорта в Рос-

* Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 18-29-161650/18).

Алтухов А.В., Кашкин С.Ю. Современное состояние разработок...

сии и США [27]. Набирает обороты разработка летающих автомобилей.

Благодаря бурному развитию полупроводниковых технологий и снижению стоимости вычислительной мощности искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение стали экономически рентабельны в последние несколько лет. Базируясь на алгоритмах, подобных человеческой психике, и потребляя ресурсы компьютера или супервычислителя, ИИ способен очень быстро адаптироваться к меняющейся окружающей среде и выполнять задачи, схожие с человеческими. ИИ позволяет разрабатывать узлы и компоновку летающих автомобилей, управлять поездкой и полетом, а также анализировать современное российское законодательство и международное воздушное законодательство и вносить предложения по его оптимизации и унификации.

Современное состояние разработок летающих автомобилей

Предприниматели-энтузиасты из различных стран пытаются создать и предложить рынку новый вид личного транспорта – летающие автомобили. Некоторые из них уже начали принимать заказы, другие совершают опытные полеты, третьи пока заняты только техническими заданиями, расчетами и чертежами. При этом дизайн летающих автомобилей различается так же сильно, как и у первых самолетов, ведь отрасль новая, а разработчики по-разному представляют пожелания потребителей, технические параметры и возможные требования регуляторов [13]. Конструкции и фотографии летающих автомобилей приведены в статье Алексея Захарова «Из водителей – в пилоты: кто производит летающие автомобили» [8], книге Алекса Львова «Тернистый путь к летающим автомобилям» [15] и монографии под редакцией академика РАН Евгения Федосова

«Полностью электрический летательной аппарат» [26]. Архитекторы уже начали градостроительную перепланировку мегаполисов и архитектуру зданий для безопасного и эффективного использования летающего автомобиля [10].

Сейчас в производстве летающих автомобилей заинтересованы как сооснователь Google Ларри Пейдж, лично финансирующий сразу две занимающиеся этим компании: Zee.Aero и Kitty Hawk [24], – так и китайская госкомпания Aviation Industry Corporation of China (AVIC). Последняя представила свой прототип на выставке в Тяньцзине в 2015 г.

Агентство Bloomberg утверждает, что в беседах с Илоном Маском Л. Пейдж говорил, что хотел бы разработать бюджетную версию летательного аппарата с вертикальными взлетом и посадкой, тогда как создатель SpaceX был заинтересован в создании люксовой версии такого аппарата.

В начале 2017 г. компания Uber наняла бывшего инженера NASA Марка Мура руководить проектом Elevate, который займется разработкой беспилотного летающего такси [6].

Авиаконструктор М. Мур проработал в NASA три десятка лет и среди прочего занимался разработками в области электрических транспортных средств с вертикальным взлетом и посадкой, которые можно использовать в качестве персонального транспорта. Теперь применить свой богатый опыт конструирования летательных аппаратов он сможет в компании Uber, куда М. Мура позвали возглавить новое подразделение Elevate.

В рамках проекта М. Муру предстоит разработать летающие электромобили с функцией вертикального взлета и посадки. Такие транспортные средства смогут ездить по дорогам общего пользования, но при необходимости взлетать в воздух с помощью винтов и приземляться на обыч-

132 в ыпуск 2/2020

ные парковки. М. Мур описывал подобные электромобили в своей публикации еще в 2010 г., но реализовать концепцию на практике будет непросто.

В России в январе 2017 г. Фонд перспективных исследований заявил о намерении создать «“летающий автомобиль”, способный к почти вертикальному взлету и посадке на пересеченной местности». «Нам нужен “летающий автомобиль” – по доступности, по возможности управления. Речь идет о полноценном летательном аппарате, но с транспортной и пилотируемой доступностью автомобиля. До сих пор существует большая разница между пилотом и водителем автомобиля. Эту разницу надо стереть – такая сверхзадача», – сказал ведущий консультант направления физико-технических исследований фонда Ян Чибисов на встрече с инженерами предприятий-производителей.

По его словам, аппарат будет предназначен для перевозки грузов и пассажиров грузоподъемностью от ста до тысячи килограммов. При этом он подчеркнул, что это не беспилотник, однако с автоматической системой управления, вертикальным взлетом и посадкой на площадке, ограниченной препятствиями, размером 50×50 м [28].

В нашей работе представлены сведения по разработке летающих автомобилей как в России (АвтоВАЗ, Калашников/ Ростех [22] и ОКБ «АТМ Грузовые дроны» [29]), так и в других странах (Европейский союз: Urban Air Mobility/Airbus Group [31]; Германия: Carplane [34], E-Vo-lo [43], Lilium [37]; Голландия: PAL-V [36]; Словакия: AeroMobil [30]; США: Terra-fugia [39]; Япония: Toyota [40]).

Несмотря на различия в дизайне, цель одна – создать транспортные средства, безопасные и на дорогах, и в небе. Идеей до сих пор занимаются в основном лишь предприниматели, но они предлагают все более продуманный дизайн. Вот лишь некоторые примеры разработок.

АвтоВАЗ, Калашников/Ростех, Россия

АвтоВАЗ может рассмотреть проект производства летающих автомобилей совместно с Ростехом и видит потенциал в таких разработках, сообщил в интервью RNS президент АвтоВАЗа Николя Мор. «У нас есть отличная возможность для производства таких машин, потому что в качестве нашего акционера выступает Ростех – тут может быть потенциал на будущее. Мы могли бы рассматривать такого рода проект вместе с Ростехом, но это случится не раньше, чем через лет 20», – сказал он. В ближайшие годы АвтоВАЗ намерен заниматься внедрением в автомобили Lada систем помощи водителю, но о полноценной беспилотной машине речи пока не идет [9].

У корпорации Ростех есть, например, производство вертолетов, и эти технологии могут быть использованы для создания летающего автомобиля, а также есть разработки в области интеллектуальных транспортных систем [1]. Например, в сентябре 2017 г. ижевский концерн «Калашников», входящий в состав корпорации Ростех, опубликовал видеоработы концепта летательного аппарата в виде мультикоптера, рассчитанного на одного человека [2].

ОКБ «АТМ Грузовые дроны», Россия

В случае утверждения проекта АвтоВАЗа и Ростеха по выпуску в России беспилотных летательных аппаратов для перевозки пассажиров и грузов помочь их проекту готов Александр Атаманов [23], основатель ОКБ «АТМ Грузовые дроны» в России и Howersurf в США. Технических ограничений он не видит, отмечая, что его компания, например, уже создала рабочую версию летающего мотоцикла в двух версиях: с электромотором и гибридной топливной системой.

Алтухов А.В., Кашкин С.Ю. Современное состояние разработок...

По расчетам А. Артамонова, инвестиции в проект серийного производства летающих автомобилей могут составить от 500 млн долл. до нескольких миллиардов долл. Цена летающих машин в скромной комплектации может составлять 30 000–70 000 долл. Наиболее перспективными рынками сбыта являются страны Европы, Ближнего Востока и Азии. Первыми полеты дрон-такси могут разрешить ОАЭ и Сингапур, имеющие правовые системы с определенными достижениями в области правового регулирования ИИ и робототехники и сравнительно энергично идущие в этом направлении.

Urban Air Mobility/Airbus Group, Европейский союз

В создание летающего автомобиля включилась и крупнейшая европейская корпорация аэрокосмической промышленности Airbus Group. Корпорация планирует провести испытания своей беспилотной летающей машины к концу 2017 г., как сообщило агентство Reuters [33]. Для создания летающего автомобиля в 2016 г. было образовано подразделение Urban Air Mobility, которое будет разрабатывать транспортные средства для перевозки одного пассажира по воздуху и похожее на вертолет устройство, способное перевозить сразу несколько человек, а также формировать правила движения аэромобилей.

В Airbus полагают, что в будущем водителя не надо будет обучать управлению летательным аппаратом – это слишком сложно. Автомобили будут самостоятельно взлетать и садиться, а от человека будет требоваться только одно: при помощи приложения вызывать себе транспортное средство и получать удовольствие от полета [12].

Генеральный директор Airbus Group Том Эндерс, выступая на технической конференции в Мюнхене, подчеркнул, что использование летательных аппаратов позволит снизить расходы на планировку инфраструктуры. Мы очень серьезно за- нимаемся развитием этого направления. Новая система позволит экономить миллиарды долларов на городской инфраструктуре: летающим автомобилям не нужны новые дороги и мосты. Также глава Airbus рассказал, что машина должна работать на «чистых» технологиях, чтобы избежать загрязнения городов.

В марте 2017 г. один из концептов летающего автомобиля был представлен в рамках очередного автосалона в Женеве. Разработчики – европейский аэрокосмический концерн Airbus и известная ав-тоинжиниринговая компания ItalDesign, приложившая руку к созданию более сотни автомобильных дизайнов, в том числе таких, как VW Golf, VW Passat, Audi 80, Lotus Esprit [21].

Конечно, у Airbus как одного из самых крупных в мире производителей вертолетов, а также военных и гражданских самолетов есть все возможности для производства летающего автомобиля – воздушного автономного такси. Тем не менее цель задана крайне высокая, если принимать во внимание еще и то, что компания хочет сделать будущий транспорт полностью электрическим [3].

Carplane, Германия

Немецкая компания Carplane GmbH разрабатывает летающий автомобиль двухфюзеляжной конструкции. Проект больше похож на сверхлегкий летательный аппарат. Компания уже показала опытный образец с 151-сильным двигателем. Он оснащен выдвигающимися раскладными крыльями и секциями хвостового оперения. Оптимальная дальность полета аэромобилей Carplane: от 320 до 1930 км.

134 в ыпуск 2/2020

Особенно они подойдут для местностей, где между городами нет хороших транспортных связей. Их скорость во время полета, вероятно, составит 200 км/ч, а на дороге – не более 175 км/ч. Высота полета не должна превышать 4600 м. Представитель компании отмечает, что продажи могут начаться лишь в 2019 г. после согласований с регуляторами Европейского союза, а аэромобиль можно будет заправлять на обычной АЗС.

E-Volo, Германия

Компания E-Volo GmbH из Карлсруэ (Германия) построила Volocopter – первый электрический летающий автомобиль VC1, который больше похож на вертолет, – в 2011 г. В этом же году он совершил первый полет. Производитель также разработал и испытал двухместный VC200 с 18 двигателями. Компания E-Volo ранее рассчитывала начать серийное производство транспортных средств в 2016 г., но пока не запустила его. Управление будет возможно с помощью джойстика. Продолжительность полета не превысит 1 часа, а скорость – 100 км/ч.

В апреле 2017 г. компания представила серийный пассажирский 18-роторный мультикоптер Volocopter 2X, который предполагается использовать как летающее такси. Пустой мультикоптер весит 290 кг и может принимать на борт до 160 кг груза или двух человек среднего телосложения. С максимальной загрузкой летательный аппарат может пролететь 27 км на скорости 70 км/ч или продержаться в воздухе 27 минут, но в этом случае скорость не должна превышать 50 км/ч. Максимальная скорость аппарата составляет 100 км/ч, а полное время зарядки батарей меньше 120 минут. О масштабах серийного производства и планируемой цене Volocopter 2X ничего не сообщается, однако ранее представители E-Volo говорили о вероятной цене в районе 340 тыс. долл. [35].

Lilium, Германия

Стартап Lilium, разрабатывающий прототип летающего такси, был основан в 2015 г. четырьмя сотрудниками Мюнхенского технического университета. На руководящие должности в компанию пригласили сотрудников Get Taxi, Airbus и Tesla. Как заявил Bloomberg коммерческий директор компании Ремо Гербер, сейчас в работе находится множество концепций, построенных на основе разных технологий: дронов, самолетов и т.д. [20].

Р. Гербер считает, что летающее такси сможет быстро адаптироваться к городским условиям, ведь все, что нужно, – это вертолетная площадка. По оценкам Гербера, для того чтобы начать массовое производство летающих такси, его компании понадобится несколько лет. Lilium уже получил поддержку от Европейского космического агентства. Немецкая компания также сотрудничает с французским стартапом SeaBubbles – компанией, разработавшей прототип водного такси, который работает на подводных крыльях [38].

Мюнхенский стартап в сентябре 2017 г. привлек 90 млн долл. от инвесторов, среди которых был китайский IT-гигант Tencent миллиардера Ма Хуатэна. Помимо Tencent, в стартап также проинвестировали лихтенштейнская LGT Group, британская венчурная компания Atomico, а также фонд Obvious Ventures сооснователя Twitter Эвана Уильямса. Привлеченные инвестиции Lilium планирует использовать для разработки прототипа летательного аппарата вместительностью пять человек и скоростью полета 300 км/ч. В апреле 2017 г. компания провела первые успешные испытания двухместного аппарата, а в октябре 2019 г. летающее такси разогналось до 100 км/ч после вертикального взлета.

PAL-V, Голландия

Компания PAL-V 13 февраля 2017 г. объявила, что начинает принимать предвари-

Алтухов А.В., Кашкин С.Ю. Современное состояние разработок...

тельные заказы на летающие автомобили Liberty Pioneer и Liberty Sport. Компания PAL-V International создана в Голландии в 2007 г. Но часть ее сотрудников занималась проектом летающего автомобиля еще с 1999 г. Продукт представляет собой двухместный гибрид автомобиля и автожира с особенностями мотоцикла из-за трехколесной компоновки.

В режиме автомобиля винт прячется внутри корпуса, а лопасти складываются, но остаются видны на крыше. В данном режиме двигатель развивает мощность до 100 лошадиных сил, что позволяет разгоняться до максимальной скорости 160 км/ч. При этом разгон до 100 км/ч занимает у автомобиля около 9 секунд [18].

Когда приходит время подняться в воздух, водителю необходимо сначала подготовить автомобиль. Как заявляют разработчики, весь процесс занимает от 5 до 10 минут. В режиме вертолета двигатель способен разгонять машину до 180 км/ч. Максимальная высота подъема составляет 3500 м, а запас хода при движении со скоростью 140 км/ч – около 500 км.

Сначала компания планирует продавать первые версии PAL-V Liberty по цене около 600 тыс. долл. Однако модель Sport должна появиться примерно через год, ее стоимость составит 400 тыс. долл.

AeroMobil, Словакия

Разработчик из Братиславы начал проект AeroMobil в 2010 г. Серийное производство и продажи летающих автомобилей словацкой компании планировали начать в 2017 г. [4]. В апреле 2017 г. на автомобильном салоне Top Marques Monaco в Монако была представлена обновленная версия прототипа летающего автомобиля [14].

Разработчики подчеркнули, что новая версия летающего автомобиля практически полностью повторяет серийный вариант. Первые экземпляры будут доставлены своим владельцам в 2020 г. При создании аэромобиля активную поддержку проекту оказывало правительство Словакии [5].

Обновленный прототип имеет размеры почти 6 м в длину, а его ширина при разложенных крыльях составляет без малого 9 м (в режиме автомобиля – 2,2 м). Наука приближает осуществление мечты о летающих автомобилях, утверждает технический директор AeroMobil Дуглас Макэндрю. Компания впервые выполнила полет прототипа в 2012 г. Все более доступные композитные материалы позволяют делать летающие автомобили достаточно легкими для взлета и крепкими, чтобы выдерживать ежедневную эксплуатацию, говорит Д. Макэндрю. Также, по его словам, двигатели стали легче и мощнее, а необходимая для управления электроника – доступнее.

Прототип летающего автомобиля оснащен бензиновым двигателем на 3 л, мощность которого составляет 100 лошадиных сил. Предполагается, что AeroMobil получит функции автопилота и возможность работать в качестве аэротакси. Транспортное средство со складывающимися крыльями сможет разгоняться в воздухе до 200 км/ч, а дальность полета составит до 700 км при расходе 15 л/ч. На трассе аэромобиль будет потреблять 8 л топлива на 100 км пути в среднем с запасом хода до 900 км. Для его управления понадобится не только водительское удостоверение, но и лицензия пилота.

В компании отмечают, что на полную трансформацию машины для полета требуется не более трех минут. При движении на земле за безопасность пассажиров отвечают подушки безопасности и ремни с пред-натяжителями, а в воздухе – автоматически раскрывающийся парашют, встроенный в корпус аэромобиля.

Стоимость серийного аэромобиля, на который разработчики уже принимают

136 в ыпуск 2/2020

предзаказы, равна 1,2–1,5 млн евро. Ранее AeroMobil планировал, что цена на серийную версию составит около 200 тыс. евро. В апреле 2017 г. в Монако Aeromobil представила первый коммерческий летающий автомобиль. AeroMobile 3.0 Flying Car – это автомобиль стоимостью 1,3 млн долл. с бензиновым двигателем, который может пролететь по воздуху до 750 км. Он оснащен складными крыльями и способен взлететь с травянистой или асфальтированной полосы длиной в несколько сотен метров. Как заявил генеральный директор и сооснователь Aeromobil Юрай Вацу-лик, данный автомобиль может пролететь путь между Парижем и Лондоном за час. Согласно прогнозам Aeromobil, первые 500 таких автомобилей могут быть проданы уже в 2020 г. [11].

Terrafugia, США

Компания Terrafugia основана в 2006 г. группой выпускников Массачусетского технологического института, решивших создать первый практически применимый летающий автомобиль. Первоначальные инвестиции в проект составили около 6 млн долл., предоставленных известным американским бизнес-ангелом, выходцем из СССР Семеном Дукачем [19].

Компания из США Terrafugia уже собрала несколько прототипов летающих автомобилей. Тесты нового поколения двухместного аэромобиля, который больше похож на самолет с автомобильными колесами, пройдут до 2018 г. Terrafugia хочет, чтобы он попал в категорию легких спортивных самолетов, поэтому водителям для управления им необходимо будет иметь соответствующую лицензию.

Впервые двухместный прототип Transition поднялся в небо в 2009 г., через три года после основания компании. Производитель намерен построить четырехместную версию, способную взлетать и при- земляться вертикально. Компания верит, что серийный выпуск и продажи летающих автомобилей начнутся в 2024 г. Фирма уже объявила о приеме депозитов в размере 10 тыс. долл. для резервирования покупки будущего аппарата: ожидается, что его цена составит 279 тыс. долл. По данным Terrafugia, их творение с дальностью полета около 600 км при скорости около 160 км/ч будет способно перемещаться и по автомагистралям, как обычная машина.

В 2017 г. бостонский стартап Terrafugia был приобретен китайским автогигантом Geely. Специализирующиеся на авторынке и авиапроме СМИ обратили на эту новость пристальное внимание. Если раньше концерн из Ханчжоу приобретал известные европейские марки – в его портфеле такие производители, как шведский концерн Volvo, британский производитель Lotus и собирающая знаменитые лондонские кебы London Taxi Company, – то теперь инвестиции пойдут в фирму, уже 11 лет занимающуюся разработкой летающих автомобилей.

Toyota, Япония

Начиная с 2017 г. в течение трех лет японский автоконцерн Toyota вложит 42,5 млн иен (примерно 375 тыс. долл.) в проект Cartivator по разработке летающего автомобиля SkyDrive. Toyota объявила, что поддержать Cartivator согласилось 15 компаний, входящих в группу. Проектом с 2012 г. занимается группа молодых инженеров, включая специалистов Toyota, которые ранее собирали деньги через Интернет. С финансовой поддержкой от Toyota разработчики планируют закончить создание автомобиля к 2019 г., а в 2020 г. представить его на Олимпиаде в Токио [42].

Создатели SkyDrive называют его самым маленьким летающим автомобилем в мире. Его длина составляет 2,9 м (9,5 фута), ширина – 1,3 м (4,3 фута). У него три колеса

Алтухов А.В., Кашкин С.Ю. Современное состояние разработок...    137

и четыре ротора по периметру корпуса, предполагается, что он будет летать, как квадрокоптер, развивая скорость до 100 км/ч и поднимаясь на высоту до 10 м [41].

В технологической гонке выиграет тот, кто первым предложит потребителю новый транспорт: электромобиль, аэромобиль, электросамолет или их гибрид, например самолет-амфибию «аэрогидромобиль», способный взлетать и приземляться как с земли, так и с воды и передвигаться по суше, по воде и под водой. Это необходимо и для развития экономики, и в повседневной жизни людей, и для обороны государства. Россия активно участвует в данном процессе.