eVTOL

eVTOL

전기 수직 이착륙(eVTOL) 항공기는 전력을 사용하여 수직으로 맴돌거나, 이착륙한다. 이 기술은 전기 추진력(모터, 배터리, 연료전지, 전자제어기)이 크게 발전하고 도시 공기 이동성(항공택시)을 위한 신차 수요가 증가하면서 생겨났다. 예를 들면 보잉,[1] 에어버스, 엠브레이어, 혼다, 도요타, 현대, 나사와 같은 항공기 회사들이 개발하고 있다.

역사

eVTOL 항공기의 개념은 2009년 11월 11일 NASA Puffin eVTOL[2] 개념의 동영상이 입소문을 타면서 등장하면서 기술 렌더링과 비행 중 개념을 1인 개념으로 보여주는 것이다. 그 후 2010년 1월 9일 VFS 항공 정비 전문가 컨퍼런스에서 첫 번째 Puffin 논문이 발표되었다. 이 개념은 NASA에서 개발한 DEP(Distributed Electric Proproprovision)라는 신기술을 활용했다. 제10회 AIAA ATIO 컨퍼런스, NASA Puffin Electric Tailitter VTOL Concept[3], Puffin Dedundant Electric Powertrain System에서 9월 13일 추가 Puffin 논문이 발표되었다.[4] 이 빠르게 2011년 여러 업계 노력, 즉 그것은 공식적으로 수직 비행 사회와 미국적인 항공술 그리고 Astronautics에 의해 도입된 그 AugustaWestland 프로젝트 제로(이탈리아), Volocopter VC1(독일)과 오프너 BlackFly(미국)[5]2014년에서``Transformative 수직 비행사 중(AIAA)이 뒤따랐다nc버지니아에서 열린 "신기한 추진과 에너지 아키텍처"를 통한 새로운 비행 개념 구현에 관한 공동 워크숍.[6]

이후 eVTOL에 대한 항공기 제조업체들의 관심이 크게 증가했으며 보잉, 에어버스, 벨과 같은 회사들도 이 기술을 개발했다.[7]

이러한 주요 항공기 제조사들 외에도 스타트업들은 이러한 항공 차량의 개발에 중요한 역할을 해왔으며 때로는 기술 진보의 선두주자가 되기도 했다.[9]

우버는 제프 홀든, 니힐 고엘, 마크 무어가 공동 저술한 '업그레이드'라는 프로젝트에 관한 논문을 발표했다.[10] 그 논문은 주문형 항공 운송 시스템의 실현 가능성에 대해 개략적으로 설명했다. 이 문서는 2017년부터 2019년까지 개최된 연례 하이라이트 정상회담과 함께 eVTOL 항공기 및 도시 공기 이동성(UAM)의 개념을 공상과학 개념에서 수십 개의 개발 프로젝트가 추진하는 잠재적 항공우주 분야로 발전시키는 데 도움을 주었다.[11]

2020년 12월, 조비 항공에 의해 우버의 상승이 인수되었다.[12] 조벤 바이버트 조비 바이버트 Joby CEO는 "우버 리워트 팀은 우리 산업에서 중요한 역할을 했을 뿐 아니라, 온디맨드 모빌리티를 가능하게 하는 10년 이상의 경험을 바탕으로 한 놀라운 소프트웨어 툴셋을 개발했다"고 말했다.[13]

테트라항공은 2020년 고플라이 개인비행대회에서 1인승 eVTOL로 '파괴상'을 수상했다. 2021년에는 2022년 납품이 기대되는 Mk5 개인 eVTOL을 발표했다. 길고 얇은 전후날개에 분산된 32개의 수직 리프트 로터와 순항용 후면 푸셔 소품 등이 통합돼 있다. 주로 알루미늄 프레임을 사용하며, 탄소섬유/아라미드 보강 폴리머 보디워크가 적용되었다. 이 우주선의 폭은 8.62m(28.3ft), 길이 6.15m(20.2ft), 높이 2.51m(8ft 3in)이다. 배터리 팩에는 13.5kWh가 들어간다. 빈 중량은 488kg(1,076lb)이며 최대 79kg(174lb)의 파일럿을 호스팅한다. 이 차량에는 최소 3대의 비행 관제사가 탑재돼 모터 또는 비행 관제사 고장의 경우 32대의 수직 프로펠러를 구동하고, 전체 고장의 경우 낙하산이 장착된다. 이 비행기는 민간 조종사 면허만 있으면 되는 실험용 키트 항공기로 판매될 예정이다.[14]

2021년 어반 eVTOL은 400km/h(3인승 250mph) 300mi(480km) 규모의 레오를 발표했다. 40cm 직경 16개, 수직 리프트용 10kw 덕트 팬, 수평 추력을 위한 터빈 블레이드 후방 엔진 6개를 탑재하고 있다. 날개는 더블 박스 윙 디자인이다. 표준 자동차 공간에 주차할 수 있을 정도로 작다는 취지다. 분할된 배터리 시스템은 66-kWh를 지탱한다. 탄도 낙하산이 포함되어 있다. 그것은 아직 날지 않았다.[15]

볼로콥터는 2021년 국내 첫 승무원 EVTOL 비행을 실시했다.[16]

국립과학아카데미는 2021년 11월 카네기멜론대학의 샤산크 스리패드와 벤카트 비스와나단(Venkat Viswanathan)의 연구결과를[17] 발표하여 eVTOL 항공기가 지상 전기자동차에 버금가는 에너지 효율을 가질 수 있다고 밝혔다. 이 연구는 또한 배터리 구동 eVTOLs에 높은 기술 준비 수준을 할당했다.

민첩성 프라임

4개의 미국 기업이 미군의 민첩성 프라임 프로그램을 통해 군사적 내공성 계약을 체결했다. Joby Aviation, Beta Technologies, Lift Aircraft, 그리고 가장 최근에 Hubiside 항공기가 2021년 7월에 받아들여졌다.[18]

SPACs

Archer, Joby, Lilium, Vertical은 특수 목적 인수 회사(SPAC)에 가입하여 상장하였다.[19] 첫 번째는 아처항공으로, 2021년 2월 유나이티드 항공으로부터 100억 달러 이상의 항공기 200대 이상의 주문을 동시에 발표했다.[20] Archer는 또한 그해 처음으로 Maker 항공기를 직접 공개하였다.[21]

주문

수직항공우주항공은 2021년 6월 아메리칸항공, 버진아틀란틱, 항공기 리스너 아발론홀딩스 등 1000대 eVTOL의 사전 주문을 발표했다.[22]

엠브라에르 이브 에어 모빌리티는 2022년 1월 현재 50억 달러에 달하는 이브 eVTOLs 1735건의 수주 계약을 17개사와 체결했다.[23]

기술

비행 메커니즘

많은 디자인이 날개 없이 작동한다. 멀티콥터는 일반적으로 볼콥터 2X 또는 제톤 에어로와 같은 모터/프로펠러를 호스팅하기 위해 방사형 암을 사용한다.[24]

추력 설계는 추력 방향을 변경하여 이륙/착륙을 위해 수직으로 그리고 순항하는 동안 수평으로 추력을 변환한다. 전체 날개(틸트 윙)는 회전 장치(틸트-로터)로 회전하거나 회전 장치(틸트-로터)로 회전할 수 있다. 아처 메이커,[25] 릴리움 제트, 조비 S4,[26] 볼로콥터 2X, 수직 항공 우주 VA-X4, 주리 2.0은[27] 틸트로터 크래프트다. ASML Aero Vertiia는 다른 고정형 박스 날개 설계의 로터 고정 부분을 회전시키는 하이브리드를 사용한다.[28] 추력 벡터링에 대한 또 다른 접근방식은 플랩을 사용하여 수평 모터에서 나오는 공기를 아래쪽으로 돌려 리프트를 만드는 것이다. 크래프트 에어로(Craft Aero)는 앞쪽 기체 바닥과 뒤쪽 기체 상단에 부착된 박스 윙으로 위에서 보면 다이아몬드 형상을 연출하는 것이 눈에 띈다. 이 설계에는 범위 증가를 위한 터빈 발전기가 포함된다.[29]

틸트 윙 구성은 두포항공우주처럼 부착된 모터와 함께 날개 전체를 회전시킨다.[30]

리프트와 크루즈 시스템은 수직 비행을 위한 모터 세트와 베타 알리아,[31] 에어버스,[32] eMagic과 같은 순항용 모터 세트를 사용한다.[33]

PteroDynamics는 접이식 날개 디자인을 사용하여 차량의 육지 이동을 용이하게 한다. 이륙은 날개를 접은 상태에서 발생하며, 기내 전환이 완전히 연장된다.[34]

하이브리드 설계는 Archer Maker,[35] VA-1X [36]및 Wisk Cora에서 볼 수 있듯이 일부 고정식 모터와 일부 기울기 모터를 사용한다.[36]

날개 디자인

전형적인 멀티콥터는 날개를 사용하지 않고 오직 양력을 위한 회전날개에 의존한다.

탠덤 윙 디자인은 전면과 후면 날개를 사용하며, 선택적으로 날개 끝에서 서로 부착한다.

박스 날개나 닫힌 날개 디자인도 두 개의 날개를 사용하지만 날개는 날개띠가 없어질 정도로 연결돼 있다. 날개는 수직으로 쌓거나 앞뒤로 나란히 배열할 수 있다.

힘

일부 설계는 수소 연료 전지를 사용하지만, 대부분의 현재 설계는 배터리에 의해 구동된다. 현재 배터리는 낮은 특정 에너지(발생 범위와 그에 따른 안전 문제)로 어려움을 겪고 있다. 연료 전지는 이전에 특정 동력(수직 이착륙에는 너무 낮을 수 있음)을 낮추어 어려움을 겪었지만, 새로운 설계는 훨씬 더 높은 특정 전력으로 이 문제를 해결했다고 주장한다.[37][38][39][40] 이착륙에는 배터리를, 순항에는 수소연료전지를 활용하자는 제안도 있다.[41]

적용들

민간의

대부분의 민간 eVTOL 항공기는 도시 항공 이동성을 위해 설계되었으며, 이들의 일반적인 역할은 다음과 같다.

에어 택시

볼로콥터 2X

많은 eVTOL의 컨셉은 에어택시 어플리케이션용이다. 예를 들어, 우버 상승 파트너인 Pipistrel은 5인승 항공 택시인 Pipistrel 801에서 일하고 있다.[42] 볼로콥터 2X를 기반으로 자사 에어택시 서비스 '볼로시티'를 제안한 볼로콥터도 대표적이다.[43]

배달

구글 소유 회사 알파벳은 2020년부터 eVTOL UAV 배송 서비스를 제공하고 있다. 그들의 드론은 100km까지 날 수 있고 1.5kg까지 날 수 있다.[44] 아마존 에어와 UPS는 드론 배송을 이용하는 다른 두 회사다.[45] 독일 항공우주기업 윙콥터가 유니세프와 손잡고 2018년에도 바누아투에서 백신을 납품했다.[46] 2020년에는 물섬에 COVID-19 테스트 키트를 전달하기 위해 윙콥터 eVTOL 드론이 사용되었다.[47]

바누아투에서 백신 배달 비행 중인 윙콥터 178HL.

중형차에는 사브루잉항공기 사브루잉 라갈, 엘로이 엘로이 엘로이 항공 차파랄, 피피스트렐 등 업체가 포함됐으며, 사브루잉 항공기는 수직이착륙 시나리오에서 최대 5400파운드까지 탑재할 수 있는 중형 화물용 드론을 공개했다.

의료 지원(EMS)

2020년, JumpAero는 응급 서비스의 신속한 배치를 위해 1인승 소형 eVTOL 항공기를 개발하고 있다고 발표했다. 이런 종류의 차량은 육상 차량이나 헬리콥터를 대체하는 것이 아니라 전기 모터 덕분에 다른 차량보다 속도가 빠른 새로운 도구다.[48]

2020년 캐나다 에어 모빌리티 컨소시엄은 환자, 장기, 약물의 병원 간 직접 수송을 위한 eVTOL의 이점을 연구했다.[49]

레크리에이션

eVTOL 항공기는 레크리에이션 항공에 전기 비행을 도입하기 위해 만들어졌다.

군대

2020년 4월 USAF는 2021년 개발을 위한 eVTOL 프로젝트에 2,500만 달러 규모의 자금을 지원한다고 발표했다.[50][51] 2020년 8월 20일 미국 공군(USAF)은 텍사스주 오스틴의 캠프 메이브리에서 전기 수직 이착륙기 시범비행을 실시했다. USAF 민첩성 프라임 프로그램에 따라 유인 eVTOL 항공기가 비행한 것은 이번이 처음이다.[50]

2021년 12월 12일 엠브레이어와 BAE시스템스는 국방안보 시장을 위한 이브의 차량 개발을 모색하기 위한 공동 연구에 착수할 계획을 발표했다.[52]

인증

유럽

2018년부터 유럽연합(EU) 항공안전청(EASA)이 이 같은 항공기의 인증 작업을 벌이고 있다.[53] 2019년 7월에는 SC-VTOL-01 : VTOL 항공기에 대한 특수조건(Special Condition for VTOL)을 발간했다. 이 문서는 VTOL 항공기의 안전 및 설계 목표를 설정하였다. 그것은 eVTOL을 위한 특별 섹션을 포함한다.

미국

미국연방항공청(FAA)은 2009년 향후 20년간 일반 항공권 권고에 관한 연구결과를 발표했다.[54] 특히 파트 23-개정 64는 eVTOL을 포함한다.[55]

참고 항목

참조

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외부 링크