Eräs ilmailun tämän hetken kuumimmista aiheista on eVTOL. Mutta mitä se oikeastaan tarkoittaa? Näiden lentolaitteiden kehitys etenee nyt hurjaa vauhtia ja laitteiden kirjo on melkoinen.

Lyhenne eVTOL tulee sanoista electric Vertical Take-Off and Landing, eli se on sähkökäyttöinen ilma-alus, joka kykenee tekemään pystysuoran lentoonlähdön ja laskun. Useimmiten sillä viitataan matkustajien tai rahdin kuljetukseen kykenevään lentolaitteeseen. Niitä voidaan kutsua myös lentotakseiksi tai rahtidroneiksi.

eVTOLeista on puhuttu vasta kolme vuotta. Iso pyörä pyörähti käyntiin lokakuussa 2016, kun kuljetuspalveluyhtiö Uber julkisti ”Elevate”-visionsa. Siinä yhtiö esitteli tulevaisuudennäkemystään, jossa eVTOLit voivat jo lähivuosina ratkaista ruuhkaisten suurkaupunkien liikenneongelmia. Visio sai osakseen suurta huomiota ja siitä lähtikin liikkeelle Urban Air Mobility (UAM, kaupunki-ilmailu) -buumi.

UAM on toiminut alustana uusien ilma-alusprojektien ja innovaatioiden ryöpsähdykselle, jonka piirissä esitellään uusia lentolaitteita harva se viikko. Itse asiassa alan uutissivuston, Vertical Flight Societyn Evtol.newsin luettelossa oli marraskuussa 2019 jo 219 kehitysprojektia.

Sähköinen ilmailu tulee epäilemättä jossakin muodossa, mutta se, kuinka nopeasti eVTOL-ilma-alukset yleistyvät, onkin vähintään niin sanotun tuhannen taalan kysymys.

Melko todennäköinen kehitysskenaario on, että kaupallinen eVTOL-lentotoiminta alkaa ensin rahtilentotoiminnalla ja tiheästi asuttujen seutujen ulkopuolella. Ajan myötä ja kokemuksen karttuessa henkilökuljetukset ja lennot voidaan sallia kaupunkialueilla. Tämä olisi perinteinen, riskejä kaihtava skenaario.

Toisaalta monen eVTOL-projektin taustalla on yksityinen rahoittajataho, joka haluaa päästä kaupunkiliikenteeseen mahdollisimman pian ansaitsemaan investoidut rahat nopeasti takaisin. Aika näyttää, millä mallilla edetään.

Droneista eteenpäin

Useimmat eVTOL-ilma-alukset hyödyntävät samoja tekniikoita, jotka ovat viime vuosina nostaneet pienet dronet suosioon. Kevyet litiumakut mahdollistavat sähkömoottorien käytön. Sähkömoottorien kierrosluvun säätö on taas nykyaikaisen tehoelektroniikan avulla helppoa, jolloin ilma-aluksen ohjaus voi tapahtua moottorikohtaisella kierrosluvun säädöllä ilman perinteisiä mekaanisia ohjainjärjestelyjä. Mikroelektroniikalla toteutetut gyrosensorit ja laskentaohjelmistot mittaavat koko ajan laitteen lentoasentoa, ja antavat ohjauskomentoja moottoreille, jotta laite lentää vakaasti ohjaajan – joka on usein maassa oleva kauko-ohjaaja – toiveiden mukaisesti.

eVTOLin ohjaaminen poikkeaa perinteisestä siinä, että automatiikka pitää ilma-aluksen koko ajan vakaassa asennossa ja ohjaaja vain osoittaa halutun suunnan ja nopeuden. Haluttaessa laite lentää sille syötettyjen reittitietojen mukaisen reitin täysin automaattisesti.

Koska eVTOLien tekniset ratkaisut harvoin mahdollistavat perinteisen pakkolaskun tai autorotaatiolaskun, useissa projekteissa strategia näyttää olevan, että koekoneiden koelennot suoritetaan alkuvaiheessa miehittämättömänä, kunnes ilma-alus toimii niin varmasti, että ohjaaja pääsee kyytiin. Ohjaaja on myös mukana kaupallisen liikenteen alkuvaiheessa varmistuksena, kunnes lentotoiminta voidaan joskus tulevaisuudessa suorittaa kokonaan ilman fyysisesti koneessa olevaa pilottia.

Houkutteleva yhtälö

Uberin ja muiden selvitysten mukaan tekniset edistysaskeleet pienentävät VTOL-lentotoiminnan kustannukset murto-osaan nykyisten helikopterien toimintakuluihin verrattuna. Joten ei ihme, että kaupunki-ilmailu houkuttelee kehittelijöitä mukaan.

Toistaiseksi suurin osa eVTOL-koneista on olemassa vain paperilla tai enintään prototyyppi- tai proof-of-concept-koekoneina. Oikeasti lentäneiden, lyhyet ”ilmahypyt” mukaan luettuna, täysikokoisten lentolaitteiden lukumäärä on tätä nykyä noin 15 konetyyppiä, ja vain noin viisi on toistaiseksi lentänyt ihminen kyydissä.

Vuodet 2020–2024 lienevätkin se jakso, milloin jyvät erottuvat akanoista ja nähdään, mitkä ratkaisut ovat elinkelpoisia kaupallista lentotoimintaa ajatellen. Tällöin saatamme nähdä myös ensimmäiset kaupalliset eVTOL-palvelut.

 

KIRJAVA JOUKKO

EVTOLEJA ON hyvin monenlaisia. Yksi tapa ryhmitellä niitä on sen mukaan, miten len­tolaitteen nostovoima kehitetään.

Multikopteri-/helikopterityyppisissä eVTOLeissa lentämiseen tarvittava nos­tovoima perustuu yksinomaan pyöriviin roottoreihin tai potkureihin. Siivillä varus­tetuissa laitteissa liike eteenpäin synnyttää osan nostovoimasta kuten lentokoneessa.

Esittelemme tässä muutamia merkit­täviä eVTOL-projekteja. On kuitenkin hyvä muistaa, että kyseessä on aivan uusi ilmailun muoto eikä tässä vaiheessa ole mitenkään varmaa, että juuri nämä projektit onnistuvat pääsemään sarjatuo­tantoon saakka. Ne kuitenkin osoittavat, minkälainen tulevaisuus saattaa olla edessämme.

 

MULTIKOPTERIT

NÄMÄ MUISTUTTAVAT perusrakenteeltaan pieniä droneja. Ainoat liikkuvat osat löytyvät sähkömoottoreista ja potkureista. Siksi vioittumismahdollisuuksia on vähän. Varjopuolena on kuitenkin suuri ilmanvastus, minkä johdosta nopeus ja kantama jäävät pienemmiksi kuin siivillä varustetuissa eVTOLeissa.

VOLOCOPTER

SAKSALAISELLA VOLOCOPTERILLA on jo pitkä eVTOL-historia. Ensimmäinen koekone lensi ensilentonsa miehitettynä jo 2011. Takana on useita koekoneita ja nykyinen kaksipaik­kainen Volocopter 2X on lentänyt lukuisia miehitettyjä koelentoja, myös Helsinki-Van­taan lentoasemalla, missä erityisesti sen hiljaisuus teki syvän vaikutuksen: melu oli lähellä lentäneeseen helikopteriin verrattuna lähes olematonta.

Yhtiön liiketoimintamalli perustuu lentotak­simalliin eli yksi matkustaja tilaa lentomatkan haluamaansa kohteeseen.

Volocopterin suoritusarvot ovat nopeus 110 kilometriä tunnissa, kantama 35 kilo­metriä, kuormitettavuus 200 kiloa. Projekti on sen verran pitkällä, että nyt lennetään pitkä koejakso Singaporessa, missä on juuri otettu koekäyttöön ensimmäinen VoloPort eli eVTOL-ilma-aluksille tarkoitettu lentoasema.

Volocopter esitteli hiljattain uuden VoloCity-version, joka lienee jo varsin lähellä tuotantokelpoista versiota. Yhtiö esitteli myös miehittämättömän rahti-ilma-aluksen VoloDronen, joka kykenee viemään 200 kilon kuorman 40 kilometrin päähän.

Volocity

EHANG 184 JA 216

KIINALAISISTA EVTOLIEN kehittäjistä näky­vin on eHang-yhtiö. Yksipaikkainen 184 esiteltiin CES-elektroniikkamessuilla 2016, ja se on eHangin mukaan lentänyt jo yli tuhat lentoa, monet niistä miehitettynä.

Yhtiö ilmoitti äskettäin valmistaneen­sa jo parinkymmenen kaksipaikkaisen eHang 216 ilma-aluksen sarjan, mutta tietojen täsmällisyydessä on toivomisen varaa.

eHang on rakentanut Kiinan Guang­zhouhun ohjaus- ja valvontakeskuksen, josta jokainen lento valvotaan. Lokakuus­sa yhtiö ilmoitti perustavansa Azerbaijan Airlinesin kanssa toisen ohjaus- ja valvon­takeskuksen Bakuun.

eHang on eräs julkisuudessa eniten esillä olleista eVTOLeista, tässä Amsterdamissa.

CITYAIRBUS

CITYAIRBUS ON Airbusin koekone, jolla lentokonevalmistaja kerää kokemuksia myöhemmin esiteltäviä sarjatuotanto­koneita varten. CityAirbus on toistaiseksi rakennettujen eVTOL-koneiden suurim­masta päästä: nelipaikkaisen koneen suurin lähtöpaino on 2 200 kiloa ja siinä on kahdeksan 100 kilowatin (130 hevosvoi­man) Siemens-moottoria.

Nopeus on noin 125 kilometriä tunnissa, mutta toiminta-aika vain 15 minuuttia, mikä ei vielä riitä kaupalliseen lentoliiken­teeseen. CityAirbus lensi kauko-ohjattuna vuoden 2019 toukokuussa, ja miehitetty koelento on ohjelmassa vielä tämän vuoden aikana.

CityAirbus-koekone on multikopterityyppisten eVTOLien järeämmästä päästä.

 

SIIVILLÄ VARUSTETUT EVTOL-KONEET

NÄMÄ KONEPROJEKTIT ovat suorituskyvyltään selvästi korkeammalla tasolla kuin multi­kopterit, mutta toisaalta ne ovat monimutkai­sempia. Se tarkoittaa, että kehitystyö kestää kauemmin.

LILIUM JET

SAKSALAINEN LILIUM Jet kuuluu eVTOL-ko­neiden hurjimpiin suunnitelmiin. Tavallisten potkurien sijaan Liliumissa on peräti 36 alas käännettävää puhallinta eli ”jettiä”, jotka nostavat koneen maasta ja kiihdyttävät sen matkalennossa peräti 300 kilometrin tunti­nopeuteen.

Kantamaksi ilmoitetaan 300 kilometriä, mikä sekin on sähköilma-alusten huippuluku. Viisipaikkaisesta koekoneesta julkaistiin loka­kuussa video, jossa se lentää miehittämät­tömänä. ”Coming 2025”, ilmoitetaan Liliumin verkkosivuilla.

Lilium Jet on perinteisiin ilma-aluksiin tottuneille varsin omalaatuinen ilmestys.

OPENER BLACKFLY

BLACKFLY ON itse asiassa ryhmän poik­keus, koska sen siipi tai moottorit eivät liiku. Sen sijaan koko yksipaikkainen kone kääntyy hetkeksi pystyasentoon lentoonlähdössä ja laskussa, mikä on matkustajalle varmasti ensimmäisellä kerralla mieleenpainuva kokemus.

Blackfly on lentänyt jo ”satoja tunteja”, myös miehitettynä. Se mahtuu Yhdys­valtain ja Kanadan ultralight-luokkaan, eli se ei vaadi sertifiointia. Siten se on enemmän hupilentolaite kuin muut eVTOLit. Yhtiön mukaan markkinointi alkaa ensi vuonna.

Yksipaikkaisen Blackflyn markkinointi alkaa valmistajan mukaan jo ensi vuonna.

AIRBUS VAHANA

AIRBUSIN TOINEN eVTOL-koekone on yksipaikkainen Vahana, jonka nopeus on 200 kilometriä tunnissa ja kantama 50 kilometriä. Kone on lentänyt mie­hittämättömänä yli 50 lentoa mukaan luettuna teknisesti vaativat transitiot eli lentoasun muutokset lentoonlähdöstä matkalentoasuun ja takaisin lasku­asuun.

Projektista on paljon tietoa Airbusin A3-kehitysyhtiön sivuilla, joista selviää, kuinka kunnianhimoinen projekti on. Vahanassa on muun muassa erittäin suorituskykyinen konenäkö-varustus, jolla se voi havainnoida muuta lentoliikennettä. Tämä onkin tulevaisuuden miehittämättö­män ilmailun kasvun perus­edellytys. Vahanassa on myös monesta muusta projek­tista poiketen säädettävät potkurien lapakulmat, minkä ansiosta se on mahdollisimman energiatehokas sekä leijunnassa että nopeassa matkalennossa.

Airbus on ilmoittanut julkaisevan­sa eVTOL-strategiansa ensi vuonna koekoneilla hankittujen kokemusten perusteella.

Vahanassa on kahdeksan sähkömoottoria kiinnitettynä kääntyviin etu- ja takasiipiin. Huomaa nokassa olevat sensorit.

XTI TRIFAN 600

TRIFAN KUULUU epäilemättä eVTOLien äärimmäisimpiin lentolaitteisiin. Kuusi­paikkaisessa, liikesuihkukonetta muis­tuttavassa ilma-aluksessa on hybridi-voimalaite, johon kuuluu 745 kilowatin (1 000 hevosvoiman) turbiinimoottori ja yhteensä neljä sähköistä ducted fan -puhallinta, jotka saavat käyttö­energiansa moottorin pyörittämistä generaattoreista.

TriFanin arvioidut saavutusarvot ovat huikeat: nopeus 340 solmua (630 kilometriä tunnissa) ja kantama VTOL-operaatioissa jopa 1 200 kilomet­riä. Mitoiltaan 65-prosenttinen koekone teki toukokuussa lyhyen pystysuoran nousun turvaköysien varassa. Täysiko­koisen koekoneen on tarkoitus lentää ensi vuonna.

XTI Trifan