Экономичность и отсутствие выбросов вредных веществ, скорость и надёжность — такими качествами должен обладать поезд будущего, над которым работают инженеры из университета Тохоку. Для достижения указанных целей они намерены научить поезда летать, причём в прямом смысле.

Рис. 1. Замысел японцев обманчиво прост:
прямоугольный короб и поезд-экраноплан,
летящий в считанных сантиметрах от поверхности.
Но оказалось, что довести до ума такую схему
тяжело (фото Kohama Laboratory).

На этой неделе в Шанхае на конференции по робототехнике и автоматизации ICRA 2011 японцы рассказали о недавних испытаниях небольшого робота с тремя парами крыльев и парой пропеллеров. Летала эта машина очень низко, почти касаясь асфальта. Но в том и вся соль — перед нами экраноплан.

Создатели робота намерены с его помощью отработать алгоритмы быстрой автоматической коррекции такого аппарата по крену, тангажу и рысканию. Ведь последователям этого крошечного бота потребуется не только очень быстро летать у самой земли, но проделывать это в закрытом с двух сторон коробе, не касаясь стенок.

Рис. 2. Воздушные винты экспериментального аппарата приводятся в движение электромоторчиками. В полноразмерном летающем поезде привод должен быть аналогичный (фото с сайта spectrum.ieee.org).

Если компьютеры научатся филигранно контролировать полёт экраноплана, это станет важным шагом в проекте Aero-Train, над которым японцы работают уже двадцать лет.

Общая идея «воздушного поезда» такова. Для сокращения энергетических затрат на перемещение вагона, его следует поднять над дорогой. Наиболее известный способ левитации такого аппарата — магнитная подвеска. Метод хорош со многих точек зрения и неплохо изучен, да очень уж дорог. Короткие крылья, воздушные винты и экранный эффект представляются куда более доступным вариантом.

Полноразмерный поезд такого типа насчитывал бы в длину более 80 метров, весил бы 70 тонн и перевозил бы три сотни пассажиров со скоростью 500 километров в час. При этом он был бы безопаснее и удобнее самолёта.

Рис. 3. Специальное ограждение не позволяло бы поезду вылететь прочь с дороги при любом отказе системы управления. При этом в штатном режиме аппарат летел бы, не касаясь стенок и дна жёлоба. Сокращение GETS означает «транспортная система на экранном эффекте» (иллюстрация Kohama Laboratory).

Энергию для поезда, по замыслу японцев, вырабатывали бы ветряки и солнечные батареи, установленные вдоль пути и на станциях.

Получаемый от возобновляемых источников ток должен попадать в буферные накопители для сглаживания неравномерности в мощности, а далее он отправлялся бы на борт «аэротрейна», у которого на кончиках крыльев должны быть смонтированы токосъёмники.

Рис. 4. Один из прототипов вагона-экраноплана (фото Kohama Laboratory).

Рис. 5. В роли накопителя энергии специалисты из университета Тохоку предлагают использовать водород. Ток, получаемый от солнца и ветра, шёл бы в электролизёры, водород и кислород сохранялись бы в баллонах и при необходимости направлялись бы в топливные элементы. На врезке — просчёт аэродинамики летающего вагона на компьютере (иллюстрации Kohama Laboratory).

Но это всё в будущем, а пока изобретатели летающего вагона тестируют различные прототипы (один из них показан на снимке под заголовком). Накопленный на роботах опыт японцы собираются применить в пилотируемом аппарате, который развивал бы 200 километров в час, пишет IEEE Spectrum.

Рис. 6. Прототипы ART001 (вверху) и ART002 (с открытыми и закрытыми винтами) на испытаниях. Эти машины развивали скорость до 100 километров в час. Причём ART002 сначала был создан как беспилотный аппарат, а потом был оборудован сиденьем (фото Kohama Laboratory).

Усовершенствованный «аэротрейн» будет называться ART003. Он сможет уже похвастать двумя сиденьями. А следующий возможный шаг — постройка аналогичного аппарата, рассчитанного на шестерых и способного разгоняться до 350 километров в час.

Рис. 7. Развитие летающих поездов, по мнению японских учёных, может пойти и по пути миниатюризации, постройки персональных машин для полётов по выделенным экранопланным трассам, а также летающих такси (иллюстрации Kohama Laboratory).

Стоит вспомнить, что девять лет назад американцы придумали «аэропоезд», который начинал свой бег как обычный вагончик подвесного монорельса, а при достижении взлётной скорости уже летел, лишь чуть-чуть касаясь электрических контактов для получения энергии.

Рис. 8. Детали пути для поезда Aero-Train и узел для подачи энергии на борт этого аппарата (иллюстрация Kohama Laboratory).

Причины, по которым вся Америка не покрылась сетью чудесных летающих поездов, просты. Это солидная цена дороги и сложности с управлением таким поездом на высокой скорости.

Кудесники из Страны восходящего солнца, как видим, вовсю трудятся над проблемой компьютерного управления. А цену, они считают, можно сделать очень привлекательной.

Но одна ещё загвоздка мешает признать поезд-экраноплан идеальным транспортом будущего. Эту проблему открыто признают и сами разработчики Aero-Train и пока ничего не сообщают о возможных путях её решения. Дело в том, что летающий поезд будет очень шумным. Потерпим, ради экологии?