Het is vroeg in de ochtend op een drukke invalsweg. Je staat stil bij het geluid van toeterende claxons van ongeduldige automobilisten die, net als jij, vastzitten in de spits.
Een bericht verschijnt op het voorruitdisplay: ‘Wil je overschakelen naar de vliegmodus?’
Je drukt op ‘ja’, en plotseling tillen vier rotors de auto de lucht in. Je zweeft boven de files en enkele minuten later land je op een vertiport, een parkeerplaats voor vliegende auto’s. Zo kom je op tijd op je werk.
De droom van vliegende auto’s bestaat al even lang als het gewone vliegverkeer en is vaste prik in talloze sciencefictionfilms. Maar momenteel zetten verschillende bedrijven over de hele wereld deze filmdromen om in werkelijkheid.
We dromen al 150 jaar van de vliegende auto
Allerlei ideeën en pogingen van ingenieurs – met wisselend succes – hebben geleid tot personenauto’s met een propeller.
1842: Kar moest op stoom vliegen
Een vliegende kar op stoom met een spanwijdte van 46 meter die opstijgt van een schans – dat was het idee achter de Henson Aerial Steam Carriage, gepatenteerd in 1842. Maar de machine kwam nooit van de grond.
1917: Curtiss’ autovliegtuig vloog bijna
De Curtiss Autoplane wordt beschouwd als de eerste echte poging om een vliegtuig en een auto te combineren. Het 8,2 meter lange autovliegtuig kwam van de grond, maar daar was dan ook alles mee gezegd.
1937: Niemand kocht de Aerobile
De Waterman Aerobile kon echt vliegen, zoals in 1937 voor het eerst bewezen werd. Met een vijfcilindermotor van 100 pk kwam de Aerobile de lucht in, maar door de zeer beperkte vraag werden er maar vijf exemplaren gemaakt.
2021: SkyDrive vraagt certificaat aan
Het Japanse bedrijf SkyDrive vroeg op 29 oktober 2021 een zogeheten typecertificaat aan, dat aangeeft dat de vliegende auto met acht rotors voldoet aan de officiële eisen op het gebied van veiligheid en milieu.
In 2021 werd de vliegende auto SkyDrive aangemeld bij de Japanse luchtvaartautoriteiten voor een zogeheten typecertificaat. Dat is de eerste stap op weg naar een goedkeuring om legaal en veilig te kunnen vliegen.
Vliegende auto’s variëren in uiterlijk. Sommige kunnen over wegen rijden, maar veruit de meeste lijken meer op propellervliegtuigen met een aantal rotors aan de vleugels of op uit de kluiten gewassen drones.
Hoe ze ook ontworpen zijn, ze groeien langzaam naar een vervoersvorm toe die de problemen van lange rijen auto’s, lawaai en vervuiling in steden oplost.
Maar eerst zijn er een aantal hindernissen te nemen.
Auto stijgt op met elektromotoren
Met acht rotors, acht elektromotoren en een cockpit in het midden lijkt de SkyDrive net een uit de kluiten gewassen speelgoeddrone.
Een elektrische vliegende auto is technisch bekend als een eVTOL, (electric vertical take-off and landing), een voertuig voor personenvervoer dat elektrisch wordt aangedreven en rechtstandig kan opstijgen en landen.
SkyDrive moet in 2025 het luchtruim veroveren
1. Topsnelheid is 50 km/h
Een lithiumionaccu drijft de elektromotoren aan, die een vliegtijd van 5-10 minuten bij circa 50 km/h geven. Het prototype is voor één persoon, maar in 2025 komt er een versie voor twee personen die een half uur kan vliegen.
2. Skydrive kan verticaal opstijgen en landen
Het landingsgestel lijkt op dat van een helikopter, want het voertuig kan verticaal opstijgen en landen. De SkyDrive kan 150 meter hoog komen, terwijl de nieuwe versie in 2025 100 km/h en 500 meter hoog moet kunnen vliegen.
3. Acht propellers bieden veiligheid
De SkyDrive heeft acht propellers en acht elektromotoren, die gebruikmaken van het principe distributed electric propulsion: als een of meer motoren uitvallen, nemen de andere het over en zetten ze het voertuig veilig aan de grond.
Verticale start- en landingsvoertuigen zijn niets nieuws, want zowel helikopters als de militaire vliegtuigen Harrier en V-22 Osprey gaan tientallen jaren terug.
Ze behoren tot de categorie VTOL (vertical take-off and landing), maar zonder ‘electric’ omdat hun propellers of rotors niet op elektromotoren werken.
Een groot pluspunt van elektromotoren is dat ze zeer zuinig zijn: ze zetten tot 90 procent van de energie in een accu of brandstofcel om in beweging.
Verder worden accu’s steeds beter. De lithiumionaccu, die momenteel erg in zwang is, is de afgelopen 30 jaar bijvoorbeeld zo’n 8 procent per jaar efficiënter geworden. Ingenieurs werken ook aan nieuwe accuvarianten die zwavel of lucht gebruiken in plaats van het dure lithium, waarmee vliegende auto’s stukken verder zouden kunnen komen.
Een ander voordeel van de eVTOL is dat een elektromotor uit weinig onderdelen bestaat in vergelijking met een brandstofmotor. Zijn compacte ontwerp verlaagt bovendien het gewicht en de windweerstand.
Het gebruik van meerdere kleinere motoren, zoals de acht van de SkyDrive, betekent ook dat het voertuig nog veilig kan landen als een of meer motoren uitvallen, omdat de andere motoren in dat geval de kapotte compenseren.
NASA zet de golf in gang
Het eVTOL-concept kwam van de grond in 2010, toen NASA met het idee kwam van de eenpersoons-eVTOL Puffin.
Het 3,7 meter lange toestel zou een spanwijdte krijgen van 4,4 meter, een bereik van 80 kilometer en een snelheid van circa 241 km/h. Hoewel de Puffin nooit op ware grootte werd gebouwd, leidde hij tot een golf van nieuwe eVTOL-concepten van vliegtuigfabrikanten als Airbus en Boeing.
De eVTOL-voertuigen hebben namelijk verschillende voordelen ten opzichte van traditionele vliegtuigen en auto’s.
NASA’s conceptvliegtuig Puffin zou een elektrisch voertuig worden waarmee je snel van A naar B kon.
Ten eerste maken elektrische voertuigen veel minder lawaai dan bijvoorbeeld helikopters, wat belangrijk is voor bewoners van overvolle steden waar al veel herrie is.
Met dit in gedachten werkt Airbus aan het concept CityAirbus, een vliegende bus die 80 kilometer zal kunnen afleggen met 120 km/h. Gestreefd wordt naar een geluidsniveau van 65 dB, wat overeenkomt met verkeerslawaai op een drukke straat.
Ten tweede is een eVTOL minder kwetsbaar voor bijvoorbeeld verkeersopstoppingen en wegwerkzaamheden.
In San Francisco besteedt de gemiddelde inwoner 230 uur per jaar – of in totaal 9,5 dagen – aan pendelen van en naar het werk. Maar door een deel van het passagiersverkeer de lucht in te sturen, hopen ingenieurs de druk op het wegennet en de railinfrastructuur te verlichten en de reistijden te verkorten.
230 uur per jaar besteden inwoners van San Francisco gemiddeld aan het pendelen.
Ten derde is het eVTOL-concept minder schadelijk voor het klimaat dan helikopters en vliegtuigen, omdat ze werken met elektromotoren en lithiumionaccu’s in plaats van kerosine.
Auto vliegt tussen luchthavens
Op dit moment zijn er twee hoofdcategorieën van de eVTOL. De ene is een passagiersdrone zoals de SkyDrive, die lijkt op een gewone drone, vaak een quadcopter genoemd. De andere neemt de term ‘vliegende auto’ nogal letterlijk.
Tot deze categorie behoort de AirCar, die in juni 2021 een 35 minuten durende vlucht maakte tussen de luchthavens van Nitra en Bratislava in Slowakije. De AirCar heeft vier wielen als een gewone auto, maar ook vleugels die na de landing inklappen in de carrosserie, waarna de auto op gewone wegen kan rijden.
Het proces om de AirCar van auto tot vliegtuig om te toveren, duurt drie minuten, en de carrosserie is gemaakt van een composietmateriaal dat, samen met de vleugels en de staart, helpt om tijdens de vlucht lift te creëren.
Het nadeel van de AirCar is echter dat hij een traditionele landingsbaan nodig heeft, en in de stad is daar geen plaats voor.
Wil de vliegende auto een echt succes worden, dan zal hij rechtstandig moeten opstijgen en landen op speciale luchthavens, vertiports genoemd, waaraan ingenieurs en architecten momenteel werken.
En hier komen we bij de grootste uitdaging van de vliegende auto: wil het verkeer door de lucht zweven, dan heeft het heel veel landingsplaatsen nodig, verspreid over de stad, zodat de verdere reis naar de eindbestemming niet te lang duurt.
Vliegend autoverkeer moet gebruikmaken van speciale vliegvelden, vertiports, midden in steden. Zo kun je dicht bij je bestemming parkeren.
Maar in steden is de ruimte beperkt en zijn de prijzen per vierkante meter hoog. Het idee is dus om bestaande oppervlakken te gebruiken voor vertiports – bijvoorbeeld op daken van grote gebouwen of op rivieren of meren.
Maar het gebrek aan landingsplaatsen is niet het enige probleem waarmee ingenieurs te kampen hebben.
Bus wordt zelfvliegend
Om de veiligheid te verbeteren en het risico van botsingen zo klein mogelijk te houden, zullen vliegende auto’s waar mogelijk zelfvliegend zijn.
Samen met andere bedrijven onderzoekt GKN Aerospace hoe camera’s en sensorsystemen onbemande vliegende bussen veilig kunnen laten navigeren tussen punten in de stad – en naar elkaar.
Zo wordt de Skybus een zelfvliegend onderdeel van het stadsbeeld, met plaats voor wel 50 passagiers.
De bestuurderloze Skybus biedt plaats aan 50 passagiers en kan sommige traditionele bus- en taxidiensten naar de lucht overhevelen.
Een van de grote uitdagingen is de zelfrijdende technologie zelf. Sensoren kunnen al waarnemen wat er voor, achter en aan de zijkanten van de nieuwste automodellen gebeurt, maar wil de technologie geschikt zijn voor zelfrijdend vervoer, dan moet ze ook kunnen waarnemen wat er boven en onder het voertuig gebeurt.
Bovendien moeten de autoriteiten een goede verkeerswet maken die ook van toepassing is op het luchtruim boven straten, want vliegen boven steden is momenteel op veel plaatsen verboden wegens geluidsoverlast en veiligheidsproblemen.
Pas als die kwesties opgelost zijn, kunnen we ons boven de files van de stad verheffen en naar huis zoeven.