Что ж, ребята, 2015 год наступил и ушел, а у нас до сих пор нет широкодоступных летающих автомобилей . Несмотря на то, что ведется многообещающая работа над «летающими автомобилями», которые больше похожи на дорожные самолеты, похоже, что мы далеки от типа летающих автомобилей, которые я представляю из поп-научной фантастики. Таким образом, я воздержусь от использования тега «ближайшее будущее» в этом вопросе.
Хорошо, давайте предположим, что мы находимся на Земле будущего, где летающие автомобили так же распространены, как сегодня наземные автомобили. Их цена и стоимость эксплуатации также сопоставимы с современными автомобилями. Кроме того, летающие автомобили в основном парят в воздухе и могут быть неподвижными в воздухе или полностью двигаться в трех измерениях, как и следовало ожидать от летающих автомобилей. Чтобы уточнить, нижняя часть летающего автомобиля всегда должна быть направлена вниз (если только вы не выполняете какие-то сумасшедшие маневры погони за автомобилем), и он может парить вверх и вниз по оси Z, двигаться вперед и назад, как обычно, вдоль оси Y или свободно перемещаться влево и вправо вдоль оси X, не поворачиваясь, чтобы направить переднюю часть автомобиля в этом направлении. Однако он будет двигаться вдоль оси x медленно и делать это, «наклоняя» транспортное средство. Кроме того, в неподвижном состоянии он может вращаться, чтобы направить переднюю часть автомобиля в любом направлении вдоль двумерной плоскости, параллельной поверхности Земли. Передняя часть автомобиля также может наклоняться или опускаться на ограниченную величину, скажем, на 25 градусов. И по какой-то причине ни одна из этих летающих машин не является «беспилотной».
В некоторых вымышленных футуристических мирах, содержащих такие типы летающих машин, вы часто будете видеть дорожные знаки, сигналы и узоры , восходящие к современной Земле. Вы можете увидеть обычную сетку автомобилей в городе , но сетки складываются вдоль оси Z, а на каждом перекрестке — стопка плавающих обычных светофоров. Вы даже можете увидеть плавающее шоссе — буквально шоссе — с плавающими указателями полосы движения и указателями выезда .
Этот тип системы управления дорожным движением всегда казался мне надуманным. Должен быть лучший способ, особенно учитывая, что транспортные средства могут двигаться в трех измерениях (или в четырех, если вы конкретный DeLorean). Тем не менее, я изо всех сил пытаюсь представить себе этот лучший способ. Я предполагаю, что будущая система движения для летающих автомобилей будет включать в себя некоторую часть того, как будет выглядеть сегодняшняя система наземного движения, а также кое-что из того, что используют сегодняшние системы управления воздушным движением. Как можно объединить принципы воздушного движения и принципы наземного движения, чтобы создать эффективную систему движения для летающих автомобилей?
Здесь настоящий пилот.
Вот правила управления воздушным движением для того, что я буду называть «Воздушное пространство класса V»:
И вот!
Вероятно, мне понадобится остаток ночи, чтобы рассчитать, почему это работает и больше ничего не требует. Короче говоря, наличие доступа к объему воздуха даже над большим городом намного превышает плотность движения, которая должна была бы существовать, чтобы требовать более сложного решения для управления. Заторы на дорогах с автомобилями являются результатом их 1,5-мерной природы: в автомобиле вы можете двигаться только вперед и, возможно, менять полосу движения. Нам как водителям это нравится, потому что все возможные векторы столкновений схлопываются только в нескольких возможных направлениях. Современные правила движения самолетов отчасти также делают то же самое. (См. эту ссылку и эту ссылку ).
Сопоставляя высоту с курсом, мы сворачиваем возможные векторы столкновения только вперед и назад. Этот метод отлично подойдет для среднего городского района. В районах, где плотность движения намного выше, было бы целесообразно иметь зоны «подъема» и зоны «спуска», где все еще соблюдается картографирование, но, кроме того, разрешены только стандартные повороты на набор высоты или спуск. В противном случае самолеты могут летать по прямым линиям между точками; Чтобы добраться до желаемого направления, вам нужно только сделать круг подъема/спуска, пока вы не укажете, куда хотите идти.
Метод картирования высоты отлично работает для транспортных средств, пытающихся двигаться, но как мы справимся со взлетом и посадкой? Это требует, чтобы мы удалили требование отображения для регионов, где происходят взлеты и посадки. Чтобы устранить опасность столкновения, мы значительно ограничиваем крейсерскую скорость. За счет ограничения скорости полета в нижнем слое у земли любые конфликты, которые могут привести к столкновению, будут происходить достаточно медленно, чтобы один или оба пилота могли среагировать с достаточным пространством. Скорость захода на посадку в наихудшем случае составляет 50 узлов для ситуации лобового столкновения ниже 400 футов и 100 узлов для района от 400 до 700 футов.
Переход к более загруженному и быстрому слою с нижних слоев требует старта в северном направлении, когда ваш самолет проходит высоту 1000 футов над уровнем земли. Самолеты, поднимающиеся на этот уровень, будут ориентироваться на север по мере приближения к высоте 1000 футов, и в этот момент они должны двигаться со скоростью не менее 100 и не более 150 узлов. Таким образом, любые конфликты происходят на 50 узлах впереди или сзади.
В случае перехода воздушного судна на медленный слой с высоты 1000 до 400 футов воздушное судно будет отклоняться от севера на различные произвольные направления. Возможные векторы конфликта расширяются до поля обзора 360 градусов (конфликт может исходить с любого направления), но к тому времени, когда эти самолеты снизятся до 400 футов, они должны двигаться только со скоростью 25 узлов, что опять-таки дает скорость конфликта только 50 узлов.
Наиболее важной особенностью этого подхода является то, что пассажир(ы) транспортного средства контролируют ситуацию и обладают полной квалификацией и способностью принимать решения, основываясь на том, что говорят им их приборы и глаза. Меня всегда серьезно беспокоили различные изобретатели и футурологи, которые думают, что полеты должны выполняться только автоматическими системами, а пассажиры находятся в их власти. Полет — это талант и свобода, которыми может овладеть средний человек и которыми он должен наслаждаться.
Я сделал компьютерную программу, когда учился в архитектурном университете, чтобы проверить эту самую гипотезу.
Как я обнаружил, лучшая система очень проста: ваше направление находится в прямой линейной зависимости от вашей высоты.
Я создал случайную серию высоких зданий и заселил все небо на всех высотах летающими автомобилями. После тестирования замысловатых алгоритмов обнаружения столкновений, «потоков», блоков, пересечений и прочего, я обнаружил, что самое простое решение состоит в том, что при подъеме вы также поворачиваетесь по часовой стрелке. Все имеют одно и то же направление на каждой высоте.
Это было удивительно и чудесно наблюдать, потому что:
Я закричал от радости, обнаружив решение, и подумал: «Да, это могло бы сработать, если бы кто-нибудь изобрел летающую машину!».
Лучший план не будет состоять из автомагистралей, перекрестков, огней, знаков и т. д. Вместо этого идеальной системой будет система управления полетом (например, FAA). Даже если предположить, что автомобилями управляют люди, вы можете ввести пункт назначения в автомобиль, который затем использует компьютеры для регистрации плана полета. Затем вы следуете плану полета.
Настоящими сигналами будут указатели пунктов назначения. Давайте будем честными — Walmart и Victoria's Secret выглядят одинаково сверху, но вы идете к ним по разным причинам. Для парковки и взлета потребуются сигналы, указывающие количество доступных парковочных мест, этаж, на который вы можете приземлиться, и т. д. Вот где действительно будет сложность. Открытая дорога будет по-настоящему открытой, за исключением компьютерного разума.
СтрельбаОтрядСвидетель
Криссов
Семена
Ксандар Зенон
Корт Аммон
Набор
Джеймс
Брайан