تاکسی هوایی جوبی Joby Aviation؛ آینده حمل‌ونقل شهری در آسمان

تاکسی هوایی جوبی که توسط شرکت Joby Aviation در کالیفرنیای آمریکا توسعه یافته، یک هواگرد تمام‌الکتریکی با قابلیت برخاست و فرود عمودی (eVTOL) است که برای خدمات حمل‌ونقل هوایی شهری طراحی شده. این پروژه از سال ۲۰۰۹ میلادی (۱۳۸۸ خورشیدی) توسط جو بن بیرویت، بنیان‌گذار و مدیرعامل شرکت، آغاز شد.

Joby Aviation با تمرکز بر تولید انبوه و عملیات تجاری، قصد دارد خدمات تاکسی هوایی سریع، آرام و مقرون‌به‌صرفه ارائه دهد. این هواگرد که مدل اصلی آن S4 نامیده می‌شود، ظرفیت حمل یک خلبان و چهار مسافر را دارد و می‌تواند مسافت‌های شهری را در زمان بسیار کوتاه‌تری نسبت به وسایل نقلیه زمینی طی کند. شرکت تاکنون بیش از ۴۰ هزار مایل پرواز آزمایشی انجام داده و در مراحل نهایی دریافت گواهینامه نوع از اداره هوانوردی فدرال آمریکا (FAA) قرار دارد. همکاری‌های استراتژیک با شرکت‌هایی مانند تویوتا، دلتا ایرلاینز و اوبر، موقعیت جوبی را در بازار تقویت کرده و آن را به یکی از محتمل‌ترین گزینه‌ها برای راه‌اندازی نخستین خدمات تجاری تاکسی هوایی تبدیل نموده است.

تاکسی هوایی جوبی چیست؟

تاکسی هوایی جوبی یک هواگرد الکتریکی پیشرفته است که برای حمل مسافر در مسیرهای کوتاه شهری و حومه‌ای طراحی شده و نیازی به باند پرواز طولانی ندارد. این هواگرد که به عنوان air taxi شناخته می‌شود، قابلیت برخاست و فرود عمودی دارد و می‌تواند از مکان‌هایی مانند پشت‌بام ساختمان‌ها، پارکینگ‌ها یا ورتی‌پورت‌های اختصاصی استفاده کند.

مدل تجاری جوبی شامل یک خلبان و چهار صندلی مسافر است و فضای کافی برای چمدان فراهم می‌کند. وزن حداکثر برخاست آن حدود ۴۸۰۰ پوند (۲۱۷۷ کیلوگرم) است و از مواد کامپوزیتی سبک مانند فیبر کربن ساخته شده تا کارایی بالایی داشته باشد. این هواگرد تقریباً بی‌صدا پرواز می‌کند و سطح نویز آن در پرواز افقی نزدیک به صفر است، که آن را برای استفاده در مناطق مسکونی شهری ایده‌آل می‌سازد. جوبی نه تنها هواگرد را طراحی و تولید می‌کند، بلکه قصد دارد ناوگان خود را اداره کند و خدمات را از طریق اپلیکیشن‌هایی مانند اوبر ارائه دهد. نخستین پروازهای تجاری آن برای سال ۲۰۲۶ برنامه‌ریزی شده و شهرهایی مانند دبی، نیویورک و لس‌آنجلس از بازارهای اولیه خواهند بود.

مفهوم eVTOL و جایگاه جوبی در آن

مفهوم eVTOL (electric Vertical Take-Off and Landing) به هواگردهای الکتریکی مانند خودرو XPeng X2 اشاره دارد که قابلیت برخاست و فرود عمودی دارند و برای حل مشکل ترافیک شهری با حمل‌ونقل هوایی کوتاه‌برد طراحی شده‌اند. این فناوری ترکیبی از مزایای هلیکوپتر (برخاست عمودی) و هواپیمای ثابت‌بال (سرعت و کارایی در پرواز افقی) است و با پیشرانش الکتریکی، آلودگی صوتی و گازی بسیار کمتری نسبت به هلیکوپترهای سنتی دارد.

صنعت eVTOL در سال‌های اخیر رشد چشمگیری داشته و شرکت‌هایی مانند آرچر، لیلیوم و ولاکوپتر رقبای اصلی هستند. جوبی اما به دلیل پیشرفت سریع در گواهینامه FAA، تعداد بالای پروازهای آزمایشی (بیش از ۴۰ هزار مایل) و سرمایه‌گذاری‌های کلان (از جمله بیش از ۸۹۴ میلیون دلار از تویوتا)، در جایگاه پیشرو قرار دارد. جوبی نخستین شرکتی بود که گواهینامه حمل‌کننده هوایی Part 135 را دریافت کرد و هواپیماهای تولیدی آن در حال تست با خلبانان FAA هستند. این شرکت همچنین با خرید بخش Elevate اوبر و همکاری با دلتا، شبکه توزیع و عملیات خود را تقویت کرده و به عنوان یکی از محتمل‌ترین گزینه‌ها برای ورود تجاری زودتر از رقبا شناخته می‌شود.

طراحی هواگرد با قابلیت برخاست و فرود عمودی

هواگرد جوبی از طراحی tilt-propeller استفاده می‌کند که شش پروانه آن قابلیت چرخش دارند تا از حالت عمودی (برای برخاست و فرود) به حالت افقی (برای پرواز کروزی) تغییر کنند. این طراحی شامل بال ثابت بالا و دم V شکل است که چهار پروانه روی بال و دو پروانه روی دم قرار دارند.

بدنه از کامپوزیت‌های کربن فیبر ساخته شده که وزن را کاهش و استحکام را افزایش می‌دهد. کابین وسیع و راحت با پنج صندلی (یک خلبان و چهار مسافر) و فضای بار مناسب طراحی شده است. سیستم کنترل پرواز fly-by-wire با redundancy بالا، ایمنی را تضمین می‌کند و کنترل را ساده می‌سازد. پروانه‌ها با قطر حدود ۲.۹ متر از فیبر کربن و تیتانیوم ساخته شده‌اند تا نویز کم و کارایی بالا داشته باشند. این طراحی امکان پرواز آرام (حدود ۴۵ دسی‌بل در فاصله ۵۰۰ متری) و ادغام آسان در فضای هوایی شهری را فراهم می‌کند. جوبی همچنین نسخه هیدروژنی برای برد بیشتر توسعه داده، اما مدل اصلی تمام‌الکتریکی است.

سیستم پیشرانش تمام‌الکتریکی تاکسی هوایی جوبی

سیستم پیشرانش جوبی کاملاً الکتریکی است و از باتری‌های لیتیوم-یون پیشرفته (شبیه به خودروهای الکتریکی) استفاده می‌کند که انرژی را به موتورهای الکتریکی منتقل می‌کنند. این سیستم distributed electric propulsion (DEP) نام دارد و قدرت را به طور یکنواخت بین شش موتور توزیع می‌کند تا ایمنی در صورت خرابی یکی از موتورها حفظ شود.

هر موتور از دو باتری مستقل تغذیه می‌کند و دارای اینورترهای دوگانه و سیم‌پیچ‌های دوتایی است. باتری‌ها از نوع lithium-nickel-cobalt-manganese-oxide هستند و امکان شارژ سریع (کمتر از هشت دقیقه در آینده) را فراهم می‌کنند. این سیستم نه تنها صفر آلایندگی مستقیم دارد، بلکه نویز را به شدت کاهش می‌دهد و هزینه عملیات را پایین می‌آورد. جوبی با همکاری ناسا در پروژه‌هایی مانند LEAPTech و X-57، فناوری پیشرانش الکتریکی خود را بهینه کرده است.

تعداد موتورهای الکتریکی و آرایش آن‌ها

هواگرد جوبی دارای شش موتور الکتریکی است که هر کدام وزنی حدود ۲۸ کیلوگرم دارند و قدرت پیک ۲۳۶ کیلووات تولید می‌کنند. آرایش موتورها به صورت توزیع‌شده است: چهار موتور روی بال جلو (دو موتور در هر طرف) و دو موتور روی دم V شکل.

این آرایش هگزاگونال تقریبی، تعادل عالی در حالت hover و cruise فراهم می‌کند. همه شش پروانه قابلیت tilt دارند؛ چهار پروانه جلویی با nacelle کامل می‌چرخند و دو پروانه عقبی با مکانیسم linkage. این طراحی redundancy بالایی ایجاد می‌کند، به طوری که هواگرد حتی با خرابی چندین موتور می‌تواند ایمن فرود آید. موتورها dual-wound هستند و از دو منبع باتری تغذیه می‌شوند تا ریسک شکست کاهش یابد.

عملکرد پروازی، برد و سرعت نهایی هواگرد

عملکرد پروازی جوبی شامل سرعت حداکثر ۲۰۰ مایل بر ساعت (۳۲۲ کیلومتر بر ساعت) است که آن را یکی از سریع‌ترین eVTOLها می‌سازد. برد عملیاتی حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ مایل (۱۶۱ تا ۲۴۱ کیلومتر) با یک شارژ است، شامل ذخایر انرژی، که برای مسیرهای شهری کافی است.

ارتفاع پروازی حداکثر ۱۵ هزار فوت و زمان شارژ باتری در حال حاضر کوتاه است. هواگرد قابلیت انتقال کامل از حالت عمودی به افقی را با خلبان دارد و بیش از ۶۰۰ پرواز آزمایشی در سال ۲۰۲۵ انجام داده. این عملکرد، جوبی را برای سفرهایی مانند از مرکز شهر به فرودگاه یا بین شهرهای نزدیک ایده‌آل می‌سازد و زمان سفر را به یک‌دهم کاهش می‌دهد.

ظرفیت حمل مسافر و خلبان

تاکسی هوایی جوبی که مدل اصلی آن S4 نامیده می‌شود، طراحی‌شده برای حمل **یک خلبان** و **چهار مسافر** است و ظرفیت کل پنج نفر را دارد. کابین داخلی وسیع و راحت، با صندلی‌های ارگونومیک و فضای کافی برای چمدان‌های دستی طراحی شده تا تجربه‌ای مشابه خودروهای لوکس ارائه دهد. وزن حداکثر برخاست حدود ۴۸۰۰ پوند (۲۱۷۷ کیلوگرم) است که امکان حمل مسافران با وزن متوسط و بار را فراهم می‌کند.

این ظرفیت برای مسیرهای کوتاه شهری ایده‌آل است و اجازه می‌دهد خانواده‌ها یا گروه‌های کوچک به راحتی سفر کنند. جوبی تأکید دارد که حضور خلبان در مراحل اولیه عملیات، راحتی و اعتماد مسافران را افزایش می‌دهد، هرچند در آینده مسیرهایی به سمت عملیات نیمه‌خودکار یا کاملاً خودکار پیش‌بینی شده است. این طراحی، هواگرد را برای خدمات on-demand مناسب می‌سازد و امکان اشغال صندلی‌ها را بر اساس تقاضا بهینه می‌کند.

سطح صدای پرواز و مزیت زیست‌محیطی

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های تاکسی هوایی جوبی، سطح صدای بسیار پایین آن است که آن را به گزینه‌ای مناسب برای محیط‌های شهری تبدیل کرده. آزمایش‌های انجام‌شده با همکاری ناسا نشان داد که صدای هواگرد در پرواز افقی از فاصله ۵۰۰ متری حدود ۴۵.۲ دسی‌بل (dBA) است، که تقریباً با صدای مکالمه عادی قابل مقایسه است. در مرحله برخاست و فرود، از فاصله ۱۰۰ متری، صدای آن کمتر از ۶۵ دسی‌بل باقی می‌ماند.

در مقایسه، هلیکوپترهای سنتی صدای بسیار بالاتری تولید می‌کنند و اغلب بیش از ۸۰ تا ۹۰ دسی‌بل ثبت می‌شود، که می‌تواند مزاحمت جدی برای ساکنان شهری ایجاد کند. جوبی ادعا می‌کند هواگردش حدود ۱۰۰ برابر آرام‌تر از هلیکوپترهای مشابه است، که این امر پذیرش عمومی را افزایش می‌دهد. علاوه بر کاهش نویز، پیشرانش تمام‌الکتریکی باعث صفر بودن آلایندگی مستقیم در حین پرواز می‌شود و هیچ گاز گلخانه‌ای تولید نمی‌کند.

ایمنی پرواز و سیستم‌های پشتیبان تاکسی هوایی جوبی

ایمنی در طراحی تاکسی هوایی جوبی اولویت اصلی است و سیستم‌های redundancy متعددی برای تضمین پرواز ایمن تعبیه شده. هواگرد دارای شش موتور الکتریکی توزیع‌شده است که حتی در صورت خرابی چندین موتور، امکان فرود ایمن را فراهم می‌کند. هر موتور از دو باتری مستقل تغذیه می‌شود و سیستم‌های کنترل پرواز fly-by-wire با redundancy سه‌گانه، ریسک شکست را به حداقل می‌رساند.

باتری‌ها در محفظه‌های تیتانیومی قرار دارند تا در موارد نادر، خطر گسترش حرارت کنترل شود. آزمایش‌های گسترده، شامل شبیه‌سازی خرابی موتور و باتری، نشان داد که هواگرد می‌تواند با ایمنی بالا ادامه پرواز دهد. جوبی با اداره هوانوردی فدرال (FAA) همکاری نزدیک دارد و مراحل گواهینامه نوع را با تمرکز بر استانداردهای ایمنی هواپیماهای تجاری پیش می‌برد.

زیرساخت‌های فرود و ایستگاه‌های شهری

برای عملیات موفق تاکسی هوایی، جوبی بر توسعه ورتی‌پورت‌ها (vertiports) تمرکز دارد که مکان‌های اختصاصی برای برخاست و فرود عمودی هستند. این ایستگاه‌ها اغلب بر روی پشت‌بام ساختمان‌ها، پارکینگ‌های موجود یا مکان‌های شهری قرار می‌گیرند تا دسترسی آسان فراهم شود. جوبی با شرکت Metropolis همکاری کرده تا ۲۵ ورتی‌پورت در ایالات متحده بسازد، با استفاده از پارکینگ‌های موجود و فناوری AI برای مدیریت جریان مسافر و شارژ.

ورتی‌پورت‌ها شامل ایستگاه‌های شارژ سریع باتری، سالن انتظار مسافران و ادغام با حمل‌ونقل زمینی هستند. در شهرهایی مانند نیویورک، لس‌آنجلس و دبی، این زیرساخت‌ها با همکاری شرکای محلی توسعه می‌یابند تا سفر door-to-door بدون دردسر باشد. طراحی فشرده ورتی‌پورت‌ها اجازه می‌دهد چندین هواگرد همزمان عملیات کنند و ترافیک هوایی شهری را مدیریت نمایند.

هزینه عملیاتی تاکسی هوایی جوبی به طور قابل توجهی پایین‌تر از هلیکوپترهای سنتی است، عمدتاً به دلیل پیشرانش الکتریکی که هزینه سوخت را حذف و نگهداری را کاهش می‌دهد. تخمین‌ها نشان می‌دهد هزینه per seat-mile حدود ۱ تا ۳ دلار است، با هدف نهایی رسیدن به سطح UberX.

در مراحل اولیه، قیمت سفر ممکن است بالاتر باشد (مشابه Uber Black)، اما با افزایش مقیاس، برای مسیرهای کوتاه مانند از مرکز شهر به فرودگاه، حدود ۵۰ تا ۲۰۰ دلار برای کل سفر پیش‌بینی می‌شود. جوبی هدف دارد با افزایش بهره‌وری ناوگان و کاهش هزینه باتری، قیمت را برای عموم قابل دسترس کند. این مدل، بر پایه اشتراک صندلی و تقاضا، درآمد را بهینه می‌کند و هزینه را بین مسافران تقسیم می‌نماید.

مقایسه با هلیکوپترهای شهری

تاکسی هوایی جوبی در مقایسه با هلیکوپترهای شهری مزایای متعددی دارد. صدای بسیار پایین‌تر (۱۰۰ برابر آرام‌تر)، صفر آلایندگی مستقیم، هزینه عملیاتی کمتر (به دلیل الکتریکی بودن و نگهداری ساده‌تر) و ایمنی بالاتر با redundancy توزیع‌شده، آن را برتر می‌سازد. هلیکوپترها نیاز به گرم‌کردن طولانی موتور دارند و صدای شدیدشان محدودیت‌های شهری ایجاد می‌کند، در حالی که جوبی سریع‌تر آماده پرواز است و در محیط‌های مسکونی قابل پذیرش‌تر.

سرعت جوبی (تا ۳۲۲ کیلومتر بر ساعت) مشابه یا بالاتر است، اما برد آن برای مسیرهای شهری کافی و کارایی انرژی بهتر است. در نهایت، جوبی هزینه سفر را کاهش می‌دهد و امکان عملیات گسترده‌تر در شهرها را فراهم می‌کند، در مقابل هلیکوپترهایی که اغلب گران و محدود به خدمات لوکس هستند.