Содержание
Циклолет: как в России создают летающий автомобиль будущего | В России, Lifestyle | 24.04.2021
Испытания циклолета в 1909 году провалились. Но сегодня эту разработку в России считают перспективной для создания летающего городского авто.
Читать ren.tv в
Летающий автомобиль – транспорт будущего, появления которого мы все давно ждем. Ведь он есть в любимых фантастических фильмах. Казалось бы, с нынешним уровнем развития науки до летающего авто рукой подать. Но на самом деле ученые давно бьются над его созданием. Правда, интересная разработка уже есть в России. И основана она на российском же изобретении 1909 года. Что такое циклолет, рассказали эксперты программы «Загадки человечества» с Олегом Шишкиным.
Инженеры Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Жуковского испытали принципиально новую конструкцию винта для самолетов.
Главная особенность схемы заключается в том, что используется не тянущий, а толкающий винт. Он расположен в хвостовой части воздушного судна. По словам разработчиков, такая конструкция позволит увеличить скорость полета и снизить потребление топлива. В истории авиастроения было немало оригинальных проектов летательных аппаратов. Один из них – так называемый цикложир. Это устройство изобрел русский инженер Евгений Сверчков в 1909 году. Вместо винта у машины был циклоидный пропеллер, напоминавший гребное колесо. Как прошли испытания чудо-аппарата? И может ли летательный аппарат без крыльев и винтов подняться в воздух?
Это не квадрокоптер
Экспериментальная модель первого в России циклолёта. Опытный образец представили в прошлом году на международном форуме «Армия-2020». По словам разработчиков, у такого летательного аппарата есть ряд преимуществ по сравнению с вертолётами или квадрокоптерами. В первую очередь, компактность.
«На самом деле, истоки подобной конструкции инженерных сооружений уходят далеко в эпоху Ренессанса.
И Леонардо да Винчи один из первых создал некий прообраз подобного аппарата. Многие конструкторы, инженеры сооружали подобные интересные изделия. И одним из немногих стал Евгений Павлович Сверчков в 1909 году», — рассказывает инженер, директор «Школы дронов» МАИ Кирилл Щукин.
Провал 1909 года
Военный инженер Евгений Сверчков спроектировал летательный аппарат без пропеллеров и крыльев. Вместо них он предложил использовать систему в виде гребных колёс с лопастями, как у первых пароходов. Такая конструкция, по мнению изобретателя, при всей своей простоте должна была обеспечить машине повышенную грузоподъёмность и манёвренность.
«Очень необычный по конструктиву аппарат. Вместо традиционной подъемной силы, которая создавалась бы обычным крылом, правильной аэродинамической формы, были применены специальные барабаны с принципом, как бы, необычного действия. То есть, создавалась не просто подъёмная сила, а именно за счёт обтекания потока барабана, двух и более, происходил полет», — объясняет инженер, директор «Школы дронов» МАИ Кирилл Щукин.
Впрочем, полёт первого цикложира состоялся только на бумаге. Конструкция Сверчкова получила медаль на выставке новейших технических достижений. Анонсируемые испытания привлекли кучу зрителей, но с треском провалились. Машина не только не взлетела, но даже не тронулась с места. Аппарат построили на деньги Главного инженерного управления Санкт-Петербурга, и после публичного позора создателя циклолёта обвинили в растрате казённых средств. Сверчков разочаровался в своём детище, бросил науку и подался в политику. И лишь спустя сто с лишним лет российским инженерам удалось реализовать проект циклолёта на практике.
Как это работает?
«Циклолёт – это общее название летательных аппаратов с несущей системой, такое цилиндрическое устройство, которое обеспечивает подъемную и тяговую силу. Система позволяет аппарату вертикально взлетать, вертикально садиться, зависать в воздухе. А зависнув, делать эволюции поворота туда-сюда. В принципе, он может на месте сделать кувырок и вернуться в исходное состояние», — рассказывает главный разработчик циклолёта Виктор Мельников.
Демонстрационный аппарат, представленный на армейском форуме, весит около 60 килограммов и может перевозить груз до 20 килограммов. По словам конструкторов, управлять компактным воздушным судном сложнее, чем самолётом или вертолётом. Но эту проблему удалось решить благодаря современным системам автоматического управления. На основе экспериментальной модели уже к 2024 году планируют создать полноразмерный летательный аппарат. Машина сможет перевозить шестерых пассажиров.
«Вот эти возможности несущей системы позволяют рассматривать такую конструкцию для создания прообраза летающего автомобиля», — считает Виктор Мельников.
Инженеры утверждают, что их аппарат по многим параметрам превосходит близкие по конструкции мультикоптеры. При одинаковых габаритах и взлётной массе циклолёту требуются менее мощные электромоторы. Ещё одно преимущество перед аналогичными машинами вертикального взлёта и посадки – циклолёт может стартовать и приземляться на неподготовленную наклонную поверхность.
Кроме того, у этого аппарата закрытые периферийной защитой двигатели. Такая конструкция считается безопасной, а также малошумной.
«На практике выяснилось, что они малошумные, чем сильно отличаются от винтов, традиционно используемых в качестве несущей системы. Очень важное качество летательного аппарата, предназначенного для города», — рассказывает Виктор Мельников.
За рубежом
В 2011 году о создании двух перспективных моделей заявили американцы. А четырьмя годами ранее первый циклолёт поднялся в воздух в Южной Корее. Удивительно, но за минувшее десятилетие ни одна страна не заявила об успешном завершении испытаний и старте серийного производства нового вида воздушного транспорта.
«Это не до конца исследованный вид подъемной силы. И я думаю, что её плюсы ещё только покажут себя. Может быть, не сегодня, но в каком-то обозримом будущем. Потому что это малые габариты, это меньшие затраты на какую-то гибридную электрическую или с двигателем внутреннего сгорания установку.
И потреблять они будут, скорее всего, намного меньше, чем традиционные двигатели», — считает Кирилл Щукин.
Автомобиль будущего
Эксперты считают, что такой тип летательного аппарата сможет частично решить проблему автомобильных пробок в мегаполисах. Правда, пока время работы циклолёта разработчики ограничивают одним часом, а чтобы припарковать транспорт будущего, потребуется приблизительно два стандартных стояночных места.
«Нужно очень грамотно всё просчитать. То есть, возможно, всё-таки, в будущем они будут иметь право на жизнь в повседневной авиации. Но пока это некая диковинка и новинка», — считает Кирилл Щукин.
Разработкой российских учёных заинтересовались военные. Возможно, уже в ближайшем будущем на вооружении появятся циклолёты наземного и палубного базирования для проведения десантных операций.
О других невероятных событиях истории и современности, об удивительных изобретениях и явлениях вы можете узнать в программе «Загадки человечества» с Олегом Шишкиным! Смотрите с понедельника по пятницу в 13:00 на РЕН ТВ.
необычные летательные аппараты с вращающимся крылом
Проекты оригинальных летательных аппаратов появляются регулярно. В Белоруссии построили самолет с замкнутым контуром крыла, англичанин Патрик Пиблс спроектировал крыло-вентилятор, а в Ульяновске идет работа над дирижаблем типа локомоскайнер. Все эти идеи не новы – их прототипы были созданы еще в начале XX века, на заре самолетостроения.
Тим Скоренко
До 17 декабря 1903 года, когда Уилбур Райт впервые поднял в воздух оснащенный двигателем аппарат тяжелее воздуха, никто не знал, какая схема обретет успех. Крылья, расположенные в горизонтальной плоскости, были одним из многочисленных вариантов. Изобретатели не хотели верить в то, что именно конструкция братьев Райт оптимальна. Самолеты пытались оборудовать несколькими сотнями маленьких крыльев, парусами, крылом с замкнутым контуром… В процессе многочисленных опытов нашелся и второй принцип летательного аппарата, повсеместно распространенный сегодня, — вертолет.
Некоторое время конкуренцию вертолетам составляли машины разработки испанца Хуана де ля Сьервы, автожиры, но сегодня они воспринимаются скорее как курьезы, чем как серьезные летательные аппараты.
А в 1909 году российский военный инженер Евгений Павлович Сверчков построил первый в истории цикложир. Сегодня на самолет Сверчкова можно смотреть только со снисходительной улыбкой: летать он не смог бы ни при каких условиях. Но в те далекие времена цикложиры имели ровно столько же шансов на постройку и взлет, сколько и самолеты привычной нам схемы.
Что такое цикложир
Цикложир — это самолет с винтами, напоминающими гребные колеса парохода. Вращаясь, лопасти «загребают» воздух и отбрасывают его назад, за счет этого создавая реактивную и подъемную силы, толкающие аппарат. Причем лопасти укреплены на роторе не жестко: они движутся относительно его оси по определенному закону, изменяя угол атаки. Прийти к идее цикложира было легко: как раз на колесные пароходы и ориентировались изобретатели.
Но при проектировании нужно было учитывать значительную разницу в плотности воды и воздуха. Если мерно вращающееся гребное колесо легко продвигало корабль по водной глади вперед, то лопасти цикложира должны были не только толкать машину, но и удерживать ее в воздухе, что представлялось гораздо более трудной задачей.
Но вернемся к Сверчкову и его идее. Первой ошибкой инженера был выбор спонсора: цикложир был построен на деньги Главного инженерного управления в Петербурге, то есть на средства армии. Любая неудача печально аукнулась бы изобретателю (собственно, так и вышло). Подъемная сила и тяга «Самолета» (такое банальное название получил аппарат) создавались неким подобием лопастей числом 12 штук. Лопасти были установлены попарно под углом 120°, но установочный угол можно было менять с помощью системы пружин и эксцентриков. Вращаясь, лопасти отбрасывали воздух вниз и назад. Привод осуществлялся от 10-сильного двигателя конструкции швейцарца Альфреда Бюши посредством ременной передачи.
Основной упор Сверчков делал на легкость конструкции: масса пустого аппарата — 200 кг, рама из бамбуковых трубочек, отбрасываемое шасси.
В 1909 году машина демонстрировалась в Санкт-Петербурге на выставке новейших технических достижений и получила медаль — хотя еще ни разу не испытывалась! Первый полет был назначен на ночное время. Публика прослышала об этом и в три часа ночи собралась, чтобы посмотреть на диковинную машину в работе. Но полет не состоялся. Как и следовало предположить, плоскости «гребных лопат» не хватило даже для того, чтобы сдвинуть ортоптер (такое название тоже бытовало в народе) с места. Сверчков получил на свою голову серьезные неприятности, связанные с растратой казенных средств, а затем бросил инженерию и ударился в политику. Но начало было положено.
Дальнейшие попытки
1910-е годы дали миру еще несколько проектов цикложиров, причем два из них были разработаны в России. Изобретатели первым делом представили свои проекты отделу изобретений Военно-промышленного комитета и в обоих случаях получили справедливые отказы.
Когда небо над Европой уже бороздили юркие «Ньюпоры» и «Фарманы», выбрасывать деньги на экзотические конструкции, да еще и в разгар войны, правительство не собиралось. Поэтому и проект Медведева (1914), и проект Михайлова (1916) были обречены на неудачу.
История свидетельствует, что в 1910-х годах цикложиры строили еще во Франции и Германии, сохранились рисунки и даже кадры черно-белой кинопленки с попытками запустить подобные аппараты. Но более ничего об этом периоде сказать нельзя. Как же так? — спросите вы.- Неужели ничего неизвестно? Ничего, причем по очень простой причине. Ни российские разработки, ни загадочные европейские цикложиры не были запатентованы. В 1920 году американец Брукс построил еще один аппарат, оснащенный легким мотором «Форд», — и тоже не защитил его авторским свидетельством. От ротоплана Брукса остались хотя бы фотографии, по которым можно судить, что этот аппарат вряд ли поднимался в воздух.
Расцвет ротопланов
Период расцвета цикложиростроения можно ограничить временными рамками: с 1923 по 1937 год.
Полтора десятка конструкций подобного плана было предложено за эти годы изобретателями из разных стран мира, четыре из них были построены в натуральную величину, оснащены двигателями и подвергнуты разнообразным испытаниям. А началось все с талантливого канадского инженера-самоучки Джонатана Эдварда Колдуэлла.
Колдуэлл был странной фигурой. Никто ничего не знал о его частной жизни, а в 1930-х он и вовсе загадочно исчез. В феврале 1923 года Колдуэлл появился в офисе патентного бюро американского штата Калифорния с проектом, которому он дал название Cyclogyro — именно он придумал это слово и ввел его в употребление. До того говорили «ротоплан», «ортоптер» или «орнитоптер». Цикложир Колдуэлла представлял собой обычный самолет, вместо крыльев оборудованный двумя роторами. На каждом роторе были установлены четыре небольших «крыла», способных изменять угол атаки. Роторы приводились в движение одним двигателем, установленным внутри фюзеляжа.
В 1927 году патент был получен, но Колдуэлл к тому времени уже отказался от дальнейшей работы с цикложиром и подал заявку на свое новое безумное изобретение — орнитоптер с машущими крыльями.
Изобретатель «всплыл» впоследствии еще раз с новым проектом ротоплана в 1930-х, но это было последнее появление инженера на публике. Тем не менее идея Колдуэлла получила довольно широкую известность, и цикложиры начали появляться как грибы после дождя.
Также широко известен был проект шведского инженера Стандгрена. Он запатентовал свой цикложир в 1924 году, после чего в течение девяти лет проводил различные испытания с моделями роторов. По расчетам Стандрена минимальная допустимая скорость вращения, при которой машина удерживается в воздухе, составляла 270 об/мин, а максимальная скорость вращения — 420 об/мин. Стандгрен обосновал преимущества цикложира: вертикальный взлет и посадка на любую пересеченную поверхность, отличная крейсерская скорость (до 200 км/ч), высокий потолок… В 1934 году Стандгрен наконец построил свой цикложир в натуральную величину. У него получилась машина весом 600 кг с лопастями длиной 245 см и ротором, вращающимися со скоростью 180 об/мин.
130-сильный двигатель позволял машине ехать по земле, но в воздух ротоплан шведского изобретателя так и не поднялся.
В полный рост
В 1930 году в городе Сан-Франциско американский инженер немецкого происхождения Шредер построил один из самых известных на сегодняшний день цикложиров — одномоторный самолет S-1 с мотором «Гендерсон». В отличие от своих предшественников, Шредер понял, что обеспечить подъемную силу с помощью небольших роторов непросто, и сохранил своему самолету обычные крылья. «Цикложирная» составляющая представляла собой два «циклоидных пропеллера», напоминающих все те же пароходные колеса. На испытаниях S-1 показал себя лучше прочих: он сумел оторвать переднее шасси от земли, приподняв нос. Большего Шредеру добиться не удалось.
Гитлеровская Германия тоже не стояла в стороне от оригинальной идеи. В 1933 году инженер Адольф Рорбах спроектировал цикложир собственной конструкции с трехлопастными роторами длиной 4,4 м.
Самолет с максимальным взлетным весом 950 кг теоретически мог подниматься на высоту 4500 м и летать со скоростью 200 км/ч на расстояния до 400 км. Вертикальный взлет, высокая маневренность — все говорило в пользу разработки Рорбаха. Инженер предложил свой проект активно развивающимся люфтваффе, но получил отказ. В том же году американский инженер Хэвиленд Плат запатентовал в США цикложир, подозрительно напоминающий по внешнему виду машину Рорбаха. Но и его разработка осталась лежать под сукном.
Как ни странно, спустя много лет NASA извлекло из дальнего ящика патент Рорбаха (который к тому времени уже давно скончался, причем в Америке) и провело дополнительные расчеты с помощью современных компьютеров. Рорбах не ошибся ни в одной цифре — все было правильно. В связи с этим NASA серьезно рассматривало проект разработки ротоплана, но в итоге пожалело средств.
Современные веяния
Сухая статистика говорит, что еще с десяток проектов ротопланов появилось на протяжении последующих семи десятилетий..jpg)
В 1980 году американец Томас Шарп запатентовал самолет вертикального взлета, работающий на цикложирных роторах малого диаметра. В том же году патент на цикложир с двухлопастным ротором получил француз Марсель Шабоне. В 1984 году изобретатель Артур Кримминс получил авторское свидетельство на дирижабль, движимый подобными роторами. Наконец, в 1993 году американец Хайнц Герхардт запатентовал цикложир классической компоновки с шестилопастными роторами. Но все эти проекты остались лишь на бумаге.
Реальные очертания проект цикложира обрел лишь в XXI веке. Сразу несколько исследовательских организаций рьяно взялись за воскрешение старой идеи — Сеульский государственный университет (Южная Корея), Национальный университет Сингапура, группа Bosch Aerospace. Что характерно, и корейцы, и сингапурцы сумели построить действующие модели цикложиров, причем успешно летающие.
Наибольшего успеха добились все-таки южнокорейцы. Университетское подразделение Aerospace Structures Laboratory ведет исследования цикложиров с конца 1990-х годов и еще в 2000 году построило первую опытную четырехлопастную модель.
В декабре 2004 года на университетской площадке красовался первый беспилотник Cyclocopter I, а годом спустя — и второе поколение. Правда, в воздух они подняться не смогли. Историческое событие произошло лишь в 2007 году: пятая модель беспилотника весом 16,4 кг под названием Skywalker 3 успешно поднялась в воздух — вертикально вверх. Skywalker 3 оборудован четырьмя роторами по четыре лопасти на каждом. Радиус ротора — 25 см, длина лопасти — 50 см, электродвигателя мощностью 3 л.с. вполне хватает для успешной работы машины.
Сложно сказать, что будет дальше. Например, первый самолет с замкнутым контуром крыла был построен Блерио еще в 1906 году, а поднять подобную машину в воздух удалось лишь в 2004-м. Возможно, корейские инженеры уже сегодня творят революцию в авиационной промышленности. Или просто тратят государственный бюджет, как многие их предшественники. Время рассудит.
Российское DARPA возрождает 100-летний циклокоптер
.
Это многомиллиардное агентство, основанное в 2012 году, специализируется на исследованиях и разработках различных оборонных решений, в основном автоматизированных систем и гиперзвуковых технологий.
Агентство недавно продемонстрировало некоторые из своих прошлых работ, например, беспилотных наземных роботов, которые выглядят как мини-танки.
Солдаты-пехотинцы и рои небольших квадрокоптеров дронов помогают этим роботам-убийцам выбирать цели. Для эффективной работы полуавтономных роботизированных танков требуется больше человеческого вмешательства, но в конечном итоге, согласно FPI, цель состоит в том, чтобы делегировать эти задачи алгоритмам AI .
FPI также работает над циклокоптером , необычный тип пилотируемого летательного аппарата .
Циклокоптер — это летательный аппарат, который создает тягу для отрыва от земли с помощью гребных колес или вращающихся лопастей. Теоретически этот винтокрыл может взлетать, зависать, двигаться вперед или назад и свободно маневрировать.
Для ФПИ России циклокоптеры представляют собой жизнеспособный вариант, отвечающий определенным аэродинамическим требованиям.
После годичного исследования FPI пришла к выводу, что лучшей итерацией летательного аппарата, способного перевозить пассажиров весом от 220 до 2200 фунтов, является циклокоптер.
Руководитель проекта по созданию циклокоптера Ян Чибисов твердо уверен, что конструкция превосходит вертолеты или мультикоптеры. По Чибисову:
«Как показало математическое моделирование, циклокоптер превосходит по ряду основных параметров мультикоптеры. В частности, при тех же габаритах и взлетной массе циклокоптеру требуется гораздо меньшая мощность двигателя и почти вдвое большая масса полезной нагрузки»,
По словам Чибисова, циклокоптеры также лучше с точки зрения безопасности, так как они могут продолжать движение на холостом ходу. по воздуху некоторое время, если двигатель выключается.
«Самолет с цикложиром мог планировать при отказе двигателя. Ни один из вертолетов, в которые я врезался, похоже, не хотел этого делать», — добавляет он.
Концепция циклокоптера, также называемого цикложиром , восходит к 1909 году с Евгением Сверчковым, русским инженером — хотя тогда они назывались «Самолёт» или «колесный ортоптер».
Подробнее: Восстание роботов-убийц: почему военные машины являются военным преступлением
Многие годами без особого успеха работали над конфигурациями циклокоптера. После того, как в 1930-х годах велокоптеры взлетели, они столкнулись с проблемами маневренности из-за отсутствия в то время средств управления полетом.
Профессор Мобильный Бенедикт и его команда в Лаборатории передовых вертикальных полетов Texas A&M работали над самым маленьким циклокоптером из когда-либо существовавших , который весит всего 29 грамм , или чуть более унции.
Циклороторы в небольших масштабах, по словам Бенедикта, могут извлечь выгоду из аэродинамических условий, подобных тем, в которых находятся крылатые насекомые.
В 2016 году команда продемонстрировала свой крошечный циклокоптер, летающий и маневрирующий, думая о масштабировании своей конструкции до того, что однажды дроны-циклокоптеры смогут стать лучшей альтернативой вертолетам и мультикоптерам.
Подробнее: Инсайт: новый дрон SkyX может произвести революцию в нефтегазовой отрасли
Россия показала летный прототип большого велосипедного самолета, способного перевозить войска
МОСКВА, (БМ) — В рамках выставки «Армия-2020» российские разработчики представили летный демонстратор циклолета, который можно использовать для десантных операций. Полноразмерная машина должна появиться в середине 20-х годов, сообщает BulgarianMilitary.com.
Подробнее: Россия испытывает новую бортовую систему искусственного интеллекта на ударном вертолете Ми-28Н
Российская армия в будущем может получить уникальный самолет — большой циклолет, который можно использовать для перевозки войск. В рамках форума «Армия-2020» Фонд перспективных исследований (ФПИ) представил летающий прототип перспективной машины.
Имеет четыре цилиндрических пропеллера с лопастями внутри. Беспилотный демонстратор весом 60 килограммов уже проходит летные испытания. «Поставлена задача до конца года доработать систему автоматического управления. Мы планируем снабдить его гибридной силовой установкой, которая позволит ему летать более 60 минут», — рассказал руководитель проекта ФПИ Григорий Макеич.
Согласно планам, приемочные испытания состоятся в феврале следующего года. На них устройство должно показать преимущество выбранной компоновки и заявленные ТТХ. После этого российские инженеры намерены приступить к разработке большого циклооптера, способного перевозить до шести человек. В случае успеха разработки такой аппарат можно будет использовать в десантных операциях, в том числе с палуб кораблей ВМФ.
Напомним, о первом полете демонстратора российского велоспорта стало известно в июле: тогда была подтверждена работоспособность несущей схемы.
Концепция велоспорта далеко не нова: первый такой аппарат построил инженер Евгений Сверчков в 1909 году. Летающие образцы были созданы много десятилетий спустя. Среди преимуществ таких устройств – компактность и низкий уровень шума. Благодаря циклическим движителям они обладают хорошей маневренностью.
Но при всех своих преимуществах циклолет не лишен недостатков. Такие устройства конструктивно очень сложны, кроме того, поперечное расположение винтов затрудняет посадку и высадку пассажиров.
Еще одно направление, в котором сегодня активно работают российские авиастроители, — разработка скоростного вертолета. Напомним, в августе стартовали испытания новой версии ударного Ми-28Н, оснащенной инновационными лопастями несущего винта. Еще ранее стало известно о создании технологий, которые, предположительно, позволят увеличить скорость российских боевых вертолетов до 400 километров в час.
Подробнее: США представили подводную лодку с искусственным интеллектом, способную убивать врагов без приказа человека
***
Следуйте за нами везде и в любое время. BulgarianMilitary.com имеет адаптивный дизайн, и вы можете открыть страницу с любого компьютера, мобильного устройства или веб-браузера.