Skrydis plazdant yra labiausiai paplitusi kelionės Žemėje forma. Jį naudoja maždaug du trečdaliai mūsų planetoje gyvenančių būtybių. Tačiau suplakti sparnais žmonėms vis dar lieka neišsipildžiusi svajonė. Užduotis sukurti smagratį pasirodė neįtikėtinai sudėtinga. Taigi ar prasminga eikvoti energiją tokio egzotiško lėktuvo kūrimui? Ar turėtume konkuruoti su paukščiais?
LĖKTUKAS GERAS, IR SKRAUTĖ GERESNĖ
Žemės rutulyje gyvena mažiausiai devyni tūkstančiai paukščių rūšių ir apie pusantro milijono rūšių vabzdžių. Tarp jų yra nesvarbių skrajučių, tačiau yra ir virtuoziškų rekordininkų. Pavyzdžiui, žvirblis yra šliužas tarp paukščių. Jo greitis yra tik apie 20 kilometrų per valandą. Pašnekovas balandis skrenda greičiau. Per vieną valandą jis gali įveikti 60 kilometrų, bet skraidyklės, geriausios tarp paukščių, yra daugiau nei šimtas keturiasdešimt.
Paukštis skrenda ramiai – vienu greičiu. Pabėga nuo priešo – skrydžio greitis smarkiai padidėja. Garsusis sakalas, paukščių meistriškumo personifikacija, pastebėjęs grobį ant žemės, neria iš aukščio daugiau nei 350 kilometrų per valandą greičiu! Pats mačiau, kaip kartą šis didžiulis oro plėšrūnas ilgą laiką skriejo virš miško, o tada, sulenkęs sparnus, staiga puolė žemyn ir, beveik paliesdamas medžių viršūnes, staigiai pakilo į dangų.
Tik aviacijos aušroje paukščiai galėjo aplenkti anų metų „oro rietuves“. Tada ir gana greitai situacija pasikeitė. Lėktuvai pradėjo skristi greičiau, aukščiau ir toliau nei paukščiai.
Monino. Centrinis oro pajėgų muziejus. V. Ye. Tatlino sukurtas skrydis „Letatlin“ – lėktuvas su besiplečiančiais sparnais, 1932 m. Greičiau meno objektas nei kažkas naudingo ir iš tikrųjų veikiančio.
Visa tai tiesa. Bet čia yra kiti faktai. Plačiantys sparnai gali sukurti penkis–šešis kartus didesnę keliamąją jėgą nei stacionarūs lėktuvai. Mašina plasnojančiais sparnais efektyvumu galės pralenkti lėktuvą pusantro, du kartus, o sraigtasparnį – šešis, devynis kartus. Matyt, būtent tai leidžia paukščiams atlikti nuostabius, itin ilgus skrydžius.
Virš Atlanto vandenyną ropelės skrenda nenusileidusios. Tokia kelionė – tai šimtai tūkstančių sparnų sklendžių. Ornitologų teigimu, žiobriai, pučiant palankiam vėjui, per vieną dieną įveikia 3500 kilometrų atstumą. Mažųjų giesmininkų skrydis per Sacharos dykumą truks 30-40 valandų. Ir taip pat be tarpinių nusileidimų.
ALEKSANDRO PUŠKINO SKRAUTĖ
Ne, ne poetas, o kitas Puškinas, Aleksandras Nikolajevičius, mūsų amžininkas, inžinierius ir talentingas išradėjas. Gyvena ir dirba Sankt Peterburge. Jo paties teigimu, pusę savo penkiasdešimties metų jis skyrė musėms.
Jis vaikystėje pradėjo svajoti apie dangų, mėgo stebėti paukščių skrydį. Pats pradėjęs skraidyti sklandytuvais, „nugara pajuto“, kad neįmanoma nustatyti griežto, griežto plazdėjimo sparnų algoritmo, kad „nėra ir negali būti net dviejų vienodų sklendių. Kas sekundę reikia prisitaikyti prie plazdenančio skrydžio, prisitaikyti, jausti orą.
Taigi jo galvoje gimė idėja, kuri, kaip įsitikinęs Aleksandras Puškinas, pagaliau leistų išspręsti šimtmečių senumo problemą, sukurti pilotuojamą musę.
Idėja yra ta, kad žmogaus skrydis galimas tik naudojant adaptyvų valdymą. Kitaip tariant, norint skristi su plasnojančiais sparnais, reikia mokėti juos suplakti. Būtina susilieti su mašina, jos sparnai turėtų tapti piloto rankų pratęsimu.
Visi stebėjo, kaip paukštis keičia sparnų plakimą, keisdamas jų dažnį ir amplitudę. Anksčiau sukurtose muselėse sparnai, sujungti su varikliu mechanine pavarų dėže, švaistiklio – švaistiklio mechanizmu, banguoja kvailai – monotoniškai, jokiu būdu neatsižvelgdami į oro aplinkos trapumą ir piloto ketinimus.
TAI REIKĖTŲ IŠMOKYTI
„Tikro skrydžio skrydžio valdymo sistema, – tvirtina Puškinas, – turi užsifiksuoti ant piloto, naudojant visas jo jutimo galimybes, raumenų jutimą, vestibiuliarinį aparatą ir intuiciją. Juk skrydžio aplinka – oro vandenynas – yra absoliučiai nenuspėjama, viskas keičiasi kas sekundę: vėjas, vertikalios srovės, oro tankis... Kad skristi tokiame chaose, reikia tiesiogiai „jausti“ sparnų sklendes, sparnų svyravimus. aplinką – ir akimirksniu į juos reaguoti“.
Trumpai tariant, skraidymas plasnojančiais sparnais jokiu būdu nėra mechaninis procesas. Tai panašu į puikų meną, kurio dar reikia išmokti, pavyzdžiui, mokomės vaikščioti, važiuoti dviračiu ar riedlente. Bet juk jaunikliai, subrendę, ne iš karto pradeda skraidyti, o ir mokosi.
Žinoma, skrydžiui žmogaus jėgų neužtenka. Tai tapo aišku seniai. Gamtoje nėra skraidančių būtybių, sveriančių daugiau nei 15-16 kilogramų. Trukdo dėsnis, pagal kurį skrydžiui reikalinga galia sparčiai didėja didėjant aparato dydžiui ir svoriui.
Puškinas - pneumatinei pavarai su besiplečiančiais sparnais, lengvas, paprastas ir paklusnus variklis.Valdymas turi būti dedamas ant piloto pirštų. Spausdamas vožtuvų mygtukus, jis savo nuožiūra, pagal situaciją, pakeis sklendių dažnį ir amplitudę.
Aleksandras Nikolajevičius, ištyręs daugybę smagračio įtaiso variantų, kol apsisprendė, jo nuomone, optimaliausias. Jis gavo patentą savo smagračiui. Išradimu spėjo susidomėti gerai žinoma nevyriausybinė organizacija „Robotika ir techninė kibernetika“.
Per keturis mėnesius buvo pagamintas smagračio modelis, kurio sparnų plotis siekia tris metrus, o svoris – 10 kilometrų – tai tris kartus mažiau nei turėtų būti tikroji mašina.
Skrydžiams šis modelis su raudonais ir geltonais sparnais nebuvo skirtas, tik konstrukcijai sukurti. Tačiau neskraidanti ji padarė didžiulį įspūdį ir ne be reikalo technikos parodose buvo apdovanota dviem aukso medaliais.
Pavyko rasti rėmėjų. Pradėtas statyti viso dydžio smagratis. Deja, darbas nebuvo baigtas iki galo. Rėmėjai ją atšalo. Adaptyvaus valdymo idėja yra rasti rėmėjų. Maskvos inžinierius Borisas Dukarevičius, aršus šios idėjos šalininkas, taip pat sukūrė smagračio projektą.
Aleksandras SEDOVAS
Abstraktus kontūras:
Abstraktus kontūras:
1) Nuo seniausių laikų.
2) Leonardo Da Vinci dizainas
3) Raidos istorija
4) Apie Fedotovo smagračio modelį
Įvadas:
Nuo seniausių laikų žmonės, svajodami pakilti į dangų ir pamatyti žemę iš paukščio skrydžio, pavydėjo po debesimis skraidančių plunksnuočių.
Apie skraidymą sklando įvairios legendos. Viena iš šių mitinių istorijų yra legenda apie Dedalą ir Ikarą.
Vienas iš pirmųjų įrodymų, kad žmonės bandė skristi ant dirbtinių sparnų, yra Qianhanshu (Ankstyvosios Hanų dinastijos istorija) kinų rankraštis.
Dar IV–III amžiuje prieš Kristų Kinijoje buvo išrastas fiksuotų sparnų lėktuvas, vadinamas aitvaru. Jį ore laikė vėjas ir įtemptas siūlas. Joks aviacijos istorikas negali tiksliai įvardyti jos išradėjo, tačiau daugelis yra linkę manyti, kad tai buvo Mo Zi, Gong Shuban ar Han Xin. Kinijos aitvarai buvo plokščias bambuko rėmas, suvyniotas į popierių. Gana dažnai aitvarai buvo gaminami iš pasakiškų paukščių ar gyvūnų. Jie rado pritaikymo karinėse kampanijose (signalams perduoti), jie taip pat buvo pradėti pramogauti per įvairias šventes.
Skraidančio aparato su besiplečiančiais sparnais idėja kilo garsaus anglų filosofo ir gamtininko, pranciškonų vienuolio Rogerio Bacono galvoje. Jo veikale „Apie slaptus dalykus mene ir gamtoje“, išleistame 1542 m., buvo pasakyta: „Galima statyti mašinas, kuriose sėdėdamas žmogus, sukdamas įtaisą, paleidžiantį dirbtinius sparnus, priverstų jas atsitrenkti į oras kaip paukščiai“. Tačiau tai buvo tik bendros frazės. Konkrečių projektų šiai idėjai įgyvendinti Baconas nepasiūlė.
Po dviejų šimtmečių skraidančiais vežimais susidomėjo legendinis Leonardo da Vinci, kuris, skirtingai nei Bekonas, detaliai parengė kelių tipų ornitopterių projektus: su gulinčia piloto vieta (1485–1487), ornitopterio-valtimi (apie 1487 m.). , su vertikalia piloto padėtimi (1495–1497)
Pagrindinė dalis:
Lėktuvo, vadinamo maholet, dizainą sukūrė Leonardo da Vinci. Tačiau iki šiol niekam nepavyko pastatyti mašiną, kuri plasnodama sparnais galėtų pakilti į orą. Net mažos tokios mašinos kopijos sukūrimas yra kupinas didelių sunkumų.
Aviacijos istorija kupina gražių legendų. Yra vienas. Kai Mozhaiskis pristatė pirmojo lėktuvo projektą kokiai nors aukštai mokslo institucijai, jie suglumę paklausė: „Kodėl šis daiktas neslopina sparnų? Kaip ji ketina skristi?" Ir projektas buvo atmestas. Remdamasis tuo, kad aparatas yra sunkesnis už orą (ty ne dirižablis ar oro balionas) gali pakilti nuo žemės tik tada, kai veikia sparnais kaip paukštis. Taigi jie pagalvojo. Ir apskritai šioje koncepcijoje nebuvo jokios klaidos. Iš tiesų, kas gali būti natūraliau už paukščio skrydį. Žmonės daug pasiskolino iš gamtos – kodėl gi nepabandžius ir to? Nepavyko. Pasiskolinti nesunku, o įforminti techniškai... Po dešimčių, jei ne šimtų nesėkmingų bandymų nukopijuoti paukščio skrydį, pirmojo lėktuvo kūrėjai priėjo prie išvados, kad lėktuvo sparno negalima priverstinai. tuo pačiu metu sukuria kėlimą ir trauką. Ką paukštis daro negalvodamas, per raumenis, mechanizmais atkurti nepavyko. Ir tada pakėlimas buvo „duotas“ sparnui, o trauka – varikliui su propeleriu. Jau pirmieji eksperimentai parodė, kad tai yra daug lengviau, o pagrindinis aviacijos plėtros kelias buvo lemtas daug metų. Jokių paukščių. Plaikstančio skrydžio tyrimai buvo nustumti į kiemą; ne, jie nebuvo vadinami aklavietėmis, bet buvo laikomi kažkuo egzotišku – „iš principo įmanoma, bet techniškai neįgyvendinama“.
Makholetų kūrimas tapo daugybe žmonių, daugiausia naminių. Jų buvo daug, SSRS po karo DOSAAF net buvo sukurtas skrydžio skrydžio komitetas. Kiekvienas bandė pasigaminti savo aparatą. Iš šimtų pagamintų sparnuotų modelių nė vienas nepakilo. Tiesa, skirtingais metais kai kurie namų statytojai sugebėjo sukurti modelius, paleidžiamus metant į aukštyn srautą, ir net pilotuojamus sklandytuvus, tačiau tai nebuvo laikoma smagračiu: norint, kad skrydis būtų pripažintas visaverčiu, prietaisas turėjo pereiti visus etapus (kilimas, kursas, nusileidimas), mojuoti sparnais, bet jis neveikė. Entuziazmas pamažu mažėjo.
Ir staiga sėkmė. 981 metais spaudoje pasirodė pranešimų, kad Maskvoje buvo pastatytas modelis, galintis savarankiškai pakilti, skristi ir leistis kaip paukštis. Lėktuvų gamybos pasaulis atgijo. Ar pagaliau baigtas visavertis skrydis? Taip. Tai atsitinka ne iš netikėtumo. Aptariamas aparatas – ne atsitiktinė sėkmė, netikėtai nusišypsojusi mėgėjui mėgėjui, o ilgamečio profesionalų darbo vaisius.
1976 metais Maskvos aviacijos institute buvo organizuota eksperimentinė projektavimo grupė skraidymo skrydžiui tirti, kuriai tuo metu vadovavo docentas, o dabar profesorius Valentinas Kiselevas.
Darbus iš karto finansavo kelios aviacijos struktūros, įskaitant tuo metu galingiausią TsAGI ir oro pajėgas, kurios leido atlikti tyrimus geru techniniu pagrindu nuo pat pirmųjų etapų. Keletą stendų specialiai šiai temai pastatė patys grupės darbuotojai. Tvirtas teorinis pagrindas, profesionaliai atlikti skaičiavimai, pakartotiniai kiekvieno agregato bandymai – viskas rodė, kad daugiau nei pusė amžiaus mėgėjiškumo plečiančių skrydžių tyrimuose baigėsi.
Po 5 metų Kiselevas į aerodromą išleido pirmąjį smagračio modelį. Tai buvo 7 kg sveriantis belaidis aparatas, kurio sparnų plotis 3,3 m, su 0,33 litro talpos elektros varikliu. su., maitinimas buvo tiekiamas laidu. Projektinis skrydžio greitis yra 35–40 km/h, kai smūgio dažnis yra 1,4–1,5 per sekundę.
Nuotolinio valdymo pulto paliepęs modelis suskleidė sparnais, pakilo nuo žemės (Kiselevo teigimu, visi buvo priblokšti, nors apskritai nieko kito nesitikėjo) ir pradėjo vingiuoti ratus trijų metrų aukštyje. Išskrido. Nusileido. Viskas pavyko gerai.
Plėtodami temą, Kiselevo grupės darbuotojai pamažu perėjo nuo laidų modelių prie autonominių. Naujose 10 kilogramų transporto priemonėse „Strekoza“ ir „Zhuravl“ buvo sumontuoti 2 taktų modelių orlaivių varikliai ir radijo valdymas. Tai žymiai padidino testų informacijos turinį; atsirado galimybė išbandyti muses ne tik paprasto kursinio skrydžio, bet ir kai kurių nesudėtingų akrobatinių skrydžių metu. Tačiau iškilo problemų. Buitinės produkcijos užpildymas pasirodė šlykštus: varikliai dažnai sugesdavo, o radijo valdymas nesiskyrė patikimumu - mieste buvo daug trukdžių (skrydžiai buvo vykdomi buvusiame Centriniame aerodrome, Chodynkoje), tačiau Maskvos apylinkėse sunku rasti vietą su grynu oru. Keli modeliai sudužo dėl variklių ir elektronikos; tiesą sakant, plekšnės ypatingų problemų nesukėlė.
Maholių kūrimo pavyzdinis etapas įtikinamai parodė, kad skrydis plasnoti yra ne tik „iš principo įmanomas“, bet ir techniškai įmanomas. Dabar pats laikas pagalvoti apie žmogaus pilotuojamą transporto priemonę. Ir iki 90-ųjų pradžios Kiselevo grupė sukūrė keletą tokių makholetų. Ant popieriaus, piešiniuose. Liko tik viena smulkmena: juos pagaminti ir pakelti į orą. Ir tada į Kiselevo planus įsikišo politika ir ekonomika.
„Nepalaužiama sąjunga“ žlugo. Nutrūko visi užmegzti ryšiai, nutrūko valstybės finansavimas. Kiselevo raida besidominčios mokslo ir pramonės struktūros labiau rūpinosi savo išsigelbėjimu, o ne kažkieno idėjomis, nors ir žadančiomis, bet nežadančiomis greitos komercinės grąžos.
Kiselevas ėmėsi daug desperatiškų bandymų bendradarbiauti su naująja buržuazija, tačiau jam nepasisekė: bankrutavo trys privačios firmos, kurios ėmėsi aparatų statybos, nespėjusios nieko daryti.
Žmogaus pilotuojamos musės liko tik popieriuje.
Teisėtas klausimas: ar jų apskritai reikia? Ir jei taip, kodėl? Žmonija jau šimtmetį sėkmingai skraido be sparnų. Klasikinis ilgametės praktikos įrodytas principas „stumk į variklį, kelk į sparną“ puikiai tinka lėktuvams, ar tikrai reikia dar ką nors sugalvoti? Pabandykime atsakyti, remdamiesi Kiselevo patirtimi.
Smagratis, kurio sparnai sukuria ne tik pakėlimą, bet ir trauką, yra geras pirmiausia tuo, kad jam nereikia kilimo ir tūpimo takų. Taip, bet toks prieštaravimas yra tinkamas, nes yra sraigtasparnių ir vertikalaus kilimo ir tūpimo (VLT) lėktuvų, kurie pakyla be bėgimo ir nusileidžia taške. Kodėl jie blogi?
Šiek tiek teorijos. Labai paviršutiniškai, neįsigilinus į mokslo džiungles.
Kėlimo jėgą vertikalaus kilimo ir vertikalaus nusileidimo metu galima sukurti dviem būdais. Pirmasis – mažu greičiu numetant dideles oro mases (sraigtasparnis). Antrasis – dideliu greičiu numetant nedideles oro mases (lėktuvas yra BVP; jame tai pasiekiama arba specialiais kėlimo varikliais, arba pagrindinių variklių traukos vektoriaus nukrypimu). Pirmasis būdas yra ekonomiškesnis, nes kuo mažesnis greitis ir didesnė išmetamo oro masė, tuo mažiau galios reikia vertikaliam kilimui, taigi, tuo mažiau sudeginama degalų.
Sraigtasparnis yra ypač geras kilimo ir tūpimo metu. Rotorius, arba, kaip dar vadinamas, pagrindinis rotorius, nušluoja didžiulį plotą, keliamoji jėga sukuriama lengvai su nedidele galia. Tačiau skrendant horizontaliai, šis prietaisas palieka daug norimų rezultatų. Sraigtasparnio pagrindinio rotoriaus, veikiančio artimoje horizontaliai plokštumoje, aerodinaminė kokybė (keltuvo ir priekinio oro pasipriešinimo santykis) yra vidutiniškai 3 kartus žemesnė nei lėktuvo sparno. Todėl sraigtasparnio skrydžio charakteristikos yra žemos, ypač mažas greitis ir trumpas skrydžio nuotolis.
GDP orlaivis turi savų problemų.
Su horizontaliu skrydžiu viskas tvarkoje, kaip ir su bet kokiu orlaiviu, tačiau kilimas ir tūpimas reikalauja daug energijos. Šiose fazėse sudeginamas beveik visas kuras; faktinei skrydžio misijai atlikti liko labai mažai. Pirmasis GDP orlaivis, anglų Harrier, ilgą laiką laikomas geriausiu savo klasėje, turėjo tik 160 km nuotolį. Koviniam reaktyviniam automobiliui tai yra nereikšminga. Beje, kai įvairių šalių kariniai jūrų laivynai pradėjo komplektuoti tokius įrenginius, pastebėta daug lakūnų atleidimo atvejų: tikimybė likti be kuro kažkur vandenyno viduryje tiko labai nedaugeliui. Amerikiečių lėktuvnešių pilotai niūriai juokavo: „Admirolai gavo puikią progą mus vyti alaus iki pakrantės parduotuvės – nieko daugiau šie skraidantys karstai nesugeba“.
Laikui bėgant požiūris į BVP orlaivius pasikeitė: atsirado pažangesnių pokyčių, padidėjo nuotolis. Tačiau daugelis problemų dar neišspręstos: padidėjus degalų bakų talpai ir atitinkamai bendram transporto priemonės svoriui, sumažėja naudingoji (ypač bombos) apkrova. Galimybių pasirinkimas nėra gausus. Arba skristi visiškai ginkluotas, bet ne toli, arba toli, bet su nepilna amunicija.
Periodiškai bandoma sukurti lėktuvo hibridą su malūnsparniu. Pavyzdžiui, yra firmos „Bell“ orlaivis V-22 V-22 – jis turi variklius su trijų ašmenų sraigtais sparnų galuose, kurie veikia kaip atrama horizontalaus skrydžio metu ir kaip kėlimas kilimo ir tūpimo metu. varikliai sukasi tam tikru kampu). Šis dizainas taip pat toli gražu nėra tobulas. Kad staiga sugedus vienam iš variklių (tai labai nemalonu skrendant horizontaliai ir beveik visada mirtina kilimo ir tūpimo metu), jie turi būti sujungti ilgu, beveik lygiu sparnų ilgiui. , sinchronizuojantis velenas, dėl kurio aparatas labai sunkėja. Kartu abu sraigtai užima ne mažiau kaip pusę vieno rotoriaus sraigtasparnio sraigto ploto (su vienodais lyginamų transporto priemonių matmenimis), todėl atitinkamai transporto priemonei kilimui ir tūpimui reikalinga galia yra didesnė, o tai reiškia kad kuro sąnaudos didesnės.
Yra ir kitų trūkumų. Pavyzdžiui, kai sraigtai naudojami kaip sraigtai horizontalaus skrydžio metu, jų efektyvumas smarkiai krenta – todėl maksimalus tokio aparato greitis toli gražu nėra toks, kokio būtų galima tikėtis esant tokioms didelėms energijos sąnaudoms. Be to, kilimo ir tūpimo metu sparnas nenaudojamas, o tik trukdo propelerio sukuriamai srovei. Apskritai yra daug problemų.
Maholet neturi visų aukščiau išvardintų trūkumų. Jis apjungia lėktuvo ir sraigtasparnio privalumus. Bent jau teoriškai.
Kiselevo grupė, kaip jau minėta, sukūrė keletą skirtingų tipų makholetų. Vienu iš jų kaip pavyzdį parodysime, kas yra sparnuotas orlaivis ir kaip jis veikia.
Atrodo kaip paprastas lėktuvas. Jo fiuzeliažas turi specialų patefoną, ant kurio atlenkiami sparnai. Vertikalaus kilimo ir tūpimo metu variklių reaktyvinė srovė nukreipiama į hidraulinio siurblio pavaros turbiną, kuri valdo išradingą prie sparnų sujungtų hidraulinių cilindrų sistemą. Tai yra „raumenys“, kurie pajudina sparnus, kurie sklendžia skirtingose plokštumose, priklausomai nuo to, ar smagratis veikia sklandant, ar horizontaliai.
Smagračio uodegoje yra speciali pavara, skirta stabilizatoriui sumontuoti palei srautą, kurį išmeta plasnojantis sparnas.
Horizontalaus skrydžio metu galima sustabdyti plevėsuojančius sparnus – tam yra numatytos specialios fiksuojančios spynos. Šiuo režimu smagratis niekuo nesiskiria nuo įprasto orlaivio – stovintys sparnai naudojami tik keltuvui sukurti; trauka suteikiama srovės srove, kuri nukreipiama nebe į hidraulinio siurblio turbiną, o per įprastus purkštukus atgal.
Taigi skirtingose skrydžio fazėse galite pasirinkti palankiausią režimą: skrydis skrendant kilimo ir tūpimo metu, normalus skrydis horizontaliu kursu.
Skaičiavimai rodo, kad skrendant horizontaliai, smagratis gali išvystyti 1,5-2 karto didesnį greitį nei tokios pat masės, gabaritų ir keliamosios galios sraigtasparnis ir nuskristi 1,5 karto toliau (sustabdžius sparną, greitis siekia 3-4 kartus). didesnis). Jei lygintume su aukščiau nagrinėtu V-22 tipo lėktuvu, tai teoriškai sklendės greitis yra 40v50% didesnis, be to, tuščio aparato svoris yra 15v20% mažesnis.
Mokydamasis skraidymo plazdėjimo principus, Kiselevas susidūrė su daugybe problemų, kurios iš pirmo žvilgsnio atrodė neįveikiamos. Preliminariais skaičiavimais buvo įtikinta, kad skrydis plasnoti... apskritai buvo neįmanomas: reikėjo per didelio plakimo dažnio, kad susidarytų aerodinaminės jėgos, reikalingos kilimui, turėjo atsirasti didžiulės inercinės perkrovos, kurių sparnas neatlaikė.
Iš pradžių paukščių skrydžių stebėjimas tyrėjus visai glumino. Pavyzdžiui, paaiškėjo, kad pagal elementariosios aerodinamikos dėsnius antis išvis neturėtų skristi: sparno apkrova (paukščio bendro svorio ir sparno ploto santykis) yra labai didelė. Tačiau skrenda. Arba, tarkime, gegužės vabalas. Jis irgi pagal visus įstatymus yra neeksploatuojamas – apie tai išsamiai aprašoma populiarioje orlaivių modeliuotojų literatūroje kaip savotiškas gamtos incidentas.
Ilgą laiką buvo manoma, kad paukščio sparno laikomąją galią didžiąja dalimi užtikrina plunksnos struktūra: grioveliai, grioveliai, plaukeliai, oro pripildytos ertmės ir kt., todėl neįmanoma padaryti mechaninio tokio tipo įvaizdžio. sparnas (įsivaizduokite lėktuvą su plunksnomis – smagu, ar ne?). Tačiau Kiselevo grupės eksperimentų rezultatai paneigė šį požiūrį. Plečiantis sparnas gali sukurti reikiamas aerodinamines jėgas, nepaisant to, ar jis plunksninis, plėvinis (šikšnosparniai), ar plokščios plokštės su grioveliais išvaizdos (vabzdžiai). Tai reiškia, kad reikalas ne plunksnose – jos, anot Kiselevo, paukščiui reikalingos daugiausia dėl patogumo sulenkti sparnus, išlaikyti šilumą ir užtikrinti „konstrukcijos“ lengvumą. Ir ne grioveliuose – vabzdžiai gražiai skraidė su dažais išteptais sparnais. Ir kas tai yra?
Kai pirmojo sklendės prototipas suskleidė sparnais ant stovo, tyrėjai nustebo pastebėję, kad, nepaisant variklio nesugebėjimo atmušti plakimo dažnio iki apskaičiuotų verčių, sukuriamos aerodinaminės jėgos yra ne tik pakankamos kilimui, bet ir didesnės. nei reikalaujama! Paradoksas. Kad „patikėčiau savo akimis“, vėjo tunelyje turėjau padaryti specialią instaliaciją, leidžiančią sparną smarkiai įvesti į oro srovę. Paaiškėjo, kad iš pradžių aerodinaminės jėgos smarkiai didėja, o vėliau mažėja, kol susidaro stacionarus srautas. Šis jėgos šuolis, dėl nepastovios tėkmės aplink besiplečiantį sparną, labai naudingas esant mažam greičiui ir skraidinimo režimu – būtent jis leidžia vertikaliai kilti su minimaliomis energijos sąnaudomis. Didėjant horizontaliam transporto priemonės greičiui, besiplečiančio sparno laikamosios savybės mažėja, tačiau kėlimo jėgą lengva išlaikyti didinant greitaeigį oro slėgį.
Ir dar viena svarbi išvada iš aprašyto reiškinio. Kadangi srauto nestabilumas padeda sukurti dideles aerodinamines jėgas, kurios leidžia sumažinti reikiamus siūbavimo greičius, žalingos inercinės apkrovos, ardančios sparną, yra atitinkamai mažos. Be to, sparną apkraunančios aerodinaminės ir inercinės jėgos, kaip paaiškėjo, plevėsuojant nesusidaro, nes veikia skirtingu metu. Pirmosios yra didžiausios vidurinėse padėtyse, kai siūbavimo greitis taip pat didžiausias, o antrosios - kraštutinėse, kai sparnas keičia judėjimo kryptį. Naudingi aerodinaminiai, kaip taisyklė, yra daugiau nei žalingi inerciniai, o tai reiškia, kad būtent jiems reikia atlikti sparno stiprumo skaičiavimą. Taigi baimės dėl neišvengiamo konstrukcijų sunaikinimo dėl didelių inercinių perkrovų yra nepagrįstos.
Oponentai išreiškė daug abejonių dėl galimybių padidinti sparnuotų transporto priemonių svorį ir dydį. Tarkime, beveik nesvarus modelis yra vienas dalykas, bet automobilis su žmonėmis ir kroviniu... Kiselevas atliko daugybę geometriškai panašių sparnų, kurių dydis skiriasi vienas nuo kito 5 kartus, bandymų ir patvirtino teoriją, kad keltuvas „lenkia“. “ svorio augimo aparatas – todėl nėra esminių priežasčių riboti musių dydį. Dabar Kiselevo grupės archyve yra vadinamasis verslo skrajutės projektas, kurio masė yra 5600 kg, galinti vežti 10 keleivių 1000 km arba 5 keleivius 1800 km, kai kreiserinis greitis yra 800 km / h. Yra ir kitų pokyčių, kurie toli gražu nėra „nesvarūs“.
Ir pagal visus skaičiavimus, patvirtintus bandymų stende, šios mašinos turėtų skristi gana normaliai.
Tiesą sakant, reikia pažymėti, kad Kiselevas savo tyrimuose toli gražu nėra vienas. Vakarai taip pat aktyviai dalyvauja skrydžio skraidymo tyrime. Labai įdomūs yra amerikiečio Paulo McCready, talentingo dizainerio, išgarsėjusio kurdamas įvairias netradicines transporto priemones oru, kaip, pavyzdžiui, lėktuvą su raumenine pavara, plėtra (1979 m. lakūno raumenys buvo suspausti). užtenka perskristi Lamanšo sąsiaurį) arba lėktuvą su elektros varikliu, varomu ant saulės baterijų sparnų. Devintojo dešimtmečio viduryje, stipriai remiant komercines struktūras, McCready pastatė kažką panašaus į sparnuotą pterozaurą. Spauda suskubo pavadinti įrenginį šlepečiu.
McCready sukurtas modelis nežinojo, kaip pakilti pats. Buvo paleistas su gerve. Sparno perjungimas į plakimo režimą iš pradžių lėmė netvarkingą kritimą (per pirmąjį demonstracinį skrydį 1986 m. gegužę 700 000 USD kainuojantis modelis sudužo į skeveldras ant aerodromo betono; spauda suskubo pasišaipyti: „Dabar aišku, kaip pterozaurai išmirė“). Tada aparatas buvo išmokytas bent skraidyti, plasnoti sparnais; žiūrovai, išvydę tai oro šou, sucypė iš džiaugsmo, bet... Ekspertai neatpažino triuko kaip visaverčio plazdenančio skrydžio. Lėti, mažos amplitudės, „nedrąsūs“ sparnų judesiai geriausiu atveju netrukdė planuoti. Nei apie kilimą, nei apie greičio padidinimą net nebuvo užsiminta. Na, modelis plečia sparnus ir atlapus. Arba galėjo nemojavoti – rezultatas būtų buvęs toks pat. Vėliau Kiselevas išanalizavo McCready aparato veikimą ir padarė išvadą, kad jo sparnai nesukuria aerodinaminių jėgų, reikalingų kilimui.
Taip pat žinomi kiti pokyčiai. Kiselevas susirašinėja su Toronto universiteto Aerokosminiu institutu, kuriame 1992 metais buvo sukurtas ir sėkmingai išbandytas sparnuoto aparato modelis, vadinamas ornitopteriu. Jis paleidžiamas įmetant jį į aukštesnę srovę, bet negali pakilti pats. Be to, sparno sukimo judesiai atliekami tik dėl jo lankstumo (maždaug taip plaukia šlaitai ir plekšnės), o ne sukant sparno profilį reikiamais kampais. Lankstumo parametrų pasirinkimas yra labai sunkus. Sparnas pasirodo esąs „vieno režimo“; išorinės sąlygos šiek tiek pasikeičia – ir skrydis tampa problemiškas. Modelis sveria 3,4 kg ir, matyt, ženkliai padidinti jo masę yra nerealu (prisiminkime, kad Kiselevo jau skristi „Dragonfly“ ir „Crane“ sveria po 10 kg).
Kiselevas reguliariai supažindina savo kolegas užsienyje su savo raida, o jie - su savo. Idėjos nėra pasiskolintos viena iš kitos, kiekvienas eina savo keliu, kaip jam atrodo, vieninteliu teisingu keliu.
Apskritai pasaulyje periodiškai kuriami skraidantys aparatai. Publikacijos spaudoje leidžia kalbėti apie Rusijos mokslo prioritetą tiriant sklandantį skrydį. Kol kas Amerika tai laiko apreiškimu, kad mums tai seniai praėjęs etapas. Žinoma, visiškai įmanoma, kad kai kuriose struktūrose, tokiose kaip NASA, jau buvo sukurta kažkas, kas pretenduoja vadintis visaverčiu smagračiu, tačiau tai mums nežinoma. Jei pradėsime tik nuo visiems atviros informacijos, galime pasakyti: šioje mokslo srityje mes dar dešimčia metų ar net daugiau lenkiam Vakarus.
Kaip sakoma, šia džiaugsminga nata galima baigti. Bet kažkas nejaučia džiaugsmo. Mus kankina gana aktualus klausimas: jei esame tokie protingi, jei lenkiame likusią planetos dalį, tai kodėl vis dar neskrainame ant skraidyklės?
Banalo priežastis paprasta: pinigai. Greičiau jų nebuvimas. Kiselevo skaičiavimais, pirmajam pasaulyje pilotuojamam smagračiui pagaminti reikia apie 100 tūkstančių dolerių.Suma apskritai nėra tokia karšta, bet dar nesukrapštyta – matyt, mokslo žmonėms sunku orientuotis vingiuose. mūsų beprotiškos ekonomikos.
Aerodinamika, reikia manyti, yra paprastesnė.
Pirmoji pilotuojama transporto priemonė (pradžioje Kiselevas siūlo pagaminti automobilį, kurio sparnų plotis yra 7,1 m ir kilimo svoris 450 kg, galintis pakilti į 4500 m aukštį ir skristi 150 km / h greičiu) bus pastatytas ir išbandytas per pusantrų metų. Ir tada ... Tada galimi jo komercinio įgyvendinimo variantai, leidžiantys gauti pinigų sudėtingesnių mašinų statybai.
Yra daug variantų.
Pirma, parodos. Vien JAV kasmet surengiama daugiau nei 400 įvairaus rango oro šou, bet kokia egzotika ten nukeliauja su kaupu. Sunku sugalvoti geriausią reklamą.
Antra, tiesioginis įgyvendinimas. Londono mokslo ir pramonės muziejus neseniai kreipėsi į Kiselevą su prašymu parduoti pirmąjį parodos smagratį. Ir visame pasaulyje garsi įmonė „Sotheby-s“ sutiko parduoti aukcione stulpelius, žinoma, kai jie bus pastatyti.
Apskritai paklausa jau yra. Nėra tik pasiūlymo.
Kiek galite padėti šiuo klausimu? daug galvoju. McCready pardavė savo modelį Vašingtono oro muziejui už 3 milijonus dolerių, ir tai nėra visavertis smagratis, o tik jo imitacija. Įsivaizduokite, kiek gali nusipirkti tikras žmogaus pilotuojamas smagratis, be to, pirmasis pasaulyje.
Deja, kol kas visa tai atrodo kaip kalbos vargšų naudai. Visi nepaprastai domisi, bet niekas pinigų neduoda.
Galbūt jie bijo - o jei jis neskraido? Na, rizika tikrai yra. Bet kas nerizikuoja...
Kol Kiselevas ieško pinigų pirmajam sklypui pastatyti, techninė tyrimų bazė pamažu nyksta. Pavyzdžiui, ne taip seniai apiplėšė angarą, kuriame laikomi modeliai. Iš aparatų buvo pašalinta viskas, kas materialiai vertinga (beje, tai paaiškina šiokį tokį šio straipsnio iliustracijų apgailėtiną dalyką – nėra ką fotografuoti, įrenginiai suniokoti). Sutikite, tai simboliška mūsų mokslui.
Anksčiau ar vėliau kas nors sukurs smagratį. Gaila, jei to nebus Rusijoje, nes šioje srityje esame pirmi. Ate. Vakarai su savo technine baze ir finansais ilgai nerasos - ten, sprendžiant iš publikacijų, teorija jau pakeliui, matai, tuoj bus ir praktinis rezultatas. O kai amerikiečiai skrenda, plasnodami sparnais, į klausimą "Kodėl ne mes?" bus galima atsakyti iškėlus rankas: „Nes kalvėje nebuvo vinies...“ Ar, tiksliau, dėl to, kad piniginėje nebuvo rublio.
Išvada:
Smagračių modeliai yra dviejų tipų: modeliai su centriniu sparnu, kurių centrinė sparnų dalis yra stacionari kėbulo atžvilgiu, ir centrinio sparno modeliai su judančiais sparnais. Antrojo tipo smagratis yra įdomiausias ir sunkiausiai gaminamas.
V. Fedotovo smagračio modelis užtikrintai kyla aukštyje. Jo pavaros mechanizmo veleno sukimo momentas viršija 500 N ″ m. O sraigto sukimo momentas tokio pat dydžio ir masės orlaiviui skristi turėtų būti 20-25 kartus mažesnis. Taigi išvada: guminių siūlų ryšuliai muselių modeliuose turėtų veikti ne sukimui, o tempimui. Tik esant tokiai sąlygai, leistino svorio guminis variklis gali generuoti pakankamą sukimo momentą ant veleno be specialių papildomų įtaisų. Tačiau šis guminio variklio naudojimo būdas turi reikšmingą trūkumą. Labai ištempti guminiai diržai labai greitai išeikvoja visą sukauptą mechaninę energiją, o smagračio modelis sugeba padaryti 12-13 sparnų sklendžių ir horizontaliai nuskristi tik 5-6 m.
V. Fedotovo smagračio modelyje sumontuotas guminis variklis, kurio guminių siūlų ryšuliai veikia įtempti. Ši aplinkybė žymiai sumažina, kaip minėta aukščiau, skrydžio trukmę. Ar skrydis gali būti ilgesnis? Tai įmanoma, jei guminių siūlų ryšulius priversite sukti – tada sparnų atvartų skaičius padidės daugiau nei dešimt kartų. Pelnas yra nemažas. Tai pasiekiama tik dėl didelės visos smagračio konstrukcijos komplikacijos. Tai paaiškina, kodėl tokių modelių kol kas sukurta nedaug. Pagrindinės kryptys, kuriomis čia reikėtų eiti – mažinti modelio masę, suprojektuoti tobulesnę (o kartu ir paprastesnę) mechaninę pavarą, kuri sukuria skirtingo dydžio sukimo momentus skirtingose ašies sukimosi fazėse. Ir paskutinis dalykas. Galvodami apie tai, kuri musė geresnė, nepamirškite, kad gamta yra neišsenkanti savo „techniniais“ radiniais, padedančiais gyviesiems geriausiai prisitaikyti prie aplinkos. Būtent todėl gamtos „patentų“ panaudojimas padeda sukurti dar pažangesnius lėktuvus.
Naudotų informacijos šaltinių sąrašas:
DOSAAF – savanoriška draugija, padedanti Andropovui Alijevui Fedorčukui
žurnalas "variklis"
