Zbaterea zborului este cea mai comună formă de călătorie pe Pământ. Este folosit de aproximativ două treimi din creaturile care locuiesc pe planeta noastră. Dar aripile bătute pentru oameni rămân în continuare un vis neîmplinit. Sarcina de a crea un volant sa dovedit a fi incredibil de dificilă. Deci, are sens să cheltuim energie pentru dezvoltarea unui astfel de avion exotic? Ar trebui să concurăm cu păsările?
AVIONUL ESTE BUN, ȘI FLYERUL ESTE MAI BUN
Globul găzduiește cel puțin nouă mii de specii de păsări și aproximativ un milion și jumătate de specii de insecte. Printre acestea există pliante fără importanță, dar există și deținătorii de înregistrări virtuoase. De exemplu, o vrabie este o melcă printre păsări. Viteza sa este de doar aproximativ 20 de kilometri pe oră. Porumbelul purtător zboară mai repede. Într-o oră, poate parcurge 60 de kilometri. Dar cel mai rapid, cel mai bun zburător dintre păsări, este mai mare de o sută patruzeci.
Pasărea zboară calm - o viteză. Scapă de inamic - viteza de zbor crește brusc. Celebrul șoim pelerin, personificarea priceperii păsărilor, observând prada pe pământ, scufundă de la o înălțime cu o viteză de peste 350 de kilometri pe oră! Eu însumi am văzut cum o dată acest formidabil prădător aerian s-a învârtit mult timp peste pădure și apoi, plecându-și aripile, s-a repezit brusc în jos și, aproape atingând vârfurile copacilor, s-a ridicat brusc spre cer.
Doar în zorii aviației, păsările au putut depăși „stivele de aer” din acei ani. Apoi, și destul de curând, situația s-a schimbat. Avioanele au început să zboare mai repede, mai sus și mai departe decât păsările.
Monino. Muzeul Forțelor Aeriene Centrale. Volanta "Letatlin" proiectată de V. Ye. Tatlin - o aeronavă cu aripi batătoare, 1932. Mai degrabă un obiect de artă decât ceva util și care funcționează efectiv.
Totul este adevărat. Iată însă alte fapte. Aripile bătătoare sunt capabile să creeze o forță de ridicare de cinci până la șase ori mai mare decât cele staționare, de avion. O mașină cu aripi bătătoare va putea depăși eficiența unui avion de o dată și jumătate, de două ori, iar un elicopter de șase, nouă ori. Aparent, aceasta este ceea ce permite păsărilor să-și facă zborurile uimitoare, ultra-lungi.
Pavelele zboară peste Oceanul Atlantic fără aterizare. O astfel de călătorie constă în sute de mii de aripi. Potrivit ornitologilor, pavelele, cu vânt favorabil, parcurg o distanță de 3.500 de kilometri într-o singură zi. Zborul micilor păsări cântătoare peste deșertul Sahara va dura 30-40 de ore. Și, de asemenea, fără aterizări intermediare.
FLYERUL LUI ALEXANDER PUSHKIN
Nu, nu un poet, ci un alt Pușkin, Alexander Nikolaevich, contemporanul nostru, inginer și inventator talentat. Locuiește și lucrează în Sankt Petersburg. Prin propria lui admitere, el și-a dedicat jumătate din cei cincizeci de ani ai săi muște.
A început să viseze cerul în copilărie, îi plăcea să privească zborul păsărilor. Când el însuși a început să zboare cu deltaplane, el a „simțit cu spatele” că este imposibil să stabilească un algoritm strict de rigide pentru aripile care bate, că „nu există și nu pot exista nici măcar două clape identice. Trebuie să vă adaptați la zbaterea zborului în fiecare secundă, să vă ajustați, să simțiți aerul. "
Așa că i s-a născut în cap o idee care, așa cum a convins Alexandru Pușkin, i-ar permite în cele din urmă să rezolve o problemă veche de secole, să creeze o volantă echipată.
Ideea este că zborul flapping uman este posibil doar cu control adaptiv. Cu alte cuvinte, pentru a zbura pe aripi batând, trebuie să știi cum să le bateți. Este necesar să fuzionați cu mașina, aripile sale ar trebui să devină o extensie a mâinilor pilotului.
Toată lumea a urmărit cum pasărea și-a schimbat bătutul de aripi, schimbându-și frecvența și amplitudinea. În muștele create anterior, aripile, conectate la motor printr-o transmisie mecanică, un mecanism de bielă-manivelă, ondulează prost - monoton, fără a lua în considerare în niciun fel fragilitatea mediului aerian și intențiile pilotului.
ACEST TREBUIE ÎNVĂȚAT
„Sistemul de control al unui zbor real flapping”, afirmă Pushkin, „trebuie să se blocheze în pilot, folosind toate capacitățile sale senzoriale, simțul muscular, aparatul vestibular și intuiția. La urma urmei, mediul de zbor - oceanul aerian - este absolut imprevizibil, totul se schimbă în fiecare secundă: vânt, curenți verticali, densitatea aerului ... Pentru a zbura într-un asemenea haos, trebuie să „simțiți” direct clapele aripilor, fluctuațiile mediul înconjurător - și reacționează instantaneu la acestea. "
Pe scurt, a zbura pe aripi batând nu este în niciun caz un proces mecanic. Este asemănător cu o artă grozavă care încă trebuie învățată, cum am învăța să mergem, să mergem cu bicicleta sau cu skateboard-ul. La urma urmei, puii, după ce s-au maturizat, nu încep imediat să zboare și, de asemenea, învață.
Desigur, puterea unei persoane nu este suficientă pentru zbor. A devenit clar demult. În natură, nu există creaturi zburătoare care cântăresc mai mult de 15-16 kilograme. Legea, conform căreia puterea necesară pentru zbor, crește rapid odată cu creșterea dimensiunii și greutății aparatului, interferează.
Pușkin - în spatele acționării pneumatice cu aripi bătute, motor ușor, simplu și ascultător Controlul trebuie adus la degetele pilotului. Prin apăsarea butoanelor supapelor, el va schimba, după bunul plac, frecvența și amplitudinea clapelor.
Alexander Nikolaevich, după ce a lucrat prin zeci de opțiuni pentru dispozitivul volanului, până când s-a stabilit pe cel mai optim, în opinia sa, optim. A primit un brevet pentru volanta sa. Cunoscutul robot de NPO și cibernetică tehnică a reușit să se intereseze de invenție.
În patru luni, a fost construit un model de volant cu o anvergură de trei metri și o greutate de 10 kilometri, este de trei ori mai puțin decât ar trebui să fie o mașină reală.
Pentru zboruri, acest model cu aripi roșii și galbene nu a fost destinat, ci doar pentru elaborarea structurii. Dar, fără zbor, a făcut o impresie uriașă și nu degeaba i s-au acordat două medalii de aur la expozițiile tehnice.
Am reușit să găsim sponsori. A început construcția unui volant de dimensiuni mari. Din păcate, lucrarea nu a fost finalizată până la capăt. Sponsorii s-au răcit la ea. Ideea managementului adaptiv este găsirea susținătorilor. Inginerul Moscovei Boris Dukarevich, un susținător înflăcărat al acestei idei, a dezvoltat, de asemenea, un proiect pentru un volant.
Alexandru SEDOV
Contur abstract:
Rezumat:
1) Din cele mai vechi timpuri ..
2) Designuri de Leonardo Da Vinci
3) Istoria dezvoltării
4) Despre modelul lui Fedotov
Introducere:
Din cele mai vechi timpuri, oamenii, visând să se ridice în cer și să vadă pământul din ochi, au invidiat creaturile cu pene care zboară sub nori.
Există diverse legende despre zbor. Una dintre aceste povești mitice este legenda lui Dedal și Icar.
Una dintre cele mai vechi dovezi ale oamenilor care încearcă să ia zborul pe aripi artificiale este manuscrisul chinezesc Qianhanshu (Istoria dinastiei Han timpurii)
În secolele 4-3 î.Hr., un avion cu aripi fixe numit zmeu a fost inventat în China. Era ținut în aer de vânt și de un fir încordat. Niciun istoric al aviației nu își poate numi cu exactitate inventatorul, dar mulți sunt înclinați să creadă că a fost Mo Tzu, Gong Shuban sau Han Xin. Zmeile chinezești erau un cadru plat din bambus înfășurat în hârtie. Destul de des, zmeele erau făcute sub formă de păsări sau animale fabuloase. Au găsit aplicații în campaniile militare (pentru transmiterea semnalelor), au fost lansate și pentru divertisment în timpul diferitelor sărbători.
Ideea unei mașini zburătoare cu aripi bătute a luat naștere în capul celebrului filozof și naturalist englez, călugărul franciscan Roger Bacon. În lucrarea sa „Despre lucrurile secrete din artă și natură”, publicată în 1542, spunea: „Poți construi mașini, așezate în care, o persoană, rotind un dispozitiv care pune în mișcare aripile artificiale, îi va forța să lovească aerul ca păsările ". Cu toate acestea, acestea erau doar fraze generale. Bacon nu a oferit proiecte specifice pentru a pune în aplicare această idee.
Două secole mai târziu, legendarul Leonardo da Vinci a devenit interesat de căruțele zburătoare, care, spre deosebire de Bacon, au dezvoltat în detaliu proiecte ale mai multor tipuri de ornitoptrii: cu o poziție pilot culcat (1485-1487), o barcă ornitopteră (aproximativ 1487), cu poziție pilot verticală (1495-1497)
Parte principală:
Designul aeronavei, numit maholette, a fost dezvoltat de Leonardo da Vinci. Dar până acum nimeni nu a reușit construiește o mașină care bătând cu aripile ar putea duce în aer. Chiar și crearea unei copii mici a unei astfel de mașini este plină de mari dificultăți.
Istoria aviației este plină de legende frumoase. Există unul. Când Mozhaisky a adus proiectul primului avion către o înaltă autoritate științifică, ei au întrebat perplex: „De ce acest lucru nu bate din aripi? Cum va zbura? " Și proiectul a fost respins. Pe motiv că un aparat este mai greu decât aerul (adică nu un dirigibil sau un balon) poate ieși de la sol numai dacă funcționează cu aripile sale ca o pasăre. Atunci s-au gândit. Și, în general, nu a existat nicio greșeală în acest concept. Într-adevăr, ce ar putea fi mai natural decât zborul unei păsări. Oamenii au împrumutat mult din natură - de ce să nu încercăm și asta? Nu a mers. Nu este dificil să împrumutați, ci să-l formalizați tehnic ... După zeci, dacă nu sute, de încercări nereușite de a copia zborul păsărilor, creatorii primului avion au ajuns la concluzia că o aripă de avion nu ar putea fi forțată să simultan creează ridicarea și împingerea. Ceea ce face pasărea fără să se gândească, prin mușchi, nu a fost posibil să se reproducă prin mecanisme. Și apoi ridicarea a fost „dată” aripii, iar împingerea - motorului cu elice. Primele experimente au arătat că acest lucru este mult mai ușor, iar calea principală pentru dezvoltarea aviației a fost stabilită pentru mai mulți ani. Fără păsări. Cercetările privind zborul flapping au fost împinse în curtea din spate; nu, nu au fost numiți fundaturi, dar au fost considerați ceva exotic - „în principiu posibil, dar tehnic impracticabil”.
Dezvoltarea maholetelor a devenit o mulțime de indivizi, mai ales de casă. Au fost multe dintre ele; în URSS, după război, chiar a fost creat un comitet de zbor flapping la DOSAAF. Fiecare a încercat să-și facă propriul aparat. Dintre sutele de modele cu aripi construite, niciunul nu a decolat. Este adevărat, în anii diferiți, unii constructori de case au reușit să creeze modele lansate prin aruncarea într-o schiță de curent, și chiar cu planori cu echipaj, dar acest lucru nu a fost considerat o volantă: pentru ca un zbor flapping să fie recunoscut ca fiind plin, dispozitivul a trebuit să parcurgeți toate etapele (decolare, curs, aterizare), fluturând aripile, dar nu a funcționat. Entuziasmul a scăzut treptat.
Și brusc succes. În 981, au apărut în presă că s-a construit un model la Moscova care să poată decola, zbura și ateriza independent ca o pasăre. Lumea construcției de aeronave a început. S-a finalizat în cele din urmă un zbor cu flap-uri complet? Da. Acest lucru nu se întâmplă din senin. Aparatul în cauză nu este un noroc întâmplător care i-a zâmbit brusc amatorului amator, ci rodul multor ani de muncă a profesioniștilor.
În 1976, la Institutul de Aviație din Moscova a fost organizat un grup experimental de proiectare pentru studierea zborului flapping, care era condus la acea vreme de profesor asociat, iar acum profesor Valentin Kiselev.
Lucrarea a fost finanțată de mai multe structuri de aviație simultan, inclusiv cele mai puternice TsAGI și Forțele Aeriene din acel moment, ceea ce a făcut posibilă încă din primele etape desfășurarea cercetărilor pe o bază tehnică bună. Mai multe standuri au fost construite de angajații grupului înșiși special pentru temă. Un fundal teoretic solid, calcule efectuate profesional, teste repetate ale fiecărei unități - totul a indicat faptul că mai mult de o jumătate de secol de amatorism în cercetările de zbor flapping s-a încheiat.
După 5 ani, Kiselev a lansat primul model de volant pe aerodrom. Era un aparat fără fir cu o greutate de 7 kg și o anvergură a aripilor de 3,3 m, echipat cu un motor electric cu o capacitate de 0,33 litri. cu., puterea la care a fost alimentată prin cablu. Viteza de zbor proiectată este de 35v40 km / h la o rată de cursă de 1,4v1,5 pe secundă.
La comanda de pe telecomandă, modelul a bătut cu aripile, a decolat de la sol (potrivit lui Kiselev, toată lumea a fost uimită, deși, în general, nu se așteptau la altceva) și a început să înfășoare cercuri la o înălțime de trei metri. A zburat. A aterizat. Totul a mers bine.
Dezvoltând tema, angajații grupului Kiselev au trecut treptat de la modele de cabluri la modele autonome. Noile vehicule de 10 kilograme „Strekoza” și „Crane” au fost echipate cu motoare de avioane în 2 timpi și control radio. Acest lucru a crescut semnificativ conținutul informațional al testelor; a devenit posibil să încercați muște nu numai într-un zbor simplu de curs, ci și în unele acrobatici simple. Cu toate acestea, au apărut probleme. Umplerea producției interne s-a dovedit a fi dezgustătoare: motoarele au eșuat adesea, iar controlul radio nu a diferit în ceea ce privește fiabilitatea - a existat o mulțime de interferențe în oraș (zborurile au fost efectuate la fostul Aerodrom Central, care se află pe Khodynka ), totuși, este dificil să găsești un loc cu aer pur în vecinătatea Moscovei. Mai multe modele s-au prăbușit din cauza motoarelor și a componentelor electronice; de fapt, flippers nu au creat probleme speciale.
Etapa model a dezvoltării găurilor a arătat în mod convingător că zborul flapping este nu numai „în principiu posibil”, ci și fezabil din punct de vedere tehnic. Acum este momentul să ne gândim la un vehicul pilotat de om. Și la începutul anilor 90, grupul Kiselev a dezvoltat mai multe astfel de makholets. Pe hârtie, în desene. Mai rămâne un singur lucru mic: să le faci și să le ridici în aer. Și apoi politica și economia au intervenit în planurile lui Kiselev.
„Uniunea incasabilă” s-a prăbușit. Toate legăturile stabilite au fost întrerupte, finanțarea de stat a fost oprită. Structurile științifice și industriale interesate de evoluțiile lui Kiselev erau mai preocupate de propria lor mântuire și nu de ideile cuiva, deși promițătoare, dar nu promiteau o revenire comercială rapidă.
Kiselev a întreprins o mulțime de încercări disperate de a coopera cu noua burghezie, dar a avut ghinion: trei firme private, care întreprinduseră construcția de aparate, au dat faliment, fără a avea cu adevărat timp să facă nimic.
Muștele pilotate de om au rămas doar pe hârtie.
O întrebare legitimă: sunt de fapt necesare? Și dacă da, de ce? Omenirea zboară cu succes de un secol fără să-și bată aripile. Clasicul principiu „împingere la motor, ridicare la aripă”, dovedit de mulți ani de practică, funcționează excelent pentru avioane, este cu adevărat necesar să inventezi altceva? Să încercăm să răspundem, referindu-ne la experiența lui Kiselev.
Un volant, ale cărui aripi creează nu numai ridicarea, ci și împingerea, este bun în primul rând pentru că nu necesită piste. Da, dar o astfel de obiecție este adecvată, deoarece există elicoptere și avioane de decolare și aterizare verticale (VLT) care decolează fără o fugă și aterizează într-un punct. De ce sunt rele?
Un pic de teorie. Foarte superficial, fără a intra în jungla științifică.
Forța de ridicare în timpul decolării verticale și aterizarea verticală poate fi creată în două moduri. Primul este prin aruncarea în jos a unor mase mari de aer la viteze mici (elicopter). Al doilea este prin aruncarea în jos a unor mase de aer mici la viteze mari (aeronava este un PIB; în aceasta, acest lucru se realizează fie prin motoare speciale de ridicare, fie prin devierea vectorului de tracțiune al motoarelor principale). Prima metodă este mai economică, deoarece cu cât viteza este mai mică și cu cât masa aerului aruncat este mai mare, cu atât este necesară mai puțină putere pentru decolare verticală și, în consecință, cu atât este mai puțin combustibil ars.
Elicopterul este excepțional de bun la decolare și aterizare. Rotorul sau, așa cum se mai numește, rotorul principal, mătură o zonă imensă, forța de ridicare este creată cu ușurință cu o cantitate mică de putere. Dar în zbor orizontal, acest dispozitiv lasă mult de dorit. Calitatea aerodinamică (raportul dintre tracțiunea de ridicare și aer) a rotorului principal al elicopterului care funcționează într-un plan apropiat de orizontală este, în medie, de 3 ori mai mică decât cea a unei aripi de aeronavă. Și, prin urmare, elicopterul are caracteristici de zbor reduse, în special viteză redusă și rază de zbor scurtă.
Avionul PIB are propriile sale probleme.
Cu zborul orizontal, totul este în ordine, ca în cazul oricărei aeronave, dar decolarea și aterizarea sunt foarte consumatoare de energie. Aproape tot combustibilul este ars în aceste faze; rămâne foarte puțin pentru a finaliza misiunea de zbor efectivă. Primul avion PIB, English Harrier, considerat de mult timp cel mai bun din clasa sa, avea o autonomie de numai 160 km. Pentru un vehicul cu jet de luptă, acest lucru este neglijabil. Apropo, atunci când marina din diferite țări a început să echipeze astfel de dispozitive, s-au remarcat multe cazuri de concediere a piloților: perspectiva de a rămâne fără combustibil undeva în mijlocul oceanului nu se potrivea nimănui. Piloții de la portavioane americane au glumit sumbru: „Amiralii au avut o mare ocazie de a ne urmări după bere la magazinul de pe coastă - aceste sicrie zburătoare nu sunt capabile de nimic altceva”.
De-a lungul timpului, atitudinea față de avioanele PIB s-a schimbat: au apărut evoluții mai avansate, gama a crescut. Dar multe probleme nu au fost încă rezolvate: o creștere a capacității rezervoarelor de combustibil și, în consecință, greutatea totală a vehiculului, duce la o scădere a sarcinii utile (în special a bombei). Alegerea posibilităților nu este bogată. Fie zbura complet armat, dar nu departe, fie departe, dar cu muniție incompletă.
Periodic se încearcă dezvoltarea unui hibrid de aeronavă cu elicopter. Există, de exemplu, aeronava V-22 GDP a firmei Bell - are motoare cu elice cu trei palete la capetele aripilor, care funcționează ca susținător în zbor orizontal și ca ridicare în timpul decolării și aterizării (motoarele se rotesc la un anumit unghi). Acest design este, de asemenea, departe de a fi perfect. Pentru a evita un dezechilibru accentuat în cazul unei defecțiuni bruște a unuia dintre motoare (acest lucru este foarte neplăcut în zborul orizontal și este aproape întotdeauna fatal la decolare și aterizare), acestea trebuie conectate printr-o lungime, aproape egală cu anvergura aripilor , un arbore de sincronizare, care face ca aparatul să fie mai greu. Ambele elice mătură împreună cel puțin jumătate din zona elicei unui elicopter cu un singur rotor (dacă dimensiunile vehiculelor comparate sunt egale), prin urmare, puterea necesară pentru decolare și aterizare este mai mare pentru vehiculul în cauză, care înseamnă că consumul de combustibil este mai mare.
Există și alte dezavantaje. De exemplu, atunci când elicele sunt utilizate ca elice în zbor orizontal, eficiența lor scade brusc - prin urmare, viteza maximă a unui astfel de aparat este departe de ceea ce s-ar putea aștepta la costuri energetice atât de mari. În plus, în timpul decolării și aterizării, aripa nu este utilizată, ci doar interferează cu jetul creat de elice. În general, există multe probleme.
Volanta este lipsită de toate dezavantajele enumerate. Acesta combină avantajele unui avion și a unui elicopter. Cel puțin în teorie.
Grupul lui Kiselev, după cum sa menționat deja, a dezvoltat mai multe tipuri diferite de makholets. Folosind unul dintre ele ca exemplu, vom arăta ce este un avion cu aripi și cum funcționează.
Arată ca un avion obișnuit. Fuzelajul său are o placă turnantă specială, pe care sunt articulate aripile. În timpul decolării și aterizării verticale, fluxul de jet al motoarelor este direcționat către turbina acționării pompei hidraulice, care controlează un sistem ingenios de cilindri hidraulici conectați la aripi. Ei sunt „mușchii” care pun aripile în mișcare, care se clatină în diferite planuri, în funcție de faptul că volanta acționează în zbor plutitor sau orizontal.
În unitatea de coadă a volantului există o acționare specială pentru instalarea stabilizatorului de-a lungul debitului aruncat de aripa flapping.
În zbor orizontal, aripile batătoare pot fi oprite - pentru aceasta sunt prevăzute încuietori speciale de blocare. În acest mod, volanta nu este diferită de o aeronavă convențională - aripile într-o stare staționară sunt utilizate numai pentru a crea ridicare; împingerea este asigurată de un jet de curent, care nu mai este direcționat către turbina pompei hidraulice, ci înapoi prin duze convenționale.
Astfel, la diferite faze ale zborului, puteți alege modul cel mai avantajos: zbor flap în timpul decolării și aterizării, zbor normal pe un curs orizontal.
Calculele arată că, în zborul orizontal, un volant poate dezvolta o viteză de 1,5-2 ori mai mare decât un elicopter de aceeași masă, dimensiuni și capacitate de încărcare și poate zbura de 1,5 ori mai departe (cu aripa oprită, viteza este de 3-4 ori mai mare). Dacă îl comparăm cu aeronava de tip V-22 discutată mai sus, atunci teoretic viteza volantului este cu 40v50% mai mare, în plus, greutatea aparatului gol este cu 15v20% mai mică.
În cercetarea principiilor zborului, Kiselev s-a confruntat cu multe probleme care la prima vedere păreau de netrecut. Calculele preliminare au convins că zborul flapping ... era în general imposibil: o frecvență de flapping prea mare era necesară pentru a crea forțele aerodinamice necesare decolării, trebuia să apară suprasolicitări inerțiale uriașe, pe care aripa nu le putea rezista.
La început, observarea zborurilor păsărilor i-a încurcat cu totul pe cercetători. S-a dovedit, de exemplu, că, conform legilor aerodinamicii elementare, o rață nu ar trebui să zboare deloc: sarcina pe aripă (raportul dintre greutatea totală a păsării și zona aripii) este foarte mare. Cu toate acestea, zboară. Sau, să spunem, gândacul din mai. Și el, conform tuturor legilor, este nevolabil - acest lucru este descris în detaliu în literatura populară pentru modelatorii de aeronave ca un fel de incident natural.
Multă vreme s-a crezut că capacitatea portantă a aripii unei păsări este asigurată în mare măsură de structura de pene: caneluri, caneluri, fire de păr, cavități umplute cu aer etc., prin urmare, este imposibil să se facă o aparență mecanică a unei astfel de aripă (imaginați-vă un avion cu pene - este distractiv, nu-i așa?). Cu toate acestea, rezultatele experimentelor grupului Kiselev au respins acest punct de vedere. O aripă flapping este capabilă să creeze forțele aerodinamice necesare, indiferent dacă este penis, membranos (lilieci) sau are aspectul unei plăci plate cu caneluri (insecte). Aceasta înseamnă că problema nu se află în pene - ele, potrivit lui Kiselev, sunt necesare păsării în principal pentru comoditatea plierii aripilor, pentru a reține căldura și pentru a asigura ușurința „structurii”. Și nu în caneluri - insectele au zburat frumos cu aripile pătate de vopsea. Și ce e?
Când prototipul primului flapper și-a bătut aripile pe stand, cercetătorii au fost surprinși să constate că, în ciuda incapacității motorului de a aduce frecvența de flapping la valorile calculate, forțele aerodinamice create nu sunt suficiente doar pentru decolare, ci și mai mari decât este necesar! Paradox. Pentru a „crede ochii mei”, a trebuit să fac o instalație specială în tunelul de vânt, permițând introducerea bruscă a aripii în fluxul de aer. S-a dovedit că la început forțele aerodinamice cresc brusc și apoi scad până se stabilește un debit staționar. Acest salt de forță, datorită instabilității fluxului în jurul aripii de batere, este foarte util la viteze mici și în modul hover - face posibilă decolarea verticală cu un consum minim de energie. Odată cu creșterea vitezei orizontale a vehiculului, proprietățile de rulment ale aripii flapante scad, dar ridicarea este ușor de întreținut prin creșterea vitezei presiunii aerului.
Și încă o concluzie importantă din fenomenul descris. Deoarece instabilitatea fluxului ajută la crearea unor forțe aerodinamice mari care fac posibilă reducerea vitezelor de oscilare necesare, sarcinile inerțiale dăunătoare care distrug aripa sunt în mod corespunzător mici. În plus, forțele aerodinamice și inerțiale care încarcă aripa, așa cum sa dovedit, nu se adună în timpul clătinării, deoarece acționează în momente diferite. Primele sunt maxime în pozițiile de mijloc, când viteza de oscilare este de asemenea maximă, iar cele din urmă - în cele extreme, când aripa își schimbă direcția de mișcare. Și cele aerodinamice utile, de regulă, sunt mai mult decât cele inerțiale dăunătoare, ceea ce înseamnă că pentru ei ar trebui să se efectueze calculul rezistenței aripii. Deci, temerile cu privire la inevitabilitatea distrugerii structurale din cauza supraîncărcărilor inerțiale mari sunt nefondate.
Oponenții și-au exprimat multe îndoieli cu privire la posibilitățile de a crește greutatea și dimensiunea vehiculelor cu aripi. Să spunem, un model aproape fără greutate este un lucru, dar o mașină cu oameni și o încărcătură ... Kiselev a efectuat o mulțime de teste ale aripilor similare din punct de vedere geometric, diferind ca mărime de 5 ori una de cealaltă și a confirmat teoria că forța de ridicare " depășește „aparatul de creștere a greutății - prin urmare, nu există motive fundamentale pentru limitarea dimensiunii muștelor. Acum, în arhiva grupului Kiselev există un proiect al așa-numitului flyer de afaceri cu o masă de 5600 kg, capabil să transporte 10 pasageri la 1000 km sau 5 pasageri la 1800 km cu o viteză de croazieră de 800 km / h. Există și alte evoluții, departe de a fi „fără greutate”.
Și conform tuturor calculelor, confirmate prin teste pe bancă, aceste mașini ar trebui să zboare destul de normal.
În mod corect, trebuie remarcat faptul că Kiselev este departe de a fi singur în cercetările sale. Occidentul studiază, de asemenea, în mod activ zborul flapping. Foarte interesante sunt evoluțiile americanului Paul McCready, un designer talentat care a devenit faimos pentru crearea diferitelor mijloace neconvenționale de transport prin aer, cum ar fi, de exemplu, un avion cu antrenament muscular (în 1979, mușchii pilotului erau suficient pentru a zbura peste Canalul Mânecii) sau un avion cu un motor electric alimentat de instalat pe aripile panourilor solare. La mijlocul anilor 1980, cu cel mai puternic sprijin din partea structurilor comerciale, McCready a construit ceva de genul unui pterosaur înaripat. Presa s-a grăbit să numească dispozitivul ca pe un flip-flop.
Modelul creat de McCready nu știa cum să decoleze singur. A fost lansat cu un troliu. Trecerea aripii în modul flapping a dus inițial la o cădere dezordonată (în timpul primului zbor demonstrativ din mai 1986, modelul de 700.000 de dolari s-a prăbușit în ferestrele de pe betonul aerodromului; presa s-a grăbit rapid: „Acum este clar cum pterozaurii au dispărut ”). Apoi, aparatul a fost învățat să zboare cel puțin, batând din aripi; publicul, văzând acest lucru la spectacolul aerian, a scârțâit de încântare, dar ... Experții nu au recunoscut trucul ca pe un zbor deplin de zbor. Mișcările lente, cu amplitudine redusă, „timide” ale aripilor nu au interferat în cel mai bun caz cu planificarea. Nici măcar urcarea și nici creșterea vitezei nu au fost menționate. Ei bine, modelul bate din aripi și clapete. Sau ea nu ar fi putut să fluture - rezultatul ar fi fost același. Kiselev a analizat ulterior funcționarea aparatului McCready și a ajuns la concluzia că aripile sale nu creează forțele aerodinamice necesare pentru decolare.
Sunt cunoscute și alte evoluții. Kiselev este în corespondență cu Institutul Aerospațial al Universității din Toronto, unde în 1992 a fost creat și testat cu succes un model de aparat înaripat, numit ornitopter. Este lansat aruncându-l într-o schiță de curent, dar nu se poate decola singur. În plus, mișcările de torsiune ale aripii se efectuează numai datorită flexibilității sale (aproximativ așa plutesc pante și fletari) și nu prin rotirea profilului aripii în unghiurile necesare. Selectarea parametrilor de flexibilitate este foarte dificilă. Aripa se dovedește a fi „single-mode”; condițiile externe se schimbă ușor - iar zborul devine problematic. Modelul cântărește 3,4 kg și, aparent, nu este realist să-și mărească semnificativ masa (reamintim că „Dragonfly” și „Macara” deja zburate de Kiselev cântăresc 10 kg fiecare).
Kiselev îi cunoaște în mod regulat pe colegii din străinătate cu evoluțiile lor, iar ei - cu ai lor. Ideile nu sunt împrumutate una de la cealaltă, fiecare merge pe drumul său, așa cum i se pare, singurul drum potrivit.
În general, mașinile zburătoare sunt construite periodic în lume. Publicațiile din presă ne permit să vorbim despre prioritatea științei rusești în cercetarea zborului flapping. Deocamdată, America consideră că este o revelație faptul că pentru noi o etapă mult trecută. Desigur, este foarte posibil ca în unele structuri precum NASA să fi fost deja creat ceva care se pretinde a fi numit volant cu drepturi depline, dar acest lucru nu ne este cunoscut. Dacă pornim doar de la informațiile deschise tuturor, putem spune: în acest domeniu al științei suntem încă înaintea Occidentului cu zece ani sau chiar mai mult.
După cum se spune, pe această notă veselă, s-ar putea încheia. Dar ceva nu se simte bucurie. Întrebarea destul de pertinentă ne chinuie: dacă suntem atât de deștepți, dacă suntem în fața restului planetei, atunci de ce nu mai zburăm pe găuri?
Motivul este suficient de simplu: banii. Mai degrabă, absența lor. Potrivit calculelor lui Kiselev, este nevoie de aproximativ 100 de mii de dolari pentru a construi prima volantă echipată din lume. Suma nu este atât de fierbinte, dar nu a fost încă împărțită împreună - se pare că oamenilor de știință le este dificil să navigheze prin răsucirile economia noastră nebună.
Aerodinamica, trebuie să ne gândim, este mai simplă.
Primul vehicul cu echipaj (pentru început, Kiselev propune să fabrice o mașină cu o anvergură a aripilor de 7,1 m și o greutate la decolare de 450 kg, capabilă să urce la o altitudine de 4500 m și să zboare cu o viteză de 150 km / h ) poate fi construit și testat într-un an și jumătate. Și apoi ... Atunci sunt posibile opțiunile pentru implementarea sa comercială, permițându-vă să obțineți bani pentru construcția de mașini mai complexe.
Există o mulțime de opțiuni.
În primul rând, expoziții. Numai în SUA, sunt organizate peste 400 de emisiuni aeriene de diferite grade pe an, iar orice exotism merge acolo cu o explozie. Cel mai bun anunț este greu de găsit.
În al doilea rând, implementarea directă. Muzeul de Știință și Industrie din Londra l-a abordat recent pe Kiselev cu o cerere de a vinde primul volant pentru expoziție. Și firma de renume mondial Sotheby-s a fost de acord cu vânzarea la licitație a maholets, desigur, atunci când acestea sunt construite.
În general, cererea este deja acolo. Nu există doar sugestii.
Cât de mult puteți ajuta la asta? Gândesc mult. McCready și-a vândut modelul la Muzeul Aviației din Washington pentru 3 milioane de dolari, iar acesta nu este un volant complet, ci doar o imitație a acestuia. Imaginați-vă cât de mult poate cumpăra o volantă pilotată de un om real și, în plus, prima din lume.
Vai, până acum toate acestea arată ca o vorbă în favoarea săracilor. Toată lumea este incredibil de interesată, dar nimeni nu dă bani.
Poate că le este frică - dacă nu zboară? Ei bine, există cu siguranță un risc. Dar cine nu riscă ...
În timp ce Kiselev caută bani pentru a construi primul flak, baza tehnică pentru cercetare scade încet. Nu cu mult timp în urmă, de exemplu, au jefuit hangarul în care sunt depozitate modelele. Toată valoarea materială a fost eliminată de pe dispozitive (apropo, acest lucru explică o oarecare nenorocire a ilustrațiilor acestui articol - nu este nimic de fotografiat, dispozitivele sunt distruse). Este simbolic pentru știința noastră, trebuie să fiți de acord.
Mai devreme sau mai târziu cineva va construi o volantă. Păcat dacă nu va fi în Rusia, pentru că suntem primii în acest domeniu. Pa. Occidentul, cu baza sa tehnică și cu finanțele sale, nu va rezolva mult timp - acolo, judecând după publicații, teoria este deja pe drum, vedeți, în curând va exista un rezultat practic. Iar când americanii zboară, batând din aripi, la întrebarea „De ce nu noi?” se va putea răspunde, aruncând mâinile în sus: „Pentru că nu era nici un cui în fierărie ...” Sau, mai precis, pentru că nu exista rublă în portofel.
Concluzie:
Există două tipuri de modele de volante: modele cu aripi centrale, a căror parte centrală a aripilor este staționară în raport cu corpul și modele cu aripi centrale cu aripi în mișcare. Al doilea tip de volant este cel mai interesant în design și cel mai dificil de fabricat.
Modelul volantului V. Fedotov câștigă cu încredere altitudinea. Cuplul de pe arborele mecanismului său de acționare depășește 500 N ″ m. Și cuplul elicei pentru zborul unei aeronave de aceeași dimensiune și masă ar trebui să fie de 20-25 de ori mai mic. De aici concluzia: fasciculele de fire de cauciuc în modelele de muște ar trebui să funcționeze nu pentru răsucire, ci pentru întindere. Numai în această condiție este un motor de cauciuc cu greutate admisă capabil să genereze un cuplu suficient pe arbore fără dispozitive suplimentare speciale. Cu toate acestea, această metodă de utilizare a unui motor de cauciuc are un dezavantaj semnificativ. Un ham din cauciuc foarte întins consumă foarte repede toată energia mecanică stocată, iar modelul volantului reușește să obțină 12-13 clape de aripi și să zboare orizontal doar 5-6 m.
Pe modelul volantei V. Fedotov este instalat un motor din cauciuc, ale cărui fascicule de fire de cauciuc funcționează în tensiune. Această circumstanță reduce semnificativ, după cum sa menționat mai sus, durata zborului. Zborul ar putea fi făcut mai mult? Este posibil, dacă faceți ca fasciculele de fire de cauciuc să funcționeze pentru răsucire - atunci numărul clapelor aripilor va crește de peste zece ori. Câștigul este substanțial. Se realizează numai cu o complicație semnificativă a întregii construcții a volantului. Acest lucru explică de ce nu s-au creat încă atât de multe modele. Principalele direcții în care ar trebui să mergem aici sunt reducerea masei modelului, proiectarea unei acțiuni mecanice mai perfecte (și în același timp simple), care creează cupluri de magnitudine diferită în diferite faze ale rotației axei. Și ultimul lucru. Gândindu-vă la care zbura este mai bună, nu uitați că natura este inepuizabilă în constatările sale „tehnice” care ajută viețile să se adapteze la mediul lor în cel mai bun mod posibil. De aceea, utilizarea „brevetelor” naturii ajută la crearea unor aeronave și mai avansate.
Lista surselor de informații utilizate:
DOSAAF - Societatea voluntară de asistență pentru Andropov Aliyev Fedorchuk
revista "motor"
