Циклолет летательный аппарат что это
Оригинальный летательный аппарат – Циклолет
Прогресс не стоит на месте и ежедневно в мире изобретаются новые приборы, устройства и аппараты. Не так давно на международном форуме «Армия-2020» Россия представила уникальный летательный аппарат – циклолет. Проект представлен в виде беспилотника весом 60 кг, однако на его базе через 4 года должны будут создать полноценную летательную машину для Министерства обороны России. беспилотник уже проходит всевозможные испытания, а разработчики прикладывают все усилия для того, чтобы аппарат в дальнейшем смог летать без подзарядки дольше 60 минут.
На испытаниях было установлено, что беспилотник способен переправлять до 20 кг. полезного груза. Он почти не издает звука, в сравнении с другими подобными устройствами, имеет очень компактные размеры. За счет особенностей строения циклолет может выполнять полеты при таких условиях, которые не доступны ни одно полноразмерному летательному аппарату.
Краткая история
Циклолет вертикального взлета и посадки пытались разработать с начала 20 века и впервые осуществить задумку, которая бы хотя бы отдаленно могла напоминать циклолет, удалось воплотить в 1909 году отечественным инженером Евгением Сверчковым. Наиболее внятно и обоснованно сумел описать преимущества схемы подобных устройств шведский инженер Страндгрен и запатентовал свой вариант вертикально взлетающего аппарата. Так или иначе построенная в 1934 году первая полномасштабная модель взлететь не смогла, хоть и перемещалась по земле свободно.
Прототипы, которые уже могли самостоятельно подниматься в воздух смогли увидеть свет только в последние несколько десятков лет, хоть и первый циклоидный пропеллер был запатентован уже в 1920 году американским профессором Кирстеном. На сегодняшний день преимущественно первенство по разработке циклолетов удерживают исследовательские центры Австрии, Америки, Кореи и Китая.
Принцип действия циклолета
Конструкция циклолета и является той самой особенностью, которая позволяет аппарату выполнять вертикальный взлет и посадку, а также прочие, недоступные для вертолетов и самолетов действия. Основную задачу выполняют расположенные по бокам роторы с наклоняемыми плоскостями (циклоидный пропеллер). Они выполняют роль крыла, вот только направлены не на улавливание существующего потока воздуха, а на формирование собственного.
В сущности циклоидный пропеллер действует по принципу гребного колеса с возможностью менять профиль лопастей. Шаг профилей устанавливается коллективно или с возможностью постоянной регулировки системой управления. В стандартных условиях при полете образуется тяга, способная двигать аппарат вперед, но схема строения циклолета позволяет менять направление тяги (формирует собственный поток) в практически любом направлении перпендикулярно оси ротора. Примечательно, что имея практически все необходимые вводные проектируемые до этого подобные механизмы так и не смогли полноценно полететь.
Почему лучше вертолетов?
На прошедшем международном форуме наконец на практике удалось убедиться о преимуществах принципа работы циклолета как летательного аппарата. При демонстрации умений нового беспилотного летательного аппарата были отмечены такие преимущества как вертикальный взлет и посадка, возможность зависания в воздухе и посадка на площадку ограниченных размеров. Многие скажут, что тоже самое умеет делать вертолет, поэтому «изобретать велосипед» не имеет смысла. Все так, однако, в отличие от вертолета, циклолет обладает защитой движителей, что автоматически делает возможным безопасный полет среди большого количества препятствий.
Помимо этого устройство обладает гораздо большей маневренностью, способностью причаливать к вертикальным поверхностям, возможностью осуществлять взлет и посадку на поверхности под наклоном. Летательный аппарат циклолет издает гораздо меньше шума, чем вертолет или даже квадрокоптер, что делает его перспективным проектом для использования в разведке. Безусловно, сегодня существуют и уникальные модели вертолетов, с улучшенными характеристиками, но они в любом случае будут уступать качественно произведенному циклолету. Обращаем внимание интересующихся, что чуть ранее мы публиковали статью «Какие страны производят лучшие вертолеты мира?» где можно подробнее познакомиться с самыми современными моделями.
Для российских военных и МЧС обещают создать «летающий автомобиль»
Новый летательный аппарат, возможно, в недалёком будущем поступит в распоряжение российских военных. Как сообщил в интервью ТАСС генеральный директор Фонда перспективных исследований (ФПИ) Андрей Григорьев, на предстоящем форуме «Армия-2020» посетители увидят циклолёт – летательный аппарат вертикального взлёта и посадки. Это означает, что к этой технической экзотике силовые ведомства уже присматриваются. Как в прошлые эпохи присматривались к танкам, самолётам…
Детище русского инженера
Циклолёт представляет собой летательный аппарат, в котором для создания тяги и подъёмной силы используются вращающиеся роторы. Конечно, это несомненное новшество в будущем парке наших летательных аппаратов, однако его вполне можно назвать гостем из прошлого, хотя и не востребованным в своё время. И даже толком не взмывшим в небо. Дело в том, что ещё на заре авиастроения, в начале XX века, конструкторы пытались соорудить аппараты с циклическими движителями. Русскому военному инженеру Евгению Сверчкову в 1909 году удалось построить такой аппарат. В печати его изобретение называли ортоптером. Но в своих чертежах инженер использовал до боли знакомое сегодня название – «самолёт» (данный термин для обозначения летательных аппаратов закрепился только в 1920–1930-е годы).
Рисунок «самолёта» инженера Сверчкова. 1909 год.
Изобретатель решил адаптировать к летательному аппарату принцип работы колёсного парохода, рассудив, что раз морское судно движется по воде при помощи загребных лопастей, то и летательный аппарат может использовать при полёте тот же принцип. Хотя идея Сверчкова была одобрена инженерным сообществом, а на выставке технических достижений и новинок 1909 года она получила медаль, воплотить задуманное в жизнь не удалось. Во время испытаний, вызвавших огромный интерес публики, циклолёт так и не взлетел. Огорчённый провалом Сверчков оставил техническое творчество и занялся политикой – правда, тоже не слишком успешно.
Неудача постигла и последователей Сверчкова – изобретателя Медведева в 1914 году и конструктора Михайлова в 1916-м. В 1914 году великий изобретатель, создатель лампы накаливания Александр Лодыгин предложил правительству проект циклолёта, который очень напоминал аппарат Сверчкова. Но за его реализацию чиновники так и не взялись. Также известно, что в 1910-е годы инженеры во Франции и Германии пытались сконструировать нечто подобное, но и они потерпели неудачу.
Примерно с середины 1920-х – начала 1930-х годов с подачи канадского инженера Джонатана Эдварда Колдуэлла было предложено более десятка проектов циклолётов и четыре единицы построено, однако дальнейшая судьба летательных аппаратов остаётся неизвестной. Сохранились фотографии, очень короткие видеозаписи плохого качества, но не более.
Прототип орнитоптера Колдуэлла «Серый гусь». 1932 год Источник: YouTube/MyFootage.com
Кстати, получить на вооружение циклолёты могло люфтваффе в нацистской Германии. В 1933 году инженер Адольф Рорбах добился одобрения своих экспериментов от Немецкого научно-исследовательского авиационного института (DVL). Руководство люфтваффе выдало ему рекомендацию, оставалось только приступить к строительству экспериментальных образцов. Однако ведущие мировые авиационные эксперты, которых попросили дать заключение, оценили проект Рорбаха крайне отрицательно, прежде всего сомневаясь в прочности конструкции. В то время к мнению специалистов из-за рубежа в Германии прислушивались, и это похоронило работу Рорбаха. Правда, в том же 1933 году на основе его чертежей свой циклолёт спроектировал американец Хэвиленд Платт. И хотя он получил соответствующий патент, до постройки аппарата дело не дошло.
Воздушный корабль вертикального взлёта
Возвращение к идее создания циклолёта произошло только в XXI веке, когда военные и гражданские конструкторы поняли, что возможностей существующих самолётов и вертолётов недостаточно для решения задач в ряде специфических условий.
«Циклолёты могут эвакуировать людей из высотных зданий в условиях мегаполиса, осуществлять посадку в труднодоступных горных районах – там, где затруднительно будет сесть вертолёту».
Александр Шитиков
конструктор, координатор КБ «Арей»
В 2010-е годы в научных центрах Австрии, Китая, США и Южной Кореи конструкторы решили дать циклолётам новую жизнь, использовав, разумеется, наработки первопроходцев первой половины XX века. Поначалу наибольшего успеха достигли в Сеульском государственном университете, где в 2000 году построили четырёхлопастной циклолёт, однако поднять его в воздух не удалось, как и следующие три модели. Зато пятый аппарат – Skywalker 3 весом 16,4 килограмма – воспарил над землёй. Американские специалисты из Мэрилендского университета в 2011 году провели испытания своего циклолёта – правда, в США, как и в Южной Корее, масса летательных аппаратов составляла всего лишь 800 граммов.
Российский проект циклолёта был представлен ФПИ на международном салоне «Комплексная безопасность» в июне 2019 года.
Утвердили проект в конце 2018-го. Как сообщала пресс-служба фонда, новая машина, «оснащённая гибридной силовой установкой ˂…˃, будет выполнять функциональные задачи по транспортировке грузов и мониторингу, а также подтвердит все выше заявленные преимущества нового типа летательных аппаратов – циклолётов».
Какие же это преимущества? Это прежде всего способность выполнять намеченные задачи в крайне ограниченных условиях, когда аппарат защищён от столкновений с препятствиями и способен причаливать к вертикальным поверхностям, осуществлять взлёт и посадку с наклонных поверхностей и с более высокой манёвренностью, ведь при управлении циклолётом практически отсутствует инерция – направление движения и скорость полёта можно изменить за секунду.
Фонд перспективных исследований (ФПИ) представил на международном салоне «Комплексная безопасность – 2019» в Москве проект нового летательного аппарата – циклолёта вертикального взлёта.
– Мы принимали участие в составе юридического лица «Флэш-М» в авиационном конкурсе в номинации на создание летательного аппарата вертикального взлёта и посадки, объявленном ФПИ, – рассказал «Октагону» руководитель КБ «Арей» (Красноярск) Виктор Мельников. – Это было одно из требований участия в конкурсе – наличие юридического лица, которого у нас на момент подачи заявок не было. Я лично составлял необходимую документацию. Но затем у нас произошла размолвка с представителями «Флэш-М». Не буду касаться всех перипетий, но мы пошли своей дорогой.
В компании «Флэш-М» от комментариев по поводу этой ситуации воздержались.
Спасти раненых, потушить пожар
Согласно информации, размещённой на сайте ФПИ, головным исполнителем проекта циклолёта стал Институт теплофизики Сибирского отделения РАН, соисполнителями – Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина, а также компании «АВАКС-Геосервис» и «Флэш-М». В создании аппарата заинтересованы Минобороны и МЧС, которые нуждаются в транспортном средстве для эвакуации раненых.
– Для военных использование вертолёта часто проблематично, поскольку у него довольно высокий уровень шума, – отмечает Александр Шитиков. – Для МЧС вертолёт не всегда удобен в горах, в условиях наклонных поверхностей. Кроме того, наша машина предусматривает значительно большую массу полезной нагрузки, чем у вертолёта. Это касается и количества раненых, которых нужно эвакуировать, и, скажем, объёма воды, которую требуется доставить для тушения пожара.
Как бы то ни было, но конструкторы КБ «Арей» намерены продолжить работу самостоятельно.
– В настоящее время мы работаем над созданием одноместного аппарата, чтобы представить его публике, – рассказал Виктор Мельников. – У нас есть поддержка региональных властей, сейчас ведём работу по привлечению инвестиций частных лиц и банков. Это всё будет происходить под эгидой Торгово-промышленной палаты (ТПП) Красноярского края, впрочем, уже заинтересовалась проектом и федеральная ТПП.
Кстати, за границей уже идёт планирование будущего использования цилолёта в качестве гражданского транспортного средства.
Эскиз общего вида персонального циклолёта красноярского конструкторского бюро «Арей».
– В Китае, насколько мне известно, в одном из городов-миллионников запустили этап проверки городской инфраструктуры на предмет использования циклолётов, – сообщил Виктор Мельников. – В Европе уже ведутся работы с привлечением бюджетных средств, ресурсов таких крупных компаний, как Airbus, на создание прототипа циклолёта через восемь лет. Причём с расчетом, что его технические свойства будет не хуже, чем у автомобиля. Отмечу, что и мы изначально создавали наш циклолёт как «летающий автомобиль». Также там проводят конкурсы на создание городской инфраструктуры, адаптированной к использованию циклолётов, – стоянки, соблюдение правил безопасности и многое другое. У нас мы сами видим, как идёт подготовка. Так что может получиться как с мобильными телефонами – они сделают, а мы будем потом у них покупать.
Читайте также
Фото на обложке: Austrian Archives/Imagno/Getty Images, коллаж Анны Бабич
Российские разработчики испытали беспилотный циклолет
Фонд перспективных исследований
Фонд перспективных исследований провел испытания демонстратора беспилотного летательного аппарата, выполненного по схеме цикложира. Об этом, как сообщает ТАСС, заявил генеральный директор фонда Андрей Григорьев. Испытания аппарата, который в фонде называют циклолетом, прошли успешно. Провести публичную демонстрацию беспилотника планируется на форуме «Армия-2020» в конце августа.
Цикложир представляет собой летательный аппарат, по сторонам которого перпендикулярно установлены роторы с небольшими наклоняемыми плоскостями. Эти роторы играют роль крыла, как и воздушный винт в обычном вертолете. Летательные аппараты схемы цикложира проектировались в разных странах мира с начала XX-века, однако ни один из них взлететь так и не смог.
Первые способные к полету цикложиры были испытаны в 2007 году в Южной Корее. В 2011 году состоялись испытания двух цикложиров в США. Аппараты имели массу около 800 граммов. Оба цикложира показали хорошую управляемость.
В целом цикложиры имеют те же положительные качества, что и обычные вертолеты: вертикальные взлет и посадка, режим висения, возможность посадки на небольшую площадку. При этом аппараты конструктивно более сложны, а также могут вызывать трудности при эксплуатации (боковые роторы будут затруднять и делать небезопасной посадку и высадку пассажиров при работающем двигателе).
Для нормального полета цикложир должен иметь систему наклона лопастей-крыльев в циклоидном пропеллере таким образом, чтобы лопасти, при вращении оказавшиеся вверху и внизу, создавали бы подъемную силу. При этом конструкция лопастей должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать не только статичную нагрузку от цикложира и его груза, но и динамические нагрузки, в первую очередь, скручивание и изгибание.
Теоретически, благодаря тому, что у каждого ротора во время вращения подъемную силу создают одновременно две лопасти, сами роторы можно выполнить компактными. Это означает, что цикложир будет занимать меньшее пространство на посадочной площадке, чем сопоставимый по взлетной массе вертолет классической схемы.
Разработка российского цикложира ведется с 2018 года. Технические подробности об аппарате пока не раскрываются. Известно только, что аппарат получил четыре циклоидных пропеллера, то есть является своего рода аналогом квадрокоптера. Аппарат оснащен гибридной двигательной установкой.
В числе преимуществ циклолета перед вертолетами Фонд перспективных разработок называет лучшую маневренность, меньшие размеры и защищенные движители.
Проектное изображение российского аппарата было впервые опубликовано в 2019 году. По нему сложно однозначно идентифицировать летательный аппарат, именно как цикложир, поскольку не ясно, оснащен ли он циклоидными пропеллерами или четырьмя цилиндрическими крыльями.
В последнем случае, аппарат невозможно отнести к цикложирам, поскольку в нем для полета используется не подъемная сила, возникающая на лопастях-крыльях, а эффект Магнуса. Этот эффект проявляется при обтекании вращающегося цилиндрического крыла воздушным потоком.
В потоке со стороны крыла, где вращение совпадает с направлением потока, скорость движения среды увеличивается, а с противоположной стороны — уменьшается. В результате возникает перпендикулярная сила, направленная в ту сторону, где направление вращения крыла и направление воздушного потока совпадают.
С начала 1920-х годов в мире разрабатывались несколько вариантов летательных аппаратов с вращающимися цилиндрическими крыльями, однако ни один из них так и не был завершен. Были построены несколько пототипов таких аппаратов, которые во время испытаний могли на небольшой скорости передвигаться по земле, но в воздух так и не поднялись.
В России испытали циклолет вертикального взлета и посадки
Беспилотный циклолет вертикального взлета и посадки успешно прошел испытания в России. Об этом в интервью рассказал генеральный директор Фонда перспективных исследований (ФПИ) Андрей Григорьев.
«Недавно демонстратор аппарата впервые поднялся в воздух, испытания подтвердили работоспособность и перспективность данной несущей схемы», — сказал он.
Григорьев пояснил, что преимуществами циклолета перед вертолетами являются лучшая маневренность, значительно меньшие габариты и защищенные движители, что позволяет аппарату действовать в непосредственной близости от зданий и других препятствий.
Глава ФПИ отметил, что циклолет будет представлен на Международном военно-техническом форуме «Армия-2020».
Циклолет
Научно-технический совет ФПИ утвердил проект создания демонстратора беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки с циклическими движителями в конце 2018 года.
Попытки создания летательных аппаратов с циклическими движителями предпринимались с начала ХХ века. Первый в мире циклолет, разработанный инженером Евгением Сверчковым, был построен в России в 1909 году. Однако летающие прототипы начали появляться лишь в последнее десятилетие в исследовательских центрах Австрии, Китая, США и Южной Кореи. Например, в Республике Корея был создан и показан на выставке циклолет размером около 1 м и массой 20 кг.
Как показало математическое моделирование, циклолет по ряду ключевых параметров превосходит и схожие с ним по компоновке мультикоптеры. В частности, при одинаковых габаритах и взлетной массе циклолету требуется гораздо меньшая мощность двигателя при почти вдвое большей массе полезной нагрузки.
Циклолёт для российских военных
Новый беспилотный летательный аппарат, использующий циклические движители (циклолёт) разработан совместными усилиями «Фонда перспективных исследований», Института теплофизики Сибирского отделения РАН и компании «Авакс-Геосервис» в рамках общего проекта.
Этот беспилотник при собственной массе 60 кг способен нести полезную нагрузку 10−20 кг. Ожидается, что после установки на циклолёт гибридной силовой установки он сможет проводить в воздухе без посадки более часа. В настоящее время ведётся работа по модернизации системы автоматического управления, которую планируется завершить до конца 2020 года.
«Такие беспилотные циклолёты смогут выполнять задачи в интересах Минобороны — осуществлять ударные функции. На беспилотник можно крепить пулемёт или неуправляемые бомбы. Также аппарат может осуществлять разведку и за счёт низкого уровня шума делать это незаметно. Запланировано создание большого аппарата, который будет способен перевозить до шести человек. До конца этого года мы должны испытать в аэродинамической трубе один полноразмерный движитель для большой машины», — отметил глава «Фонда перспективных исследований»
Приёмочные испытания циклолёта намечены на февраль 2021 года. К 2024 году планируется построить полноразмерный летательный аппарат. Преимуществами циклолёта названы его компактность и низкий уровень шума на фоне вертолётов или квадрокоптеров. Циклические движители, имеющие защиту от столкновений с объектами, имеют возможность менять направление вектора тяги на 360 градусов, что позволяет циклолёту летать среди препятствий, причаливать к вертикальным поверхностям, совершать взлёт-посадку на наклонную поверхность. Интерес к циклолёту проявило Министерство обороны, которое намерено использовать версию наземного и палубного базирования для проведения десантных операций.