Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Успехи и поражения создания персонального летательного аппарата.

Вообще говоря, идея создания персонального воздушного транспорта не нова. Мы все помним множество фильмов разных жанров от "5 элемент" до "Бегущий по лезвию бритвы", в которых над улицами двигаются летающие автомобили. И, честно говоря, многие люди и, более того, компании, уже во всю работают над её воплощением.


Наверное пионером во всей индустрии, без угрызения совести, нужно назвать американца по имени Пол Моллер (Paul Moller) - основателя и руководителя компании «Moller international». Пол занимается разработками своего летающего автомобиля уже около 40 лет. В его проект привлечено порядка 200 миллионов долларов.
 
 
За время работы Полу Моллеру удалось создать летающую тарелку «M200G Volantor». Этот аппарат имеет 8 винтов для создания подъёмной силы. Это придаёт устойчивость и надёжность. И если один, по какой-либо причине, выйдет из строя, то пилот всё ешё  сможет двигаться дальше, а если 2, то совершить аварийную посадку. Аппараты многократно испытаны и имеют способность вертикального взлёта и посадки. Потолок у этого летательного аппарата - 3 метра (ограничено электроникой). Это позволяет обойти местное законодательство и не иметь лицензии на его приобретение и пилотирование. Стоимость летающих тарелок M200G Volantor - 90 тысяч долларов. 
 
Но основной целью Пол видит создание летающего автомобиля «M400X SkyCar» вместимостью 4 пассажира. На борту аппарата установлено 8 двигателей Ванкеля, что позволяет ему потреблять практически любое топливо. Для возникновения подъёмной силы используются 4 винтовых двигателя окруженных углеродной оболочкой для защиты и увеличения работоспособности. Каждый двигатель имеет управляемый вектор тяги. Таким образом аппарат имеет возможность вертикального взлёта и посадки. Несмотря на определённый скептицизм и критику со стороны Полл Моллер уверяет, что к 2012 году будет иметь полноценно работающий прототип.
Недостатком такой компоновки является большой расход топлива и высокий уровень шума. Каждый из двигателей имеет одинаковую конструкцию, и при работе все они будут входить в резонанс, что сделает полёт очень шумным. Конструкторами были выбраны двигатели Ванкеля – это позволяет заправлять аппарат практически любым топливом, вплоть до алкоголя. Такой выбор сделает возможным немного сэкономить на цене за бензин.
 
Но Пол Моллер не единственный, кто стремится создать летающий автомобиль. «Urban Aeronautics» - израильская компания занимающаяся разработкой летающих автомобилей получивших названия AirMule и Panda. Компания принадлежит доктору Рафи Йоли (Rafi Yoeli) и его сподвижникам из Тель-Авива. В данный момент у «Urban Aeronautics» имеются прототипы. Компания продолжает работать над ними. Аппараты используют два несущих винта для создания подъёмной силы и ещё два винта для создания тяги. По расчётам аппарат AirMule обладает максимальной скоростью до 180 км/ч на высотах до 3700 метров и способен на полёт в течение 2-4 часов в зависимости от загрузки. На настоящий момент на счету компании серия успешных экспериментов, в ходе которых прототип был привязан к земле во избежание аварии.
 

Выбор такой компоновки расположения несущих и тяговых двигателей позволяет производить вертикальный взлёт и посадку, но также имеет и недостатки. Помимо громкой работы аппараты компании «Urban Aeronautics», как и в случае с«Moller international» имеют высокий расход топлива.

Отдельной кастой стоят компании, стремящиеся создать персональный летающий ранец.

«Martin Aircraft» - Новозеландская компания занимающаяся разработкой индивидуального летающего ранца.  Аппарат поднимается в небо за счёт тяги пары винтов, приводимых в движение четырёхцилиндровым V-образным двухтактным бензиновым двигателем мощностью 200 л.с. Помимо собственных средств, в проект вложено не менее 970 тыс. долл., но для развёртывания полномасштабного выпуска компании необходимо 20 мил. долл.  Компания объявили о подписании соглашения с неназванной международной авиастроительной компанией о начале выпуска первых 500 серийных персональных летательных аппаратов. В настоящее время «Martin Aircraft» принимает заявки на строительство.  Цена – £50 тысяч (или $76 тысяч долларов). 

«Trek Aerospace» - американская компания занимающаяся разработкой персональных летательных аппаратов. Одна из разработок представляет собой летающий ранец, другая сконструирована как летающая одноместная капсула. Оба аппарата поднимаются в небо за счёт тяги пары винтов. В настоящее время на одном из аппаратов фирмы (Springtail) совершён устойчивый полёт – дистанция больше сотни метров, высота 1-2 метра.
 
«Engineering System» - японская компания занимающаяся изготовлением одноместных персональных микровертолётов GEN H-4. Этот летательный аппарат состоит из сидения и шасси и имеет 2 несущих винта с общей осью, которые вращаются в противоположные стороныВертолёт приводится в движение четырьмя суперлёгкими двигателями. Грузоподъёмность – 86 килограмм, максимальная скорость – 88 км/час, время полёта – 60 минут. В Японии Gen H-4 можно купить за 32.500 долларов. Лицензии не требуется.
 
 
Аппараты компаний «Martin Aircraft» и «Trek Aerospace» поднимаются в небо за счёт тяги пары винтов, приводимых в движение бензиновым двигателем. Стремясь сделать как можно более компактные аппараты разработчики вынуждены были сделать лопасти винтов малыми по длине. В связи с этим для поддержания нужной подъёмной силы необходимо сильно увеличить обороты вращения. Это делает работу аппарата очень шумной. Более того, для стабилизации используется пара винтов, которые, входя в резонанс, ещё более усиливают уровень шума. Для шумоизоляции в этом случае может использоваться разве только что глухой шлем, шумозащиты которого, вероятно, недостаточно.
Микровертолёт Gen H-4 является примером прекрасного персонально летательного аппарата. Единственным его недостатком является не очень высокая скорость полёта и маленький запас хода.
 
Также можно встретить различные компании стремящиеся сконструировать гибридные летательные аппараты. По замыслу разработчиков эти летательные аппараты должны иметь способность трансформироваться из наземного транспортного средства, будь то автомобиль или мотоцикл, в самолёт.

Например «Terrafugia» - американская компания занимающаяся производством гибридных летающих автомобилей «Transition». Аппарат представляет собой двухместный автомобиль со складными крыльями, который может передвигаться по дорогам общего пользования как автомобиль и летать как спортивный самолёт (трансформация автоматическая, занимает 30 секунд). С 2007 года компания  принимает предварительные заказы, первые аппараты будут собраны в 2011 году. 5 марта 2009 года в международном аэропорту Платтсбурга (Plattsburgh), штат Нью-Йорк, Transition успешно совершил свой первый короткий полёт. Transition классифицируется как лёгкий спортивный самолёт, так что его владелец должен иметь соответствующую лицензию пилота. Цена аппарата – 194 тысяч долларов.
 
«Samson Motorworks» - Компания занимающаяся разработкой летающих гибридных мотоциклов - Switchblade и Skybike. Аппараты представляет собой гибрид трициклов с закрытым кузовом и самолётов со складными крыльями. Расчётные скорости этих аппаратов на шоссе — 130-145 км/ч, а в небе — 210-215 км/ч. Предельная высота полёта — порядка 3 километров. Компания пока не объявила о цене.
 
В процессе создания гибридных летательных аппаратов разработчики вынуждены конструировать его для работы в очень сильно отличающихся друг от друга условиях. Это привело к тому, что разработчикам нередко приходилось идти на компромисс между характеристиками самолёта или автомобиля (мотоцикла). Это привело к ухудшению его лётных характеристик, надёжности и дороговизне. 

Помимо вышеприведённых проектов существует ешё достаточно много как компаний так и отдельных разработчиков-конструкторов которые занимаются конструированием летательных аппаратов, стремясь сделать персональный воздушный транспорт.

В одном из ближайших постов я постараюсь описать преимущества орнитоптера - летательного аппарата использующего для передвижения по воздуху принцип машущего полёта.

 

Павел Королев занимается воплощением в реальность проекта махолёта. Это попытка ответа, на мой взгляд, на один из самых романтичных вопросов "отчего люди не летают так, как птицы?". Вот только на пути к решению лежит много технических трудностей, это настоящий вызов для любого изобретателя.

Спасибо, Паша! Очень интересный материал!

korolyov.pavel пишет:
В одном из ближайших постов я постараюсь описать преимущества орнитоптера - летательного аппарата использующего для передвижения по воздуху принцип машущего полёта.

Вот это будет особенно интересно!