[Из песочницы] Будут ли летать орнитоптеры?
Исторически сложилось, что в мире получили развитие два типа аэродинамического полета — самолет и вертолет. При этом каждый из них решает свою задачу — самолет обеспечивает хорошие экономические показатели перевозок на дальние расстояния, а вертолет позволяет доставлять грузы туда, где не может сесть самолет.
Я предлагаю вам порассуждать о существующих конструкциях летательных аппаратов с критической точки зрения. С точки зрения, о которой не очень любят говорить закоренелые самолетчики и вертолетчики.
Начнем с самолета.
У любого передвигающегося изобретения должно наличествовать два инструмента передвижения — двигатель (преобразующий саккумулированную энергию вещества в лучистую) и движитель (то, что преобразует эту энергию в движение). И рассматривая с этой позиции самолет, мы попадаем в небольшой логический тупик. Самолету помимо двигателя и движителя нужно еще и крыло, позволяющее ему использовать воздух, как опору. Но беда в том, что использовать воздух, как опору можно только на скорости и вот проблема — мы должны тащить с собой эту плоскость, что бы поддерживать себя в воздухе. Природа решила этот вопрос просто — она сделала крыло не только носителем, но и движителем. Человек не смог осуществить такое изящное решение и пошел по пути разделения этих функций. За это он поплатился тем, что сам КПД преобразования энергии топлива в движение не высок из-за не высокой эффективности винта, крыло при этом становится условным балластом и создает большую часть сопротивления — все это сказывается на эффективности. Мы уже достигли предела развития этого решения — дальше только можно повышать скорость (самый большой и самый конструктивно качественный самолеты мы уже построили: А380 и Boing 787).
В вертолете задача сочетания движителя и опоры решена, но решена ужасно! Чтобы упростить конструкцию инженеры заставили крыло-лопасть вращаться. С точки зрения висения — это самое эффективное решение. Но стоит заставить вертолет лететь вперед — это форменное энергетическое безрассудство. Одна лопасть летит на встречу потоку, в то время как другая от него убегает и на дельте их подъемных сил и летит вертолет. Это безобразие выражается в крайней не эффективности вертолетов в дальних перевозках. В среднем вертолет тратит в четыре пять раз больше топлива на тонну-километр чем самолет!
Возможно ли решить эту задачу иначе?
Я уже 13 лет занимаюсь разработкой махолетов (орнитоптеров) аппаратов потенциально способных решить те противоречия которые лежат в основе традиционного авиационного транспорта.
На первый взгляд сама идея летать, как птицы выглядит архаичной и не жизнеспособной, но так ли это?
Теоретизировать на эту тему бесполезно, так как аэродинамики машущего крыла как направления науки просто нет. Поэтому эта задача требует большой экспериментальной базы и исследований, чем собственно я и занимаюсь.
В 2013 году мы построили самый большой в мире летающий махолет с взлетным весом 30 кг. Аппарат смотрится нелепо, однако он позволил дать ответы на некоторые очень важные вопросы.
Главный ответ — летать с помощью взмахов крыльев можно!
А вот дальше загадок стало еще больше. Те данные которые мы получили по аэродинамике и динамике аппарата не вписываются в те аэродинамические модели которые мы строили на базе общих аэродинамических законов. Есть существенные расхождения в большую сторону. Т.е. не смотря на ужасную, на первый взгляд, аэродинамику аэродинамическое качество аппарата составляет 12. Т.е. такое же, как у самолета. Это очень необычно.
Что дальше?
Самым большим вопросом остается вопрос масштабов. Т.е. возможно ли вообще построить большой махолет? Дело в том, что сам размер махолета ограничен законами физики. Момент инерции крыла растет в четвертой степени линейного размера, а прочность в второй, т.е. существует точка после которой махолет не может существовать. Все дело в приводе — кривошипно-шатунный привод это ужас! И с точки зрения проектирования и с точки зрения реализации — он абсолютно не подходит для махолетов. Предел взлетной массы махолета с кривошипно-шатунным приводом находится в районе 40 килограмм.
Чтобы найти ответ, как сделать махолет больше этой предельной массы у меня ушло двух лет.
И теперь мы строим новый аппарат задача которого не просто доказать возможность полета аппарата с машущим крылом, но и показать его эффективность в сравнении с самолетом и вертолетом.
Я делаю ставку на то, что махолеты вполне могут оказаться конкурентами мультикоптерам в силу их большей эффективности, а так же малошумности (видео не показатель, на двигателе не было глушителя).
В случае успеха нашего нового эксперимента, будет возможно строить махолеты практически любой разумной размерности, но лично меня интересует сегмент аэротакси с возможностью вертикального взлета и посадки — интересный вариант городского транспорта будущего.
