Кольцеплан: самолёт сзамкнутым контуром крыла
- В первой половине 80-ых годов двадцатого века за проект лайнера с замкнутым контуром крыла взялась компания Lockheed. Проект Ring Wing разрабатывался в течение двух лет. Кольцевое крыло снабжало уменьшение и высокую прочность индуктивного сопротивления, но боковые части крыла исключались из процесса создания подъемной силы. Последнее перевесило хорошие прогнозы, и проект был закрыт. Сейчас неточности конструкторов Lockheed как на ладони.
- Во-первых, они замкнули крыло на хвостовом оперении, что ухудшает аэродинамические особенности автомобили. Второй минус — твёрдое крепление крыльев к фюзеляжу: нижняя поверхность крыла не формирует подъемную силу
СОК — это первый в истории летательный аппарат с замкнутым контуром крыла, что поднялся в воздух
- Главные тактико-технические характеристики СОК Большой взлетный вес: 1350 кг // Вес безлюдного самолета: 1018 кг // Размах крыла: 7,5 м // Площадь крыла: 19,5 м? // Мощность двигателя: 260 л. с. // Большая перегрузка: 4 // Большая скорость: 300 км/ч // Скорость сваливания: 75 км/ч // Посадочная скорость: 85 км/ч //Протяженность разбега: 150 м // Протяженность пробега: 140 м
приземления и Диаграмма взлёта Heinkel Lerche разрабатывался в 1944—1945 годах под управлением Эрнста Хейнкеля. В замкнутого девятигранного крыла размешалось два трехлопастных винта, приводившихся в перемещение двумя свободными моторами Daimler-Benz 605D
Главные тактико-технические характеристики Heinkel Lerche Экипаж: 1 человек // Большая скорость: 800 км/ч // Протяженность: 9,4 м // Размах крыла: 4 м // Снаряженная масса: 5600 кг // Оружие: две 30-мм авиационные пушки МК 108
Эта история началась во второй половине 80-ых годов двадцатого века, в то время, когда дело шло уже к распаду Альянса, но надежда на стабильность еще тлела в сердцах начальников огромного страны. В клуб технического творчества при Минском заводе шестерен поступило творческое задание от местной сельскохозяйственной структуры: сконструировать маневренный и легкий самолет, талантливый противостоять сильным боковым ветрам.
Самым популярным «сельхозником» был в то время АН-2: он имел возможность взять на борт большое количество удобрений и распылительное оборудование. Но ветер был его ужасным неприятелем — в бескрайних кубанских полях АН-2 по управляемости напоминал неистового слона. За дело взялись летный техник Аркадий Александрович Нарушевич, летчик Анатолий Леонидович Гущин и еще пара человек.
По окончании долгих изучений Нарушевич пришел к неожиданному выводу: необходимо строить самолет с замкнутым контуром крыла, но не с кольцевым, а круглым. Было выстроено пара макетов, каковые летали в полной мере удачно (отмечу, что на протяжении отечественного общения Нарушевич за четверть часа сделал бумажный макет — и тот полетел!). Энтузиасты закупили материалы и сконструировали круглое крыло. В этот самый момент грохнул 1991 год.
СССР остался в прошлом, финансирование практически в пара дней закончилось, а оставшиеся средства были отозваны. Крыло послали на долгохранение, и о проекте самолета забыли. Но это был далеко не финиш.
От Блерио до Живодана
17 декабря 1903 года человек в первый раз поднялся в воздух на самолете с двигателем. Человека кликали Орвилл Райт, а самолет именовался Wright Flyer I.
Не обращая внимания на заметный успех братьев Райт, бессчётные изобретатели придумывали разные конфигурации крыльев, по их понятиям более действенные, нежели обыденные райтовские плоскости. Одним из пионеров авиации стал французский изобретатель Луи Блерио, выстроивший собственный первый аппарат «Орнитоптер» еще в 1900 году. Действительно, первым по-настоящему летающим аэропланом Блерио стала только 11-я по счету модель, выстроенная в 1909 году.
Нас же интересует вовсе не она, а самолет «Блерио III», сконструированный в 1906-м и ни разу не вставший в атмосферу. Это первенствовал в истории авиастроения самолет с замкнутым контуром крыла.
Блерио — наугад. Он соединил полукружьями окончания крыльев простого биплана и такую же конструкцию установил в качестве хвостового оперения. Действительно, оказавшийся в итоге гидроплан «Блерио III» ни при каких обстоятельствах не отрывался от воды самостоятельно.
Очевидцами обрисованы пара подлетов — в то время, когда аппарат буксировали подобно воздушному змею, но не более того.
Сейчас неточности Блерио очевидны: через чур тяжелое хвостовое оперение, высокие утраты подъемной силы из-за неверно выбранного контура крыла. Но факт остается фактом — самолеты с замкнутым крылом начали собственный путь в авиации.
Не считая Блерио, еще пара конструкторов начала века экспериментировали с замкнутым крылом. Известен в свое время был аэроплан французского инженера Живодана, выстроенный им на фабрике Velmorel в 1909 году. Об необычной машине, открывающей новый век авиации, написали кто хочешь — а также Scientific American и еще последовательность глубокоуважаемых изданий.
В аэроплане Живодана роль крыльев игрались две кольцеобразные фигуры, между которыми размешалось место пилота. Двигатель весил 80 кг и развивал 40л.с., вращая 2,4-метровый пропеллер. Как и следовало ожидать, необычная конструкция, напоминающая трубу с выдранной центральной секцией, в атмосферу не встала. Необходимо подчеркнуть, что французский авиамоделист Эммануэль Филлон сконструировал в 1980-х действующую модель самолета Живодана.
И модель замечательно летала. Другими словами аэродинамические ее особенности были не так и нехороши. Быть может, оригиналу помешали встать в атмосферу чрезмерная масса либо малая мощность двигателя.
Стоит упомянуть и еще одну необычную конструкцию — так называемый Gary-Plane американца Уильяма Пирса Гэри. Самолет Гэри (1910 год) имел ровное кольцеобразное крыло диаметром 8 м — больше четырех человеческих ростов! Действительно, аэроплан Гэри отличался страшной неустойчивостью: все попытки полететь на нем заканчивались опрокидыванием вперед.
второе 1990-и: Конец дыхание
Во второй половине 90-ых годов двадцатого века Анатолий Гущин, Анри Наскидянц и еще последовательность летчиков уговорили Нарушевича продолжить работу над самолетом. Самолетом заинтересовалась некая личная компания, деньги нашлись, полузабытое крыло было восстановлено, и команда приступила к сборке фюзеляжа. Все делали с нуля. Разве что стойки шасси забрали от вертолета Ми-1, а приборную панель — от АН-2.
Конструировали машину под потенциального потребителя: места для одного либо двух пилотов и трех пассажиров полукругом. Вместо пассажиров возможно было разместить емкости для распылительного оборудования и хранения удобрений
Серьёзной изюминкой самолета Нарушевича было то, что круглое крыло не крепилось конкретно к фюзеляжу. Он размешался в крыла на подвесах и стойках. Так, подъемная сила создавалась по всей поверхности крыла.
К 2004 году были совершены первые полевые опробования взятой автомобили. Она совершила пара подлетов при штиле и боковом ветре. Изобретатели поняли, что аппарат владеет очень необыкновенными аэродинамическими особенностями. Во-первых, самолет с круглым крылом (будем именовать его дальше СОК) совсем не реагировал на порывы бокового ветра впредь до 13 м/с.
Во-вторых, для разбега ему хватало 150 м (у АН-2 — 180 м, у остальных самолетов того же класса иногда еще больше). Но главным выяснилось практическое соотношение нужной нагрузки и неспециализированной снаряженной массы самолета — 0,45! К такому коэффициенту никто до тех пор пока и близко не доходил.
Самолет смело возможно было показывать будущим инвесторам.
Сейчас необычный «овалоплан» Луи Блерио думается вздором: через чур много неточностей допустил французский конструктор при его постройке. Но Блерио действовал наугад: в 1906 году никто еще не знал, какая конфигурация крыла окажется выигрышной
Кольца вертикального взлета
Среди германских проектов времен Второй мировой войны многие были совсем необычны по нестандартности и своей смелости. Так, истребитель-перехватчик посадки и вертикального взлёта «Жаворонок» (Lerche) конструкции Эрнста Хейнкеля (1944) имел замкнутое девятигранное крыло и два свободных мотора Daimler-Benz 605D, любой из которых вращал собственный пропеллер. Оба пропеллера размешались в крыла.
Для того времени самолет был необыкновенен тем, что подразумевал вертикальный взлет и посадку.
Сложно заявить, что бы вышло у Хейнкеля, если бы «Жаворонок» был воплощен в металле. В 1945 году Хейнкель разрабатывал еще и LercheII, времени на первый не хватало, и проект сгинул в безвестности. Но, у всех желающих имеется возможность полетать на «Жаворонке» — в компьютерной игре «Ил-2 Штурмовик: забытые сражения.
1946».
А вот французы во второй половине 50-ых годов двадцатого века нашли возможность воплотить собственный кольцекрылый шедевр в металле. Необычный реактивный самолет SNECMA C-450 Coleoptere кроме того взлетел. Действительно, приземлился он достаточно жестко, чуть не похоронив под собой пилота. Фактически, компания SNECMA создала дистанционоуправляемый самолет с кольцеобразным крылом еще раньше, в первой половине 50-ых годов XX века. Он взял лирическое наименование Atar Volant C-400 P-1 («Летающая звезда») и совершил более 200 успешных испытательных полетов.
Как и германский «Жаворонок», это был самолет посадки и вертикального взлёта. Следующим шагом стало создание пилотируемого аппарата, которым и стал C-450. Восьмиметровый истребитель был удачно запущен, но при переходе от вертикального полета к горизонтальному показал полную неспособность держать высоту и камнем ухнул вниз.
Пилот катапультировался, а дорогостоящий проект был в тот же час же закрыт.
SNECMA C-450 (1959) Умел летать лишь вертикально. При попытке пилота перейти к горизонтальному полету умелая конструкция камнем упала вниз. Проект самолета с замкнутым контуром крыла был в тот же час закрыт
SNECMA C-450 (1959)
Умел летать лишь вертикально. При попытке пилота перейти к горизонтальному полету умелая конструкция камнем упала вниз. Проект самолета с замкнутым контуром крыла был в тот же час закрыт.
Последней попыткой создать кольцеплан вертикального взлета был американский проект Convair Model 49 (1967). Компания Convair сейчас прекрасно известна проектом самолета-подлодки и рядом вторых безумных конструкций. Model49 был вертолёта и гибридом самолёта. Его кольцевидное крыло скрывало под собой арсенал, которым имел возможность бы гордиться целый артполк.
Пулеметы, гранатометы, пушки и ракетометы — «49-й» имел возможность в одиночку дать бой полноценной армии. Если бы был изготовлен. Сумасшедший проект был разумно отклонен американским руководством.
Новая судьба замкнутого крыла
В 2006 году темой круглого крыла снова заинтересовались эксперты. На одном из минских фирм была организована умело-конструкторская работа (ОКР) по восстановлению самолета с круглым крылом, его изучению и испытаниям аэродинамических изюминок. Главным конструктором ОКР стал Александр Михайлович Анохин, бывший армейский летчик с солидным 35-летним стажем.
Нарушевич и Гущин были включены в состав конструкторского бюро. В 2008-м к работе был привлечен врач физико-математических наук, доктор наук Леонид Иванович Гречихин. Он трудился над аэродинамическими особенностями ракет еще со известным Королевым, а сейчас консультирует и просматривает лекции в разных университетах СНГ.
В итоге сложился коллектив, что и по сей день продолжает работу над данной тематикой.
Неприятность была в том, что самолет с 2004 года в небо не поднимался и пришел фактически в негодное состояние. Но работа закипела не на шутку. Самолет был доработан, подготовлен к полетам и выведен из ангара.
Начались опробования. Конфигурация автомобили осталась прошлой, но доводка была важной — впредь до трансформации профиля крыла. Большая работа (которая длится и по сей день) досталась Гречихину: самолет с круглым крылом был выстроен, но никто его детально ранее не рассчитывал!
Технические изюминки
Что такое СОК сейчас? Это, непременно, самолет. Но по своим качествам в воздухе он заметно отличается от простых автомобилей с плоскими либо закругленными крыльями.
Для простого плоского крыла характерно индуктивное сопротивление: воздушное пространство из территории повышенного давления под крылом пытается перетекать в зону разрежения на верхней поверхности через законцовки крыла. Наряду с этим за самолетом образуются концевые вихри, на формирование которых кроме этого расходуется энергия, которая и образовывает величину индуктивного сопротивления.
Для круглого крыла неприятность индуктивного сопротивления не актуальна, потому, что у него отсутствуют законцовки. Помимо этого, набегающий поток воздуха, проходя через замкнутый контур, направляется вниз, создавая дополнительную подъемную силу. Данный эффект проявляется тем посильнее, чем больше угол атаки крыла.
А угол атаки у аналогичной конструкции возможно беспрецедентно громадным.
Срыв потока происходит, в то время, когда воздушная струя при повышении угла атаки перестает медлено обтекать верхнюю поверхность крыла и отрывается от нее с образованием вихрей. Наряду с этим подъемная сила на крыле тут же исчезает и аппарат теряет контроль. Круглое крыло допускает угол атаки крыла до 50°, тогда как его ближайшие соперники достигают максимум 20−22°. Воздушное пространство, находящийся в замкнутого крыла, затрудняет срыв потока с верхней поверхности нижней части крыла.
А при выходе потока из замкнутого контура он за счет эжекции (процесса смешения двух сред, в то время, когда одна среда увлекает за собой другую) «подсасывает» воздушное пространство, проходящий по верхней поверхности верхней части крыла. Эти сведенья взяты не эмпирическим методом — круглое крыло «проливали» в гидроканале.
Перед тем как воплотиться в металле и встать в атмосферу, белорусский самолет с замкнутым контуром крыла пережил три «реинкарнации» — его строительство началось в далеком 1988 году.
Свойство летать на экстремально громадных углах атаки вкупе с эффектом отклонения потока разрешают аппарату летать на предельно малых скоростях без применения закрылков. У СОК отсутствует механизация крыла, что не мешает ему надежно взлетать и садиться. Беспрецедентная устойчивость к срыву потока разрешает самолету устойчиво и надежно летать в самом широком скоростном диапазоне.
Многие качества СОК удивляют. Он успевает разогнаться, подлететь и приземлиться на неровной травянистой дорожке длиной всего 400 м, при отключённом моторе прекрасно планирует и по большому счету ведет себя в воздухе весьма стабильно. Круглое крыло делает самолет более маневренным и экономичным. Помимо этого, замкнутый контур придает крылу дополнительную прочность. Согласно точки зрения Гречихина, самолеты с хорошими крыльями не так долго осталось ждать исчерпают себя.
Все весьма легко: чем больше самолет, тем тяжелее и замечательнее его крыло, тем тяжелее поддерживать его жесткость. По сути, самолет несет массу «ненужной» нагрузки — вес собственных лонжеронов. А круглое крыло вдвое легче при той же подъемной силе.
Классические неприятности
Основная проблема заключается в том, что белорусские законы об авиации по большому счету не предусматривают создание на территории страны летательных аппаратов и исполнение ими полетов. Сравнительно не так давно в компании «Мидивисана» создано специальное конструкторское бюро по разработке беспилотных летательных аппаратов под управлением Анохина. В числе сотрудников состоят и Нарушевич, и Гущин.
Сложившийся коллектив энтузиастов не теряет надежды, что хотя бы в беспилотном самолете им удастся реализовать собственный изобретение — круглое крыло замкнутого типа.
Кольцеплан Суханова
Попытки создать кольцеплан были и в СССР. Во второй половине 30-ых годов двадцатого века студент МАИ Суханов представил к защите в качестве дипломной работы проект самолета с кольцевым крылом. Диаметр крыла составлял 3 м, а расчетная скорость 600 км/ч должна была обеспечиваться 800-сильным двигателем «Испано-Сюиза».
К 1940 году диплом стал полноценным проектом истребителя-перехватчика посадки и короткого взлёта и был рассмотрен на научно-техническом совете ЦАГИ. Но пришла война, на постройку самолета и тем более на его опробования не было времени и средств. В первой половине 40-ых годов XX века в Новосибирске Суханов выстроил действующую модель кольцеплана. Опробования модели продемонстрировали, что самолет выдерживает углы атаки до 43°, имеет высокую энерговооруженность, антиштопорные свойства и прекрасную маневренность.
Суханов взял авторское свидетельство, совершил все расчеты, но кольцеплан из-за войны и разрухи в стране так и не заметил свет.
Собственные свойства крыло проявляет лишь при определенном отношении осей эллипса друг к другу, длины хорды крыла к малой оси эллипса и других нюансах профиля крыла. Конструкторы подали заявки на патент и взяли справки приоритета на данную форму крыла в России и Белоруссии. Сейчас, наверное, никто не сможет повторить их успех, по причине того, что все дешёвые «коридоры» удачных параметров крыла уже застолбили.
На период от начала разработки до постройки первой серийной модели легкомоторного самолета необходимо приблизительно $12 млн, говорит Александр Анохин. «Мы кроме того дельтаплан можем сделать с подобным крылом. Воображаете? Дельтаплан, не опасающийся бокового ветра!» Главная неприятность — это кроме того не финансирование: стоит СОК добраться, к примеру, до МАКСа, как инвесторы найдутся.
Неприятность в белорусском законодательстве, по которому созданное на территории страны летательное средство очень тяжело зарегистрировать, а в этом случае легко нереально, потому, что оно не относится к известным классам ЛА. Но, уже существует контракт с воронежским аэропортом, что планируется применять для предстоящих опробований автомобили.
Что дальше? Посмотрим. Факт остается фактом.
В первый раз в истории авиастроения самолет с замкнутым контуром крыла поднялся в воздух. Может, мы на пороге новых открытий. Быть может, это легко курьезный летательный аппарат, единичный случай.
Время продемонстрирует.
Статья «Окольцованный самолет» размещена в издании «Популярная механика» (№90, апрель 2010).
<
h4>