Крыло-вентилятор: fanwing
- Компания FanWing приступает к созданию первого самолета, имеющего функциональное назначение. Это небольшой беспилотник, что может трудиться наблюдательным аппаратом либо перевозить грузы средних габаритов. Конструкторы считают, что таковой проект приведет в итоге к созданию управляемого самолета взлетной массой 13 т и с размахом крыльев 22 м
Сейчас созданы бессчётные компьютерные скетчи разных типов FanWing.
- К примеру, самолет Пиблса незаменим при тушении пожаров — как в городских условиях, так и при возгорания в лесу, а также в военных подразделениях, где он может прийти на смену вертолетам. Создан кроме этого проект самолета-амфибии и более того — самолета-подлодки! Одной из предполагаемых модификаций FanWing может стать самолет скорой помощи для доставки лекарств в эвакуации пострадавших и труднодоступные районы.
- Проект предложен к рассмотрению среди них и Интернациональному комитету Красного Креста
Перед крылом FanWing установлен горизонтальный ротор с лопатками. Воздушное пространство, нагоняемый ротором, поступает на переднюю кромку верхней плоскости крыла, создавая и тягу, и подъемную силу.
- Частота вращения ротора полноценного самолета — около 1000 об/мин
Американец Патрик Пиблс не имел жажды сдаваться. Так как произвести революцию в авиастроении — это не только весьма почетно, но и очень прибыльно. И он придумал проект, что назвал FanWing. Подлинно новых концепций в авиастроении нет.
Сравнительно не так давно мы писали о белорусском кольцеплане — думается, в первый раз в истории поднялся в воздух самолет с замкнутым контуром крыла Но нет, авиация знала полтора десятка попыток сконструировать подобный самолет. А вот мысль Пиблса, пускай и вытекающая из уже известных концепций летательных аппаратов (в частности, цикложира), достаточно свежа. В случае если простой самолет с пропеллером возможно сравнить с моторной лодкой, то FanWing — это скорее пароход с гребным колесом.
Что такое Fanwing
Очевидная аэродинамическая истина звучит так: принудительный обдув верхней плоскости крыла заметно увеличивает подъемную силу и уменьшает расстояние разбега. Вопрос содержится в том, как обеспечить принудительный обдув, не затратив на это всю энергию, которую он разрешит сэкономить.
Патрик Пиблс разместил перед крылом горизонтальный ротор с лопатками. Воздушное пространство, нагоняемый ротором, поступает на переднюю кромку верхней плоскости крыла, создавая и тягу, и подъемную силу. Нужно заявить, что еще до Пиблса изучения в данной области проводили эксперты NASA. Они размещали на протяжении передней кромки крыла авиамодели поворачивающийся от электромотора цилиндр. Подъемная сила возрастала, не смотря на то, что не весьма значительно и заметно зависела от рельефа поверхности цилиндра.
Пиблс довел идею NASA до совершенства (не смотря на то, что в какой-то мере — до вздора) и перевоплотил цилиндр в «гребное колесо». Сейчас, в то время, когда ротор формирует над верхней плоскостью крыла нужное разрежение, подъемная сила находится на высокой отметке кроме того на весьма важных углах атаки, впредь до вертикального взлета. Предполагаемая частота вращения ротора полноценного самолета (не модели) — около 1000 об/мин; конструкция лопаток подразумевается легкой и потому фактически не позовёт вибрации автомобили.
Преимущества аппарата типа FanWing заметны сходу. Во-первых, он требует намного меньшей мощности двигателя, чем простой самолет, при такой же массе. 400-килограммовый FanWing нормально взлетает с 40-сильным двигателем, его соперник классической компоновки потребовал бы как минимум втрое более замечательного силового агрегата. Помимо этого, не обращая внимания на видимую сложность, FanWing значительно несложнее в эксплуатации и изготовлении, чем вертолет.
Наконец, у вертолета отношение тяги к мощности источника энергии (двигателя) в среднем равняется 50 Н/кВт в состоянии зависания и 75 Н/кВт в полете. Подобный показатель у FanWing равен 250 Н/кВт.
А вот аэродинамика FanWing заметно подкачала. Сам изобретатель говорит, что в будущем летательные аппараты аналогичного типа смогут «обогнать» простые самолеты среди них и по скоростным чертям, но сейчас в это верится слабо. Ротор и его обтекаемый кожух имеют высокое лобовое сопротивление, и аэродинамические качества самолета не радуют.
Он экономичен и замечательно управляем, но вряд ли покажутся сверхскоростные самолеты типа FanWing. Действительно, для предполагаемых целей — применения в качестве грузовиков, воздушных такси либо сельскохозяйственных автомобилей- крейсерской скорости в 70 км/ч будет достаточно (как раз такую скорость закладывают в конструкцию первого полноразмерного беспилотника).
Значительной проблемой смогут быть посторонние тела в воздухе, к примеру птицы. Реактивные самолеты летают на высотах, где птиц мало, да и возможность попадания залетного альбатроса в относительно маленькое отверстие турбины мала. Иное дело ротор на всю ширину размаха крыльев Второй проблемой может стать отказ роторов.
В случае если обычный самолет пилот-специалист может посадить без двигателей, то FanWing планировать не может, и летчику нужно будет выкручиваться за счет автовращения ротора. Но в любом случае возможность благоприятного финала при аварии на FanWing минимальна.
Путь самолета
FanWing уже давно вышел из стадии патента а также концепта. Модели самолетов Пиблса летают без видимых неприятностей: не достаточно лишь финансирования для полноразмерного экземпляра самолета. Первую действующую модель FanWing Пиблс выстроил еще во второй половине 90-ых годов двадцатого века и 1 сентября запустил ее в независимый полет.
Зимний период того же года изобретатель познакомился с Саймоном Форшоу из Имперского колледжа Лондона, одного из самых респектабельных технических институтов Англии. FanWing был продут в аэродинамической трубе с целью узнать возможности авторотации и выяснить динамические особенности летательного аппарата. Результаты тестов были намного более многообещающими, нежели имел возможность угадать Пиблс.
Заключение Форшоу звучало так: «Было совершено сравнительное исследование самолета типа FanWing и простого вертолета подобной грузоподъемности. При однообразном весе потребляемая мощность была приблизительно в одних границах. Но наряду с этим крыло типа FanWing трудится значительно тише и является конструкцией значительно более несложную в эксплуатации и производстве».
А вот надежды Пиблса на возможность авторотации крыла были уничтожены. Автовращение ротора не происходило ни в каком случае. Было рекомендовано предусмотреть независимые аварийные совокупности для обеспечения перемещения самолета по окончании отказа главных двигателей.
Действительно, Пиблс и его команда (к тому времени он трудился уже не в одиночку) решили пойти наперекор авторитетному заключению. В 2001 году они заявили, что сумели отыскать конфигурацию ротора, при которой автовращение разрешало самолету идти на скорости, достаточной для контролируемой посадки.
В год компания FanWing делает пара новых моделей — для разных шоу, выставок, презентаций. С каждым опытом в аэродинамической трубе чёрта постоянно совершенствуются. В 2006 году при содействии Имперского колледжа Лондона был сделан трехмерный авиасимулятор, разрешающий в настоящем времени руководить виртуальной моделью FanWing.
В 2008 году на модели начали ставить измерительные устройства. В частности, модификация VT взяла спидометр, альтиметр, тахометр для ротора, измеритель температуры двигателя и другое оборудование. Модели, сделанные по окончании 2008 года, — это не просто исследовательские базы для изучения особенностей роторного крыла, а уменьшенные копии планируемого полноразмерного беспилотника.
FanWing сейчас
Прежде всего FanWing позиционируется как эргономичный самолет для полетов на маленькие расстояния, применения в труднодоступных районах, для сельскохозяйственных и промышленных потребностей. Одно из главных преимуществ крыла-ротора- повышенная маневренность на низких скоростях, и маленький пробег при посадке и взлёте. В частности, Пиблс говорит, что подобное летательное средство способно подниматься кроме того с крыши строения, подобно вертолету.
Еще одно хорошее уровень качества — высокая устойчивость при турбулентности и боковых ветрах. Последний фактор разрешает сохранять надежду на применение FanWing в пассажирской авиации (и в действительности — многие пассажиры готовы променять скорость на надежность). Но, компания замечательно осознаёт, что новая разработка несет множество рисков.
В частности, Пиблс предвидит вероятное обледенение лопастей ротора при работе на громадных высотах, но до опробований полноразмерной модели утверждать что-либо все равно нереально.
Сейчас созданы компьютерные скетчи разных типов FanWing. К примеру, самолет Пиблса возможно незаменим при тушении пожаров — как в городских условиях, так и при возгорания в лесу, а также в военных подразделениях, где он может прийти на смену вертолетам. Создан кроме этого проект самолета-амфибии и более того — самолета-подлодки (в последнем случае ротор преобразовывается в гребное колесо).
Самый сумасшедшим выглядит проект по организации постоянного городского транспорта на базе FanWing: по идее изобретателя, сеть платформ на высоте крыш строений может заменить метрополитен.
Компания FanWing приступает к созданию первого самолета, имеющего функциональное назначение. Это небольшой беспилотник, что может вести наблюдение либо перевозить грузы средних габаритов. Пиблс и компания сохраняют надежду, что проект, названный «Небесный грузовик» (Sky Truck), приведет в итоге к созданию управляемого самолета взлетной массой 13 т и размахом крыльев 22 м. Проектируемый расход горючего аналогичного гиганта приблизительно в полтора раза ниже, чему у подобного самолета классической компоновки (в этом случае речь заходит о ДВС).
С каждым опробованием разработчики совершенствуют собственную конструкцию. Единственное, чего не достаточно, это полноценной модели. Тут действует принцип «уловки 22»: для того чтобы получить финансирование, необходимо выстроить самолет и показать его в работе. Со своей стороны, для постройки самолета необходимы деньги.
Тот, у кого получается вырваться из этого замкнутого круга, срывает банк. Удастся ли это Пиблсу и его команде? Время продемонстрирует.
Самолет Болдырева
- Расчеты Болдырева казались фантастическими. Колеблющийся предкрылок становился движителем самолета, а подсасывающая сила компенсировала индуктивное сопротивление воздуха.
Более того, самолет Болдырева имел возможность парить на скорости ниже критической, подобно автожиру, и зависать без движений под углом атаки 45°
Принцип принудительного обдува верхней плоскости крыла много раз «всплывал» в авиационной индустрии, но так ни разу и не был претворен в судьбу. Самый родным к идее Пиблса летательным аппаратом был самолет, спроектированный во второй половине 40-ых годов двадцатого века советским инженером Александром Болдыревым. Болдырев трудился в МАИ, идею собственную вынашивал еще в 1930-х и во второй половине 30-ых годов двадцатого века взял авторское свидетельство «Разрезное крыло с колеблющимся предкрылком».
Сходу по наступлении мирного времени он начал работу над самолетом. Перед крылом по всей его длине крепилась маленькая пластина-предкрылок, которая отбрасывала воздушный поток по линии верхней плоскости крыла. Поток срывался с задней кромки крыла, а на передней появлялась подсасывающая сила.
Равномерно распределенная по крылу принудительная циркуляция воздуха создавала дополнительную тягу и подъемную силу. Но инженер опоздал кроме того поднять собственный умелый самолет в атмосферу. Пара раз ЛА выезжал на летное поле, после этого сломалась шестерня в механизме вращения предкрылка, а позже тема была сочтена бесперспективной, и проект закрыли.
Потом Болдырев спроектировал еще два самолета, основанных на таком же принципе. От единственного выстроенного самолета с колеблющимся предкрылком осталось лишь пара фотоснимков.
Изделие № 7
История развития проекта FanWing знала множество поражений и побед. Сейчас побед значительно больше. С 2000 года началась поиск инвесторов и активная реклама. FanWing ожидал успех на технической выставке BBC, а канал Discovery снял о «самоделкиных» маленькую передачу. Скоро FanWing начинал на ежегодном авиашоу Inter-Ex — выставке экспериментальных и безумных моделей летательных аппаратов.
Летала модель № 7 замечательно — без перекосов, идеально слушаясь управления. После этого была изготовлена очередная модель с размахом крыльев 1,8 м, весом 6 кг, а год спустя Патрик Пиблс с супругой Диклой основали компанию по продвижению самолетов аналогичного типа. К слову, на прошедшем авиашоу в Фарнборо были совершены демонстрационные полеты последней версии FanWing — согласно точки зрения английской прессы, в полной мере успешные.
Вероятные неприятности
- Эта фотография сделана на протяжении глобального авиасалона «Фарнборо-2010» недалеко от Хэмпшира, Англия. Испытательная модель FanWing UAV в очередной раз подтвердила эффективность и свою надёжность
Нужно подчернуть, что самолет типа FanWing имеет приблизительно столько же недочётов, сколько и преимуществ.
Ротор имеет высокое лобовое сопротивление, и аэродинамические качества самолета не радуют. Проблемой смогут быть посторонние тела в воздухе: ротор на всю ширину размаха крыльев может засосать в себя много сторонних объектов.
Отказ ротора воображает важную опасность для FanWing: в случае если обычный самолет возможно посадить без двигателей, то FanWing планировать не может, и летчику нужно будет выкручиваться за счет автовращения ротора.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№95, сентябрь 2010).
<
h4>