Ученые из Красноярска построили летающий образец авиации будущего

Общество

Ученые Красноярского института теплофизики Сибирского отделения РАН в сотрудничестве с рядом других организаций провели в России испытания принципиально нового летательного аппарата - циклолета. Он представляет собой своеобразный гибрид вертолета и самолета: подъемная сила в нем создается четырьмя роторами, каждый из которых включает несколько аэродинамических поверхностей - своеобразных крыльев.

Обозреватель ФАН разобрался в преимуществах циклолета перед его конкурентами: могут ли исследования российских ученых привести к созданию авиации будущего?

Из энергетики - в авиацию

Впервые идею использовать цилиндрические роторы с аэродинамическими поверхностями на летательных аппаратах еще в 1909 году предложил российский инженер Евгений Сверчков. Однако его опыты закончились неудачей: созданная конструкция так и не смогла подняться в воздух, оказавшись чересчур тяжелой, а снабжавший ее энергией авиамотор был слишком маломощным. Впоследствии к идее циклолета возвращались неоднократно - слишком уж необычными казались его свойства после исследований и последующих, более успешных экспериментов. Выяснилось, что циклолеты могут осуществлять взлет и посадку с неподготовленных поверхностей, угол наклона которых к горизонтали может достигать 30 градусов. К тому же они имеют высокую маневренность, а взлетают «по-вертолетному». Их движители-цилиндры по бокам закрыты периферийной защитой, поэтому им, в отличие от вертолетов, не страшны препятствия: высокие дома, отвесные скалы, башни или деревья, - циклолет может подлетать к ним, не страшась потерять ротор. Кроме того, циклолет имеет гораздо более низкий уровень шума, нежели самолет или вертолет. Все эти качества определяют использование циклолета в будущем - это идеальный горный спасатель, городское пассажирское такси или грузовой курьер. Конечно, циклолету не тягаться с самолетом в скорости или с вертолетом в универсальности, но своя ниша у него, безусловно, есть. Почему же созданием летающего циклолета внезапно занялись ученые-теплофизики? Дело в том, что аэродинамика цилиндрических роторов этого аппарата очень напоминает так называемый ротор Дарье - тип турбины низкого давления, ось вращения которой перпендикулярна потоку газа. Роторы Дарье сегодня нашли широкое применение в ветроэнергетике - такие цилиндрические турбины имеют высокий КПД и низкий уровень шума, а также не требуют ориентации на ветер.

Компьютеры, композиты, электричество

Интересно, что работающей математической модели ротора Дарье нет и сегодня. Его поведение в набегающем потоке воздуха описывается очень сложной математикой, практически не имеющей аналитического решения. Упрощая смысл сказанного, «он работает, но мы не до конца понимаем, как именно». В случае стационарной турбины, улавливающей набегающий ветер, это не так и важно, а вот для висящего в воздухе циклолета - весьма критично. Поэтому роторами приходится управлять динамически, постоянно учитывая реальное положение циклолета относительно горизонта и земли. Сегодня эта задача легко решается современными компьютерами, датчиками и контроллерами, созданными для использования в миникоптерной технике. Кроме того, разработанные в последние годы авиационные композитные материалы: углепластиковые лопасти и диски, многослойные конструкции для крыльев, так называемые сэндвич-панели, а также легкие сплавы - позволили значительно снизить вес циклолета, заодно увеличив его грузоподъемность и дальность полета. Наконец, третьим фактором успеха стало создание мощных и легких источников электрического питания и электродвигателей. Как показывают расчеты, экспериментальный циклолет разработки красноярских ученых можно будет легко превратить в реальный и весьма востребованный летательный аппарат, способный нести полезную нагрузку в 500-600 килограммов или до 6 пассажиров.

В такой нише циклолет действительно может стать хорошим конкурентом для небольших вертолетов или легкомоторных самолетов. На его основе можно сделать транспортное средство для мегаполисов, которое по габаритам было бы сравнимо с легковым автомобилем и умело бы даже парковаться возле домов. Кроме того, циклолет способен быть горным спасателем, использоваться в сельском и лесном хозяйстве, выполнять функции перевозки грузов в сложных воздушных условиях, в том числе в плотной городской застройке. По сути дела, в Красноярске сегодня действительно создают авиацию будущего, которая сможет изменить не только саму отрасль, но и место авиации в общей структуре транспортной инфраструктуры. Возможно, через несколько десятилетий мы сможем не только ездить на электроавтомобилях по дорогам, по-прежнему жалуясь на пробки, но и летать над ними на персональных циклолетах.