Войти
Подзирей Ю.С.

Летающий автомобиль или аэропорт, который всегда с тобой

4540
1
+2

Идея летающего автомобиля оказалась востребованной не только среди гражданского населения, но и у военных. Хотя в данном случае речь идет не столько о дополнительном комфорте, сколько о решении проблемы безопасного передвижения по заминированной местности. То, что летающий автомобиль Transition Personal Air Vehicle, изготовленный расположенной в Массачусетсе компанией Terrafugia, получил одобрение Федерального управления гражданской авиации США (Federal Aviation Administration, FAA), было воспринято всеми как хороший знак, предвещающий большие перемены в малой авиации. Компания Logi Aerospace на днях сообщила об отправке в Управление научных исследований Пентагона ДАРПА (Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA) предложения по созданию еще одного летающего автомобиля, предназначенного для морской пехоты и других родов войск. пехоты и других родов войск.


Рис.1. Летающий автомобиль Tyrannos
Источник: Подзирей Ю.С.

Главным преимуществом этого автомобиля является возможность передвижения по вражеской территории на безопасном удалении от размещенных на дорогах мин.

У Tyrannos есть интересная особенность — он способен взлетать вертикально. Такая способность стала возможной благодаря поддержке технологии «shrouded propeller» (закрытый воздушный винт), разработанной компанией Trek Aerospace. На борту Tyrannos может находиться экипаж из 4-х человек. Скорость перемещения летающего автомобиля в воздухе составляет до 250 км/ч и около 100 км/ч — на земле. Высота полета — 1000-2000 футов (300-600 м). В настоящее время Tyrannos находится на стадии прототипа.

Вертикальный взлет чрезвычайно энергозатратная процедура и рассчитывать на широкое использовании подобных ЛА, тем более в гражданском варианте, невозможно. Применяемые винты поворотного типа имеют недостаточную крутку и размеры - уступают по своим характеристикам вертолетным при взлете и посадке и самолетным в крейсерском полете. Сейчас ведущие конструкторские бюро склоняются к укороченному взлету и посадке.

Начинать следует с того, что требуется транспортное средство вписывающееся в существующую инфраструктуру и создающее новое качество в области перемещения грузов и пассажиров. Пока его определяют как платформу с грузоподъемностью порядка 300кг. Термины автомобиль и самолет относятся к транспорту который имеет определенный, сложившийся за десятилетия облик. Разработано несколько десятков проектов летающих автомобилей экспериментального типа и они уже есть в продаже.


Рис.2. Двухместный летательный аппарат, выполненный по схеме автомобиль-самолет
Источник: Подзирей Ю.С.


Основанная в 2006 году в Массачусетском технологическом университете, компания Terrafugia создала двухместный самолет Transition, который может ездить по улицам городов и даже парковаться в просторном домашнем гараже (рис. 1). Новая разработка Terrafugia – это компактное и неприхотливое гибридное транспортное средство. В новой модели внесены следующие изменения: улучшена форма крыльев, они стали полностью складными; в носовой части появилась зона ударогашения; кабину оснастили сенсорным пультом управления и подушками безопасности. Автомобиль-самолет оборудован парашютом. Летающий автомобиль превращается в самолет примерно за 30 секунд. На земле переднеприводный Terrafugia Transition приводится в движение обычным бензиновым мотором, а в воздухе использует авиационный двигатель Rotax 912S мощностью 100 л.с. Запас хода в воздухе – 724 км, максимальная скорость – 185 км/ч. По земле Transition при полностью заправленном баке сможет проехать около 105 км. Летающий автомобиль предлагается по цене 194 тыс. долларов США.

Очевидны два основных требования, которые надо предъявить к подобному гибридному транспортному средству – это компактность и независимость от аэродромов. Помимо этого – цельное крыло, большая скорость полета, подвеска, гасящая колебания вне зависимости от веса корпуса и состояния дороги, полный привод на все четыре колеса шасси, высокая устойчивость и управляемость, как в режиме полета, так и в режиме качения. При достаточно мощном источнике электроэнергии последние требования могут быть выполнены за счет индивидуального электропривода на каждое колесо и использования вместо обычных амортизаторов активной электроподвески на основе линейных электродвигателей. Условия для этого есть. Электропривод и управление на каждое колесо используется в многоосных тягачах МАЗ, а фирма BSS (Bose Suspension system) разработала экспериментальный лимузин, оборудованный электроподвеской. Он остается невозмутимым при самых резких маневрах – поворотах, разгоне, торможении. Никаких кренов, клевков, приседаний, минимальные толчки от ухабов. Подобные новшества позволят свести к минимуму вес трансмиссии и подвески гибридного транспортного средства.

Основные проблемы компактности и независимости от аэродромов могут быть решены на основе газотурбинного двигателя (ГТД) с линейной геометрией. Компактность обеспечивается при размахе крыла не более 2,5–3 м, а независимость – малой скоростью отрыва, которую можно обеспечить только при нагрузке на крыло в диапазоне 50–70 кг/м². Совмещение столь противоречивых требований возможно при использовании широкого и короткого крыла с ламинарным обтеканием по всей хорде, которое можно обеспечить за счет его принудительного обдува.


Рис.3 Схема интеграции поперечно поточного нагнетателя с несущим элементом
Источник: Подзирей Ю.С.

Попытка осуществить обдув крыла (на все 100%) за счет движителя приведена в работе [1], рис.3. Двигатель и трансмиссия расположены в фюзеляже, что ограничивает номенклатуру перевозимых грузов. Исключить этот недостаток может применение двигателя, встроенного в крыло и имеющего отличную от общепринятой геометрию.


Рис.4. Линейный газогенератор. 1-воздухозаборник; 2,5,6-роторы компрессора; 3- картер; 4- статорные лопатки; 7- камера сгорания; 8-газовая турбина; 9-сопло; 10-вал отбора мощности; 11-трансмиссия.
Источник: Подзирей Ю.С.


На рис.4 представлена принципиальная схема ГТД с плоской струей выхлопа. Его отличие от известного [2], состоит в замене компрессора на основе поперечно поточного нагнетателя на двухроторный компрессор [3]. Двигатель состоит из щелевого прямоугольной формы воздухозаборника 1, картера 3 в котором расположены три ступени двухроторного компрессора 2,5.6. Роторы соединены между собой и с газовой турбиной полуоткрытого типа 8 шестеренчатой трансмиссией 11. Камера сгорания 7 с форсунками испарительного типа (на рис.3 не показаны) через корпус газовой турбины 8, подсоединена к плоскому соплу 9. Двигатель имеет вал отбора мощности 10 для электрогенератора и иных вспомогательных механизмов. Роторы компрессора имеют винтообразную форму. Оси симметрии поперечных сечений каждого на границах проточной части корпуса повернуты друг относительно друга вокруг и оси вращения этого ротора, Углы поворота осей разных роторов, лежащих в одной плоскости, равны по величине и противоположны по знаку. Поворот обеспечивает уменьшение виброакустической активности и улучшение равномерности потока газа. При синхронном вращении роторов 2,5,6 относительно их осей в противоположных направлениях происходит перенос воздуха из области всасывания в область нагнетания. При этом винтообразная форма роторов обеспечивает повышенное перекрытие фаз процессов всасывания, переноса и нагнетания осуществляемых каждым из роторов, что способствует улучшению равномерности потока и уменьшению виброакустической активности. .

Двигатель работает следующим образом. Атмосферный воздух через воздухозаборник 8 попадает на лопатки первого ротора. Трансмиссия 11 в виде комбинации шестерен позволяет вращать каждую пару роторов с заданной скоростью и оптимизировать процесс сжатия воздуха. Сжатый воздух попадает в камеру сгорания 7, куда форсунками испарительного типа подается топливо. Рабочий газ приводит во вращение газовую турбину 8. Крутящий момент передается трансмиссией 11 на компрессор и вал отбора мощности 10. Тяга двигателя регулируется изменением площади воздухозаборника 1.


Рис.5. Схема гибридного шестиместного транспортного средства: 1 – грузовой отсек; 2 – плоское сопло; 3 – турбина полуоткрытого типа; 4 – камера сгорания; 5 – топливный бак; 6, 7 – роторы компрессора; 8 – щелевой воздухозаборник; 9 – баллоны сжатого воздуха; 10 – аккумуляторы; 11 – аэродинамический гребень; 12 –сопла газодинамического управления.
Источник: Подзирей Ю.С.

На рис.5 представлен общий вид летающего автомобиля выполненного по схеме «летающее крыло малого удлинения». Верхняя часть крыла разделяется на три участка, на каждом из которых обеспечивается ламинарное обтекание. На первом от носка - турбулентный поток откачивается воздухозаборником, а на третьем он сдувается реактивной струей. При ширине гибридного ТС 2.6м и длине 8м - площадь крыла 20,8м². Для взлетного веса 1,5тс нагрузка на крыло ~ 70 кг/м², что обеспечит скорость отрыва менее 110 км/час. Отсутствие плоскостей управления означает использование газодинамической системы управления, которая, в отличии от такой же системы самолета вертикального взлета и посадки, должна в полете использоваться постоянно. Для регулирования центровки автомобиля некоторые его детали могут быть выполнены подвижными. При аварийном отключении двигателя воздух в систему управления должен подаваться из баллонов 9 до момента вынужденной посадки. Основным режимом движения является полет, а режим качения является вспомогательным. Ресурс в 50 км будет вполне достаточным и может быть обеспечен батареей аккумуляторов или суперконденсаторов, особенностью которых является малая деградация даже после сотен тысяч циклов заряда/разряда и малый вес по сравнению с электролитическими конденсаторами подобной ёмкости.


ЛИТЕРАТУРА

  1. Коровкин А.Г., Савчук В.Д., Долгополов А.А. Новые области применения диаметральных вентиляторов // Полет – научно-технический журнал, М., №4, 2002, С.51-57.

    Подзирей Ю.С. Летающий самолет или ездящий автомобиль // Авиация общего назначения. научно-технический журнал. №5 2014. С 48-51.

    Попырин О.И. Двухроторный компрессор Патент РФ № 2196251.


Подзирей Ю.С.

Права на данный материал принадлежат Подзирей Ю.С.
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Похожие новости
27.02.2012
Венесуэла планирует начать производство белорусских грузовиков «МАЗ» для ВС страны
17.02.2012
Условий вступления России в ВТО в открытом доступе нет
31.01.2012
Бронированные «Тигры» будут собирать в Беларуси
29.06.2011
Европейские санкции: снова мимо цели
16.05.2011
Без конкуренции нет компетенции
11.08.2010
Беспилотник на батарейках
1 комментарий
№1
27.10.2015 22:59
а воз и ныне там
0
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 29.03 03:34
  • 4
Раскрыто назначение трехтонной российской бомбы
  • 29.03 02:14
  • 437
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.03 22:28
  • 1
Заявления Генерального прокурора России о деприватизации предприятий ОПК
  • 28.03 20:03
  • 2682
Как насчёт юмористического раздела?
  • 28.03 18:33
  • 2
Источник сообщил об успешном применении ВС РФ перспективных "прыгающих мин" в зоне СВО
  • 28.03 16:17
  • 0
Force de Frappe. Франция перебрасывает истребители Rafale в Румынию
  • 28.03 15:34
  • 1
Представлен модуль акустической разведки, находящий беспилотники по звуку
  • 28.03 13:54
  • 5
«Дальность полета возрастет в три раза»: французская компания представила управляемую бомбу Hammer 1000
  • 28.03 10:12
  • 1
В США вспомнили о советском атомолете
  • 28.03 10:06
  • 62
В США оценили российские Су-34 с УМПК
  • 28.03 10:05
  • 1
Клинцевич рассказал о запускаемых со «Смерча» российских бомбах
  • 27.03 19:52
  • 1
Генпрокурор рассказал, как боевую технику ремонтировали контрафактом
  • 27.03 15:15
  • 454
Международные расчеты, минуя доллар, по странам
  • 27.03 15:00
  • 10
Глава Ростеха анонсировал возобновление выпуска самолётов радиолокационного обнаружения и управления А-50У
  • 27.03 14:34
  • 8
Александр Михеев: система ПВО С-400 "Триумф" в разы превосходит конкурентов