«Летающий персик». необычный летательный аппарат легче воздуха lta 20. канада

      Комментарии к записи «Летающий персик». необычный летательный аппарат легче воздуха lta 20. канада отключены

Этот материал был переведен глубокоуважаемым сотрудником NF и мало доработан мной. Перевод был выполнен в ноябре 2015 года. Желаю выразить громадную признательность глубокоуважаемому коллеге redstar72 за громадную помощь в редактировании данной статьи.

В конце 1981 года канадская компания Van Dusen Development Corporation (Van Dusen), Оттава, провинция Онтарио, представила проект необычного летательного аппарата легче воздуха, тип которого ни при каких обстоятельствах не виделся до тех пор.

Задуманный и созданный главой фирмы Фредериком Д. Фергюсоном (Frederick D. Ferguson) проект летательного аппарата, взявший обозначение LTA 20, обязан совмещать в себе преимущества ротора и воздушного баллона Флеттнера.

Для этих целей Фергюсон решил применять круглый воздушный баллон с эффектом Магнуса, поворачивающийся довольно собственной поперечной оси. Именно поэтому в компании Van Dusen ожидают, что аэростатические силы для комплекта высоты возрастут приблизительно на 20 %.

Эффект Магнуса является физическое явление, появляющееся при обтекании вращающегося тела потоком жидкости либо газа. Поворачивающийся объект создаёт в среде около себя вихревое перемещение. С одной стороны объекта направление вихря сходится с направлением обтекающего потока и скорость перемещения среды с данной стороны возрастает. Иначе объекта направление вихря противоположно направлению перемещения потока, и скорость перемещения среды значительно уменьшается.

Ввиду данной разности скоростей появляется разность давлений, порождающая со своей стороны силу, влияющую на поворачивающийся объект и направленную перпендикулярно обтекающему потоку – от той стороны вращающегося тела, где направление вращения противоположно направлению потока, к той стороне, на которой они совпадают. Данный феномен был найден в 1852 году берлинским физиком Генрихом Магнусом, что дал объяснение, из-за чего появляется нежелательное с позиций баллистики отклонение от теоретической траектории полёта вращающегося довольно продольной оси боеприпаса.

В 20-е и 30-е годы многократно, но без особенного успеха предпринимались попытки применять это явление для подъёмной силы. Наряду с этим классические несущие плоскости предполагалось заменить вращающимися роторами либо валами. В выпуске 22 издания Luftfahrt International (статья «Flugzeuge mit Walzenflugeln» [«Самолёты с валообразными крыльями»]) уже сообщалось о данных изучениях.

«Летающий персик». необычный летательный аппарат легче воздуха lta 20. канада
ещё до Фергюсона разрабатывались валообразные крылья, в которых, но, нижняя часть вала полностью не закрывалась

Компания Van Dusen предприняла разработку летательного аппарата нового типа, выделив на испытания и постройку модели личные средства в размере 2,5 млн. долларов. Последовательность совершённых опробований дал неожиданные результаты: кое-какие показатели, замеренные при тестировании в аэродинамической трубе, появились в 6 раз более благоприятными, чем оценивались первоначально. Одна из моделей – LTA 20-1 – была оснащена дистанционным управлением и имела диаметр приблизительно 6 метров.

Эта модель смогла без каких-либо неприятностей летать в громадном помещении. Протяженность LTA 20-1 кроме этого равна 6 метрам, а высота – приблизительно 7 метров. Для поворота баллона модели помогает электродвигатель, тогда как два авиамодельных двигателя LTA 20-1 развивают неспециализированную мощность на валу 1,5 л.с.

Неспециализированная подъёмная сила LTA 20-1, включая создаваемую эффектом Магнуса, равна приблизительно 100 кг, и модель может транспортировать груз массой 16 кг. Для управления данной моделью помогает 33-канальная дистанционная совокупность управления.

дистанционно управляемая модель LTA 20-1 без неприятностей летает в помещении

Техническое описание LTA 20

Возможно, так: Летательный аппарат LTA 20 обязан складываться из объёмного тела, по форме аналогичного круглому баллону, что в полёте будет вращаться около поперечной горизонтальной оси, опирающейся на два пилона, охватывающие баллон снизу на некоем расстоянии от него и органично переходящие в корпус, расположенный под баллоном.

Оболочка баллона должна быть изготовлена из нового материала, складывающегося из кевлара с двумя слоями майлара (Mylar). Данное сочетание материалов нужно для защиты от ультрафиолетового излучения. Кевлар будет придавать повышенную прочность расположенному в баллоне тросу и в один момент будет увеличивать шероховатость поверхности оболочки.

У модели оболочка была изготовлена из нейлона со слоями полиуретана.

В передней части расположенного под баллоном корпуса обязана пребывать кабина со стеклянными панелями, снабжающими экипажу LTA 20 хороший обзор. Форму корпусу будет придавать рамная конструкция. Передняя часть корпуса для улучшения аэродинамики должна быть вытянута вверх. Задняя часть корпуса будет переходить в плоские горизонтальные окраины.

Эта задняя часть, как продемонстрировали опробования в аэродинамической трубе, ещё должна быть доработана для предстоящего понижения сопротивления. Необыкновенная форма корпуса – верхняя его часть выполнена в виде лотка – имеет в полной мере важное обоснование. Чтобы иметь возможность применять эффект Магнуса в целях повышения подъёмной силы, баллон на протяжении полёта обязан вращаться, причём так, дабы направление вращения нижней части сферы перемещало её в направлении вперёд.

Дело в том, что часть потока воздуха перемещалась в направлении, противоположном направлению полёта, что создавало неприятности некоторым конструкторам, разрабатывавшим самолёты с валообразными крыльями. Данную часть валообразного крыла много раз пробовали оградить от встречного потока воздуха, для чего заднюю часть для того чтобы крыла смещали вперёд либо назад и закрывали профилированными элементами. Со своей стороны Фергюсон сделал один решающий ход вперёд.

У LTA 20 фактически целый корпус будет выполнен как диафрагма потока, что разрешило конструктору добиться большого понижения сопротивления.

виды LTA 20 спереди и сбоку в общем показывают конструкцию этого летательного аппарата. Обратите внимание на необыкновенную форму корпуса и управляющие сопла двух расположенных по бокам реактивных двигателей

баллон и Силовая установка летательного аппарата должны будут вращаться довольно одной и той же оси: оболочка – для подъёмной силы, а силовая установка – для создания и движения вектора тяги. Разработчиками было предусмотрено, что баллон начнёт вращаться, в то время, когда силовая установка будет пребывать в горизонтальном положении, и целый процесс перехода из одной фазы полёта к второй будет управляться компьютером.

По словам главного конструктора компании Морли О Нилла (Morley O Neill), у LTA 20 благодаря бессчётным новинкам не должны появиться неприятности с управлением, характерные для летательных аппаратов легче воздуха. По данным компании, к числу этих новинок в собственности совокупность воздушного баллона нового типа. Она обязана разрешить делать разгрузку летательного аппарата без компенсации дополнительным балластом.

Для выравнивания предполагается применять расположенный в оболочки баллонет, который связан с клапанами и воздушным насосом. Наружный воздушное пространство будет поступать в баллонет и сжимать находящийся в оболочке гелий. Для получения хорошей либо отрицательной силы, прилагаемой к летательному аппарату, давление в подкреплённой тросами оболочки сможет изменяться в диапазоне приблизительно 0,007 – 0,035 кг/см?.

Громадный вариант LTA 20

Опираясь на удачно прошедшие опробования модели, компания Van Dusen собирается приступить к разработке полноразмерного летательного аппарата, приспособленного для применения на практике. Его размеры будут впечатляющими: баллон будет иметь диаметр практически 50 метров, что равняется высоте шестнадцатиэтажного строения. Для сравнения: дирижабль LZ-127 Graf Zeppelin имел диаметр 30,5 метра и количество 105 000 м³, у дирижабля Hindenburg эти параметры были соответственно 46,8 метра и 200 000 м³.

Количество баллона LTA 20 будет равен приблизительно 61 500 м³, и создаваемая баллоном подъёмная сила будет равна около 64 тонны. Благодаря применению результата Магнуса дополнительно будут взяты еще 13,5 тысячь киллограм. Цена летательного аппарата обязана пребывать в пределах 17-23 млн. долларов. В качестве силовой установки огромного летательного аппарата предполагается применять два турбовинтовых двигателя Rolls-Royce Tyne RTy.20 Mk.801 мощностью по 4090 кВт (5480 л.с.) любой.

Это должно разрешить LTA 20 развить скорость 50 узлов (93 км/ч).

Также громадного летательного аппарата велись беседы о его меньшей версии с диаметром баллона около 27 метров, что имел возможность бы перевозить груз весом приблизительно в 5 тысячь киллограм. Данный летательный аппарат, что обязан стоить 3-4 млн. американских долларов, возможно было бы применять в качестве «негромкого» наблюдательного средства. Дополнительным преимуществом его хватит малая ЭПР.

рисунок летящего малого варианта LTA 20 диаметром 27 метров на протяжении наблюдательного полёта. Управляющие сопла отсутствуют, и в летательном аппарате будут употребляться турбовинтовые двигатели

Возможность применения LTA 20

Фергюсон предусматривает для собственного летательного аппарата бессчётные варианты применения как в гражданских, так и в военных целях. При эксплуатации его летательный аппарат будет обходиться существенно дешевле вертолёта и разрешит перевозить намного более тяжёлые грузы. Иначе, данный летательный аппарат не будет иметь последовательности недочётов, свойственных дирижаблям и будет меньше зависеть от погодных условий (к тому же этому летательному аппарату потребуется довольно низкая мощность силовой установки): у дирижаблей балансировка и регулировка положения создавали последовательность больших сложностей, прочность вычисленной лишь на низкое давление оболочки была низкой, а для крепления для того чтобы летательного аппарата к причальной мачте было нужно сложное наземное оборудование.

Но, Фергюсон не предлагает заменить вертолёты летательными аппаратами LTA 20. Скорее LTA обязан дополнять вертолёты и другие летательные аппараты с несущим винтом и употребляться в том месте, где действуют вертолёты более ранних типов. LTA 20 сможет вертикально взлетать и приземляться, и для его эксплуатации будет нужно только относительно простое наземное оборудование.

Поворачивающаяся относительно оси силовая установка разрешит летательному аппарату двигаться по вертикали и по горизонтали. Сферическая форма баллона разрешит избежать неприятностей, появляющихся при резких порывах ветра и при удержании положения в воздухе. Эффект Магнуса будет снабжать более высокую подъёмную силу и существенно снижать сопротивление воздушному потоку.

Согласно точки зрения Фергюсона, расход горючего должен быть приблизительно на 65-70 % ниже, чем у вертолётов с подобной нужной нагрузкой, затраты и эксплуатационные затраты на ремонт сократятся на 5%, а затраты на производство – ниже на 60 %. На первый взгляд выглядит весьма многообещающе, но всё это ещё находится в серой дымке теории.

взлёт летательного аппарата LTA 20 с буровой платформы. Реактивные двигатели отклонены в практически вертикальное положение

Оправдает ли предложенный компанией Van Dusen летательный аппарат LTA 20 ожидания его создателей, возможно будет определить через пара лет. Первый аппарат данного типа готовься к полёту в конце 1983 – начале 1984 года , если в Оттаве всё, среди них и денежная сторона, сложится удачно. Принимать заказы на LTA 20 возможно будет уже В первую очередь 1983 года.

Но часть экспертов относится к идее вращающегося баллона скептически, потому, что ещё совершенно верно неизвестно, как поведёт себя данный летательный аппарат на практике и как возможно будет решить появившиеся при разработке технические неприятности. Имевшие место до сих пор попытки создания летательных аппаратов с валообразными крыльями и судов с роторами не были успешными (известное судно Жака-Ива Кусто «Алсион» (Alcyone) вступило в строй позднее – Прим. перев.).

В принципе вращающаяся сфера, само собой разумеется, есть не чем иным, как вариантом крыла в виде вала и подъёмная сила, создаваемая ею, не была очень впечатляющей! Все прошлые изучения аналогичных крыльев продемонстрировали, что, как и в случаях любых вторых вариантов, целесообразным было разрабатывать крылья с максимально громадным удлинением.

В случае если это нереально, то валообразные крылья должны оснащаться концевыми шайбами, каковые исключают негативное влияние бокового потока воздуха на эффект Магнуса. По в полной мере понятной причине концевые шайбы на сферообразном баллоне применить нереально, исходя из этого возможность применения результата Магнуса на сферическом баллоне не вселяет оптимизм. Из ранних изучений уже как мы знаем, что для получения хорошей подъёмной силы окружная скорость вращающегося вала должна быть приблизительно в 3-4,5 раза выше скорости набегающего потока воздуха.

У валообразного крыла с его постоянным диаметром это соотношение возможно было легко реализовать в отличие от сферического баллона, у которого лишь узкая полоса внешней поверхности будет трудиться под действием аналогичных однородных условий. Использование взятой за счет результата Магнуса дополнительной подъёмной силы сферическим баллоном может носить ограниченный темперамент.

Кроме этого среди скептиков имели место предположения, что испытанная компанией Van Dusen модель тестировалась в закрытом помещении со спокойным воздухом, и как раз исходя из этого были взяты столь многообещающие результаты. Вне закрытого помещения уже будут иметь место совсем другие условия. Тут будет находиться ветер, неизменно меняющий скорость и своё направление, и летательный аппарат будет достаточно чувствителен к этим неизменно изменяющимся воздушным потокам.

К тому же при сильном порывистом ветре передняя часть сферы будет деформироваться. Последствия будут выражаться в виде громадных колебаний создаваемой подъёмной силы, которая будет зависеть от положения сферы.

Ссылка на повышение шероховатости поверхности оболочки за счет применения тросов свидетельствует, что условия в пограничном слое выглядят как критические и что в пограничном слое вероятна турбулентность, которая может быть уменьшена за счет принятия соответствующих мер. Тросы, увеличивающие прочность оболочки, по-видимому, должны служить для натяжения.

Углубления в оболочке также будут привести к подобному эффекту. Форма, глубина и размеры для того чтобы рода «ямочек» являются критическими, как это известно из изучений мячей для гольфа. Дальность полёта мяча для гольфа при ровной внешней поверхности образовывает всего около 100 метров и возможно существенно улучшена, равно как и удержание направления полёта.

Второй возможностью было бы наличие аналогичных меху слоёв оболочки, каковые за счет щетинок смогут быть поделены на небольшие частички. С меховым внешним покрытием вместо перьевого уже давным давно летали птеранодоны, имевшие размах крыльев в районе 15 метров.

тросы, придающие баллону LTA 20 дополнительную прочность, будут служить для создания впадин, как у мяча для гольфа. В пограничном слое у сферы появится турбулентность, в следствии чего сопротивление очень сильно снизится

На данный момент выяснить необходимость разработки LTA 20 с технической и денежных точек зрения не представляется вероятным. То, что таковой летательный аппарат сможет летать, было известно ещё до начала опробований модели. Оставался лишь вопрос: как этим аппаратом возможно руководить в полете и как он будет рентабельным.

Опробования в аэродинамической трубе ещё длятся, но уже сейчас возможно утверждать, что испытанная модель не окончателен вариантом формы и что LTA 20 в некоторых подробностях точно в большей либо меньшей степени будет различаться от протестированной модели LTA 20-1.

Источники:

  1. Meier, Hans Justus. Flugzeuge mit Walzenflugeln // Luftfahrt International Nr. 22, Juli/August 1977, S. 3415-3430.
  2. Werksunterlagen Van Dusen Commercial Development Canada ЛТД., Ottawa/Ontario.

Картинки: Van Dusen Commercial Development Canada ЛТД. (4) и архив автора

Чертежи: дипломированный инженер Х.-Й. Линдштадт (Dipl.-Ing. H. J. Lindstadt).

источник: Hans Justus Meier. Der «fliegende Kullerpfirsich» // Luftfahrt International 5/1982

Сферический летательный аппарат. I Vam Nauka.

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: