Наше деловое партнерство www.banwar.org

Крихітний літальний апарат обертається в польоті як насіннячко клена, та й розмірами ненабагато його перевищує ... І що це може бути? О-о-о, це цілком може бути черговою мікродрон - безпілотний апарат типу монокоптера або "монокрила", тобто вертоліт всього лише з однієї лопатою! Хоча дана ідея, як і слід було очікувати, зовсім не нова ...

США отримали безпілотний винищувач

Кленові насіння, напевно, бачили всі. І всі знають, що замість того, щоб каменем падати на землю таке насіннячко в повітрі планує, та ще при цьому і обертається навколо своєї осі точно вертолітний гвинт, ось тільки лопата у нього всього одна. Чому так? Та тому, що мати-природа на відміну від людини дуже економна, і явно не вважала за що там, де можна обійтися однією лопатою, потрібно ставити дві! Звичайно, дивлячись на крилатку, людина не міг не подумати: а як би і йому застосувати цей принцип для своїх літальних апаратів! Ось тільки вже не раз бувало так, що гарне для природи, далеко не завжди було так само добре для людини.

Як би там не було, а сталося так, що 14 січня 1910 року французька інженери Альфонс Папен і Дідьє Руіллі представили перед Французькою академією наук проект літального апарату, своєю формою і принципом дії нагадував крилатку білого клена. На зорі авіабудування інтерес до оригінальними проектами був дуже великий, оскільки важко було сказати заздалегідь, що буде краще дві лопаті або одна. Проект Папена і Руіллі взялася фінансувати армія, і справа закипіла.

Читайте також: Підводні авіаносці - втілення старої ідеї

Природна завдання крилатки дуже проста: по-перше, сповільнити падіння насіння, а по-друге, полетіти подалі від материнського дерева, ніж це, наприклад, потрібно насінню тієї ж вишні, жолуді або каштану. Ну, а літальному апарату зробленому за цим принципом гарантована велика, ніж у традиційного вертольота, простота. Правда, при цьому важче стабілізувати траєкторію польоту самого монокоптера, і забезпечити нерухомість кабіни пілота. Зате при відмові двигуна такий "гвинтокрил" ніколи не розіб'ється, а спланує на землю в режимі авторотації.

Своє творіння Папен і Руіллі назвали Chrysalide ( "Лялечка"), з натяком на те, що з неї в майбутньому може "вилупитися" серйозний апарат. При цьому самі такі апарати, виділили навіть в окремий клас, захищений відразу двома європейськими і одним американським патентами, - клас гіроптеров. Чому так теж зрозуміло, досить лише подивитися на цей апарат. Дивний вертоліт мав одну величезну порожню лопату довжиною цілих 17 метрів і практично був один в один скопійований з кленової крилатки.

При цьому лопать розташовувалася з одного боку від кабіни пілота, а з іншого її врівноважував силовий агрегат - девятіціліндровий ротативний двигун "Рон" потужністю 80 кінських сил. Той "видавав" 1200 об / хв і обертав вентилятор, нагнітає в порожнисту лопать повітря. З кінця лопаті його струмінь виходила зі швидкістю близько 100 м / с, і таким чином приводила її в рух.

Пілот "Лялечки" розташовувався в центрі мас між крилом і вентилятором, що дозволяло стабілізувати його стан. Напрямок польоту також задавалося повітряним струменем: частина повітря, що нагнітається відводилася в поворотний повітропровід, з'єднаний з кермом і штовхала апарат в заданому напрямку.

У 1913 році "Лялечка" все ж побудували, але тут почалася Перша світова війна, і польові випробування затрималися через це до 31 березня 1915 року. Провели їх на невеликому озері в департаменті Кот д'Ор - до речі кажучи, добре, що проводили їх на озері. Виявилося, що потужності мотора катастрофічно не вистачає - частота обертів лопаті монокоптера виявилася недостатньою для зльоту.

Закінчилося випробування сумно: кабіну пілота стало крутити і трясти так, що він лише якимось дивом зумів вистрибнути з неї в воду, після чого мотор у "Лялечки" заглох, а сама вона перекинулася і затонула, хоча в основі у неї і був спеціальний порожнистий поплавок.

Потім апарат все-таки підняли з дна озера, а в 1917 році його творці представили покращений проект. Ось тільки грошей на його реалізацію їм уже не дали, і вони змушені були шукати їх самостійно мало не двадцять років, та все одно так і не знайшли!

Читайте також: Морська авіація стає безпілотної

Втім, періодично інтерес до однолопастний вертольотам раз у раз спалахував знову. Наприклад, у вересневому номері американського журналу "Популярна наука" за 1922 рік крім великої статті про саму "Лялечці" і її творців, обговорювалося і вопросо тому, а наскільки такі апарати можуть бути практичними взагалі і "обіцяють нам" кленові насіння "революцію серед літальних апаратів, важчих за повітря "? Було вирішено, що їх мінуси все-таки переважують плюси, і про таких апаратах журнал більше не писав.

Зате в СРСР в 70-ті роки спортивні моделі вертольотів однолопастний схеми стали настільки популярні, що їх включили навіть у Всесоюзні змагання з авіамоделізму. Досить було відкрити в той час журнал "Моделіст-конструктор", щоб знайти там креслення таких апаратів, поки ... їх не вважають не моделями взагалі! Було вирішено, що моделі вертольотів повинні бути схожими на цілком реальні машини. А адже "однолопастнікі" некопіювали нічого взагалі і представляли собою, по суті справи, лише якусь гру розуму і умілих рук!

Здавалося б, що саме зараз повертатися до схеми крилатки немає ніякого сенсу. Надто вже громіздка і складна конструкція у цього апарату з людиною всередині. А ось якщо людину з нього прибрати ?!

Дійсно: якщо повнорозмірний монокоптер, керований пілотом, поки що здається конструкторам занадто незручним і ненадійним, то для мініатюрного дрона-спостерігача подібна схема може виявитися чи не оптимальною. І ось в результаті в 2006 році, тобто через майже століття після першого досвіду, люди знову задумалися про створення принципово нових апаратів на базі кленового насіння. Звичайно, без американського агентства ДАРПА тут не обійшлося!

Це саме воно видало солідний грант фірмі "Локхід Мартін" на розробку монокоптера в рамках програми "Нано літальний пристрій" (NAV). При цьому, відповідно до завдання новий дрон повинен був важити не більше 20 грамів і мати не більше 15 сантиметрів по максимальному розмаху крила; крім того, мінімальна швидкість наноразведчіка повинна була бути не менше 36 км / год. Прототип, розрахований на комп'ютері, дійсно мав розміри кленової крилатки - п'ятисантиметрова лопать і крихітний реактивний двигун, що обертає цей пристрій з частотою близько 15 000 об / хв. Все обладнання, як то: сенсори, камери, комунікаційний пристрій, яким щось мало вміститися на борту апарату вагою всього лише 10 грамів.

Читайте також: Космонавтів на Землю доставить ... вертоліт

В результаті апарат у компанії поки що не вийшов, і як і раніше знаходиться в розробці. На сьогоднішній стадії довжина його лопаті досягла 17 сантиметрів; хоча на виставках найчастіше демонструвався більший екземпляр з 40,6-сантиметровим крилом; ось на ньому-то і тестується система управління. При надмірній довжині цей дрон ще й занадто важкий і важить 227 грамів, хоча відеокамеру справно піднімає. Реактивний двигун на ньому замінили електромотороі з повітряним гвинтом, розташованим на закінцівки лопаті.

Тим часом троє незалежних інженерів з Мерілендського університету Ульріх, Пайнс і Хамберт зуміли побудувати свій власний варіант дрона-монокоптера, хоча і без остаточної назви. Причому навіть не один, а цілих три дрона, останній з яких має всього лише 7,5-сантиметрову лопать. Принцип роботи у всіх апаратів однаковий - лопаті як у крилатки і штовхає повітряний гвинт. Правда, практично повністю укластися в вимоги замовника вдалося тільки інженерам з Меріленда.

Ну, а що стосується дронів-спостерігачів, зроблених за такою схемою, то вони хороші тим, що в них практично нічому ламатися. Крім крихітного електродвигуна з пропелером, в них більше немає ніяких рухомих деталей. Проблема стабільного управління монокоптерамі повністю поки не вирішена, але хто знає, що з цим може статися буквально завтра.

Хоча, навіть і це ще не все. Якщо подивитися на відеозапис запуску такого однолопастний вертольота, то можна помітити, що він проводиться з встановленого на землі штиря. Тобто лопать на ньому спочатку розкручується, після чого він вільно злітає. Але що якщо закріпити такий ось "штир" за плечима ... ну скажімо у бійця якогось спецпідрозділу, щоб оберталася вона на ньому абсолютно вільно.

Читайте також: Політ віртуальний - тренування реальна

Також на спині у нього можна буде закріпити і два рознесених мікродвигуна з пропелерами. Лопать, розвиваючись, буде піднімати його в повітря, а ось управляти "апаратом" по курсу можна буде збільшенням оборотів правого або лівого гвинта! І ось вам і "Карлсон", який, хоча і не живе у вас на даху, але зате цілком може літати.

Читайте найцікавіше в рубриці " Наука і техніка "