[ezup]

Предлагаемый облик летательного аппарата "Циклокар"

В сфере летательных аппаратов вертикального взлета и посадки безусловное лидерство принадлежит вертолетам. Однако продолжается поиск альтернативных схем, которые могут иметь реальные перспективы. В частности, прямо сейчас российские специалисты изучают концепцию т.н. циклолёта или циклокоптера. В рамках программы «Циклон» уже созданы и испытаны стендовые образцы и опытный летательный аппарат, а в ближайшем будущем ожидается появление полноразмерной машины.

«Свободный взлет»

В 2017 г. российский Фонд перспективных исследований (ФПИ) запустил конкурс «Свободный взлет». Его задачей был поиск альтернативных схем летательного аппарата вертикального / сверхкороткого взлета, способных составить конкуренцию вертолету. Одну из заявок на конкурс подала компания «Флэш-М» (г. Красноярск), объединившая представителей творческой группы «Арей» и Института теплофизики Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН).

«Флэш-М» выступила с предложением о создании т.н. циклолета. Ученые ИТ СО РАН давно прорабатывают эту концепцию и проводят теоретические и экспериментальные исследования. Собран большой объем данных и продемонстрирован стендовый образец перспективного циклического движителя / циклоидного пропеллера. Предложение «Флэш-М» заинтересовало ФПИ, и именно эта организация стала победителем «Свободного взлета».

В 2018 г. ФПИ запустил проект «Циклон», в ходе которого планировалось продолжать работы по теме циклолетов, а также строить и испытывать первые опытные образцы. Также в рамках этого проекта изучаются вопросы дальнейшего производства, внедрения и эксплуатации полноразмерной техники, пригодной к реальному использованию.

Стендовые испытания циклического движителя

В июле 2020 г. «Флэш-М» провела первые летные испытания опытного беспилотника-циклолета. Аппарат массой 50 кг получил четыре оригинальных циклических движителя. Были подтверждены его способности к вертикальному взлету и посадке, горизонтальному полету и маневрам. Кроме того, продемонстрировали некоторые возможности, недоступные вертолетам. Вскоре после этого другой опытный беспилотник под названием «Циклон-2020» показали на форуме «Армия-2020».

Планы на будущее


В апреле этого года было объявлено о старте нового этапа работ. Теперь целью проекта «Циклон» является создание полноразмерного опционально пилотируемого летательного аппарата массой до 2 т с грузоподъемностью 600 кг. Такой «Циклокар» планируют вывести на испытания уже в следующем году. В средней перспективе может начаться массовое производство и внедрение такой техники в разных сферах.

Разработчики «Циклона» планируют создать целую линейку техники, основанную на общих принципах и технологиях. Грузы массой до 20 кг возьмет на себя 60-кг БПЛА «Циклодрон». Более крупные грузы, в т.ч. пассажиров, должен будет перевозить 2-тонный «Циклокар». В отдаленном будущем может появиться тяжелый «Циклотрак», который при взлетной массу 10 т сможет перевозить до 4 т груза.

Предполагается, что циклолеты новых типов найдут применение в сфере грузо- и пассажироперевозок. Также ими могут заинтересоваться военные, спасатели и т.д. В некоторых областях, предъявляющих особые требования, такая техника сможет заменить вертолеты. Ее преимуществами считают меньшие габариты и массу, а также более высокую маневренность и устойчивость.

Опытный БПЛА выполняет взлет с наклонной площадки

Для выполнения заказов на технику планируется создать новый авиастроительный завод. У организации-разработчика уже имеется бизнес-план, а также сообщается о наличии инвесторов, готовых обеспечить его выполнение.

Технические особенности


В рамках программы «Циклон» изучается и отрабатывается универсальная схема летательного аппарата-циклолета, которую затем будут использовать во всех запланированных проектах. Эта схема поддается масштабированию, вследствие чего компактный «Циклодрон» и тяжелый «Циклотрак» будут похожи друг на друга.

Предлагаемая схема предусматривает строительство летательного аппарата с четырьмя циклическими движителями, попарно размещенными по бокам обтекаемого фюзеляжа. В конструкции предлагается максимально широко использовать пластики и композитные материалы, что позволит повысить весовое совершенство.

Циклолеты будут получать гибридную или полностью электрическую энергоустановку. В обоих случаях вращение движителей обеспечивается электромоторами. Разрабатывается электродистанционная система управления с максимальной автоматизацией. Она должна будет работать полностью самостоятельно или выполнять команды пилота, разгружая его.

Главное новшество проекта – т.н. циклический движитель. Это устройство представляет собой набор из пяти лопастей ограниченной длины, установленных между боковыми дисками. Лопасти имеют возможность свободно вращаться вокруг продольной оси; специальный механизм – подобие автомата перекоса на вертолете – устанавливает их общий и циклический шаг.

При вращении движителя, лопасти совершают движение по круговой траектории. В ее верхней и нижней части механизм управления выставляет им угол атаки, обеспечивающий создание подъемной силы. Схожий принцип используется и для создания горизонтальной тяги. Одновременное применение четырех таких движителей создает широкие возможности для вертикального и горизонтального полета, различных маневров и т.д.

Конструкция циклического движителя может иметь разные размеры. Так, на стенде уже испытано изделие диаметром и шириной 1,5 м. Движитель такого размера предназначен для «Циклокара» массой 2 т. Это значит, что одно такое устройство создает тягу 500 кг. По расчетам, такой аппарат сможет развивать скорость до 250 км/ч и лететь на 500 км. Длина и ширина изделия будут на уровне 6 м.

Преимущества и перспективы


Главное преимущество циклолета / циклокоптера перед вертолетом заключается в меньших размерах ключевых агрегатов. При тех же показателях тяги, циклоидный пропеллер оказывается значительно меньше воздушного винта. Движитель циклолета постоянно работает в одном положении; отсутствие необходимости наклона позволяет ему создавать горизонтальную тягу без сокращения вертикальной.

Летательный аппарат с несколькими циклоидными пропеллерами способен создавать тягу в разных направлениях и за счет этого выполнять различные маневры, в т.ч. недоступные вертолету. За счет совершенствования систем установки угла лопастей можно расширить допустимые углы тангажа в полете. В частности, благодаря этому циклолет, в отличие от вертолета, способен взлетать с наклонных поверхностей и садиться на них.

Разработчики отмечают безопасность летательного аппарата. Циклоидные пропеллеры несложно оснастить защитой. К примеру, на выставочном «циклодроне» использовалось устройство из пары дисков с перемычками между ними. Внутри этого устройства помещался пропеллер. «Циклокар» на опубликованных изображениях имеет защиту в виде сетки. Кроме того, аппарат не будет шумным: в этом отношении он не должен отличаться от обычного автомобиля.

Впрочем, оригинальная схема имеет определенные недостатки, избавиться от которых достаточно сложно. В первую очередь, это отсутствие большого опыта в деле разработки, строительства и эксплуатации подобной техники. Исследования и отработка новых решений потребуют немало времени, и только после этого циклолеты смогут рассчитывать на какое-либо место в грузоперевозках. Вертолеты, в отличие от них, уже хорошо изучены и освоены, что в известной мере упрощает как разработку, так и эксплуатацию.

Проблема опыта усугубляется тем, что циклолет технически сложнее вертолета. Так, в схеме от «Флэш-М» и ИТ СО РАН используется сразу четыре оригинальных движителя. Каждый из них не отличается простотой, а их совместное использование приводит к необходимости решения новых инженерных задач в области энергоснабжения и приводов, аэродинамики, управления и т.д.

Беспилотник-экспонат форума "Армия-2020"

Средний циклолет программы «Циклон» рассматривается в качестве массового образца, в перспективе способного взять на себя роль «воздушного такси». Из этого следует новый вызов: разработчикам и регулирующим органам предстоит определить правила эксплуатации таких летательных аппаратом, проработать вопросы безопасности и т.д. Как утверждается, участники проекта уже сейчас занимаются этими проблемами.

Техника будущего?


Следует напомнить, что проект «Циклон» от ФПИ, «Флэш-М» и ИТ СО РАН не является первым в свое роде. Идея циклолета / циклоптера была предложена еще в начале прошлого века. В 1909 г. российский инженер Е.П. Сверчков построил «колесный ортоптер» – летательный аппарат с двумя «гребными колесами». Изделие так и не взлетело по причине не самой совершенной конструкции и из-за недостатка мощности двигателя.

В дальнейшем новые циклолеты неоднократно разрабатывались и строились в нашей стране и за рубежом. Однако даже самые удачные проекты не продвинулись дальше летных испытаний моделей – сказывались сложность концепции и несовершенство конструкций. Кроме того, необычные летательные аппараты не могли составить конкуренцию уже привычным вертолетам.

В последние десятилетия о циклолетах вспомнили вновь. Современные научные методы, технологии и материалы позволяют изучить и реализовать такую концепцию на новом уровне. В нашей стране такие работы осуществляются в рамках проекта «Циклон», который уже прошел через макетную стадию и приближается к испытаниям полноразмерного пилотируемого / беспилотного аппарата. Смогут ли ученые и инженеры справиться со всеми стоящими задачами – станет ясно в ближайшем будущем. Первый полет «Циклокара» состоится уже в следующем году.

АВТОР:

Рябов Кирилл

ИСПОЛЬЗОВАНЫ ФОТОГРАФИИ:

ФПИ / fpi.gov.ru