ПРОДОЛЖЕНИЕ
Кадр Ионолет вертолет картинка из техники молодежи № 7 1969 год
(Вопрос из зала) – женщина. Если это все хорошо и эффективно, то насколько я понимаю, эти работы были начаты еще в советское время. Если это так, то почему они до сих пор не делаются»?
Кадр 51.
Коментатор. (с улыбкой)
Если коротко, то всякое новое в науке обычно встречается в штыки, или с большими сомнением. Представьте себе, ученый большую часть жизни посвятил изучению чего то по мнению его и его коллег, важное и нужное в народном хозяйстве. И тут выявляется новое, более лучшее, и весь труд его жизни идет на смарку. Захочет ли он признаться в ошибочности своего труда, или, тем более, если даже поймет или прикажут, заниматься этим заново на излете научной жизни? Кроме того, объективно есть три сорта людей, которые не воспринимают нового. Это люди, которые: 1. просто не понимают; 2. не хотят понять; 3. хотят не понять. Последние самые опасные, так как, к сожалению, именно из них получаются крупные начальники, и ученые дающие добро на новое. Приведу пример из жизни ИНК
Кадр 52
1.Модель вертолета, лопасти которого вращались на принципе путем разгона электрически заряженных атомов воздуха – ионов. 2. Подъемная система «Ионокрафт» американского ученого майора де Сиверского.
Будучи студентом 2-го курса МАИ, он предложил создавать вертикальную тягу летательного аппарата путем разгона электрически заряженных атомов воздуха – ионов, пульсирующим электрическим полем высокого напряжения, сделав модель вертолета, лопасти которого вращались на этом принципе. О результатах этой работы он письменно известил известного академика, не будим говорить какого, и получил от него ответ – представьте, начинающий студент от академика! – примерно такого содержания: « Молодой человек, Вы, наверное, хорошо учились в школе. Но мы тоже учились в школе и прекрасно знаем этот эффект. Желаю Вам столь же успешно учится в институте». А через 7 – 8 лет, мир удивлялся ионной подъемной системе «Ионокрафт» американского ученого майора де Сиверского.
Кроме того, некоторые современные технологии достигли таких высот, что в пору говорить об их «сказочной реальности». Это тоже мешает правильно оценить перспективу ученому, привыкшему работать с современными гораздо менее эффективными установками. Требуется определенное время, чтобы здравомыслящий человек перешел от состояния «3» к состоянию «1» - просто непониманию. Не всякому удается и такая эквилибристика, тем более переход в область понимания, особенно это касается руководителей, определяющих себя, как «прагматик с консервативным уклоном». Это уже клинический случай; где уж тут бороться с ним «романтику со взглядами в будущее»?
Другой пример. Патент на шариковую ручку был выдан в 1924 году, промышленное развитие эти удобные приспособления получили только в годах 70-х. Что же говорить тогда о технологиях, открывающих цивилизации переход на новый, более высокий виток развития? Будим надеется, что безвыходные обстоятельства, придавившие ее (цивилизацию) ускорят развитие процесса внедрения технологий «опережающих время».
Одним из существенных факторов, угнетающих нашу цивилизацию является бурный рост в последнее время мировых воздушных перевозок связанных с расширением процессов глобализации, повышения продолжительности жизни и благосостояния людей, что сделало их более подвижными, удваивая, как говорилось ранее, объем мировых воздушных перевозок каждые 7 лет это объективная реальность появления в последние годы аэробусов и «дримлайнеров», а в перспективе, как было показано выше, формирования «транспортного креста», связывающего все страны и континенты, в перекрестье которого находится Россия.
В то же время, летающим сегодня аэробусам большой вместимости объективно не хватает «человечности» - сотни людей, как, извините, скот загоняют в одну «конюшню». Поэтому ученые-транспортники прогнозируют неизбежность «транспортной революции», то есть появление новых видов скоростного транспорта, которые будут работать по принципу «от двери до двери», более комфортны, безопасны и практически без влияния на окружающую среду.
Для городского транспорта «от двери до двери» означает, что для любого городского пассажира исключаются пересадки и пешие переходы на другие виды транспорта, при полном отсутствии пресловутых «пробок» и практически абсолютной безопасности движения, а для воздушного транспорта не нужно тратить несколько часов, чтобы добраться до аэропорта и полировать лавку в зале ожидания. Пассажирский самолет будущего должен подниматься, и садится вертикально, подобно вертолету, при этом скорость его полета должна быть сохранена. Более того, он должен обладать гиперзвуковыми скоростями и иметь возможность выхода в космос для осуществления штатных перелетов пассажиров в безвоздушном пространстве. Вольно говоря, посадочной площадкой для него может стать хоть плоская крыша дома, или любая другая поверхность типа футбольного поля. Это означает, что такой самолет может сесть по «требованию» практически в любой точке Земной тверди, тем самым устраняется дикая перегрузка современных аэропортов, уменьшается их размеры, соизмеримые с территорией малых государств, устраняются потери общественного времени при наземной перевозке авиапассажиров.
Кадр 53. Лектор Самолет полярной авиации Ан-72 короткого взлета Эти проблемы возникли в начале 60-х в послевоенное время, когда авиационная промышленность, накачав мускулы на военных заказах, перешла к производству гражданских авиалайнеров с большой пассажировместимостью, а для тяжелых самолетов, имеющую посадочную скорость, соизмеримую с полетной скоростью истребителей времен Второй мировой войны, требуется взлетно-посадочная полоса большой длинны. С гигантскими размерами аэропортов, связано увеличение времени наземной подвозки пассажиров к ним, что снижает среднюю скорость передвижения, за частую делая более выгодным поездку на скоростном наземном транспорте непосредственно между центрами городов. Полвека эксплуатации воздушных лайнеров с обычным взлетом только усугубило эти проблемы, а самолеты вертикального взлета, несмотря на поставленную задачу одновременно с началом эксплуатации тяжелых лайнеров до сих пор не вышли из стадии размышлений авиаконструкторов. Дело не только в низкой энерговооруженности известных силовых установок и систем вертикальной тяги, но они также не отвечают требованиям безопасности и экологии. Надо сказать, что кроме самолетов с обычным взлетом и посадкой (СОВП) и самолетов с вертикальным взлетом (СВВП) существуют еще самолеты с коротким взлетом и посадкой (СКВП), например, самолеты полярной авиации и МЧС Ан-72 и Ан-74, начальные технические требования к которым были разработаны под руководством юбиляра. Тогда же вышла из печати его книга «Проблемы короткого взлета..Надо сказать, что кроме самолетов с обычным взлетом и посадкой (СОВП) и самолетов с вертикальным взлетом (СВВП) существуют еще самолеты с коротким взлетом и посадкой (СКВП), например, самолеты полярной авиации и МЧС Ан- 72 и Ан-74, начальные технические требования к которым были разработаны под руководством юбиляра. Тогда же вышла из печати его книга «Проблемы короткого взлета самолета», определившая дальнейшее развитие данного направления. Самолет короткого взлета Ан-72, был удостоен высшей государственной награды Ленинской премии.
Кадр 55. (Вопрос из зала, с одновременной демонстрацией эффекта присутствия зрителей): «Почему же, возникает вопрос, наши ученые и конструкторы делали самолет короткого взлета, а не пошли дальше и не сделали СВВП?»
Каментатор.
Да потому, что они работают по «Норм летной годности», которые чтятся более свято, чем «уголовный кодекс», так как, - говорят авиационные специалисты, - каждая строка в них написана кровью, а по этим «Нормам», пассажирские самолеты вертикального взлета и посадки не могут быть выполнены из за требования «по отказу одного двигателя». Поэтому им требуется для взлета и посадки площадка радиусом 3-4 длины фюзеляжа. А это, в свою очередь, дает возможность предложить создание принципиально нового пассажирского самолета квазивертикального взлета и посадки (СКВВ), который находится в промежутке между вертикальным и коротким взлетом, так как приставка «квази» означает почти. Иными словами, если самолет, стоя на месте, оторвался от земли на несколько сантиметров, он уже должен считается СВВП, но если при этом он продолжает короткий разбег, на воздушной подушке не касаясь земли то его можно называть специальным теремном СКВВ.
Это не просто замена одного термина другим: такая концепция, которую ввел в теорию самолетостроения Игорь Николаевич, определяет принципиально новый тип летательного аппарата вертикального взлета, который, как и отмеченный в «Древе летания» класическийвихрелет,так же относится к классу вихрелетов. Это требует установки на обычный самолет дополнительной силовой установки (ДСУ), кратковременно создающей вертикальную тягу почти («квази») равную весу самолета. В этом случае под самолетом фактически создается воздушная подушка, на которой он квазивзлетает, фактически оставаясь СВВП так как это качество сохраняется, взлетел ли самолет на 10 метров или на 10 милли
Кадр 54. Лектор.
СКВВ имеет облик, отличный от обычного самолета. Поскольку ДСУ включает в себя гипермаховик, такой вихрелет может управляется при помощи внутренней системы управления ВСУ и ему не нужен длинный хвост для аэродинамических рулей; сохраняются только кили по бокам крыла, что так же повышает его подъемную силу. Корпус СКВВ имеет большой объем, что удобно для установки грузов и свободного размещения авиапассажиров. ДСУ, встроенное в нижнюю часть корпуса, могут, как дополнительные крылья, раскрываться при взлете и посадке. Они состоят из
разрабатываемых в НТЦ «Взлет» вихревых подъемно-тяговых систем (ВПТС) и силовых гипермахавиков.
На взлетно-посадочных режимах вертикальные вихри ВПТС преобразуются в систему горизонтальных вихрей, по которым, взлетая или садясь «катится» СКВВ. Особое внимание здесь следует уделить вихревым подъемно-тяговым системам (ВПТС), расположенным как видно из рисунка, в нижней части фюзеляжа.
Кадр 55. Комментатор.
Винт НЕЖ (“идеальный винт”): 1 - лопасть; 2 - втулка; 3 - комлевая часть, выполненная для реального использования; 4 - теоретическая форма комля; 5 - нерабочая законцовка. На врезке показано использование теоретической формы винта НЕЖ для практического применения на самодельном жироплане (автожире) “Картеркоптер” (США). Широкая как лопата комлевая часть ничего, кроме лишнего профильного сопротивления и лопастного шума не дает, поэтому в реальных конструкциях, в частности, вертолетных несущих винтов, эту часть лопасти просто оголяют.
. Теоретической основой (ВПТС) является вихревых теориях крыла и винта «отца русской авиации» Н.Е. Жуковского, который, как было рассмотрено в «Древе летания», сформулировал принцип «идеального винта» (винта НЕЖ), у которого, циркуляция скорости равномерна вдоль лопасти. Ученики Н.Е. Жуковского в многочисленных исследованиях 30-х годов безрезультатно пытались применить исключительные свойства данного винта для реальных конструкций. Игорь Николаевич, нашел практическую возможность, реализации этой теоретической модели для несущего винта, путем замены длинных вертолетных лопастей комплексом несущих винтов с более мелкими самолетными лопастями. Благодаря простате и жесткости последних, стало возможным обеспечить их работу в кольце и по сосной схеме, что, по мимо закрытия не рабочих частей ометаемой площади несущего винта, позволяет существенно повысить тягу, снимаемую с этой площади, либо, при прочих равных условиях, уменьшить ее диаметр.
Кадр. 56
Комплекс вихревых систем, эквивалентный винту НЕЖ
Сравнение эквивалентных ометаемых площадей: I - рабочая область изолированного несущего винта (НВ); II - эквивалентная ометаемая площадь комплекса систем одиночный “винт в кольце”; III - эквивалентная ометаемая площадь комплекса соосных систем “винт в кольце”. IV - нерабочая комлевая часть НВ; V - нерабочая концевая часть НВ. Обозначения: D - диаметр исходного несущего изолированного винта: Dкм, Dкн - диаметры неработающих областей НВ, соответственно, комлевого и концевого: Di, DJ,- варианты эквивалентных ометаемых площадей, заменяющих ометаемую площадь исходного винта.
Получилось совершенно новое подъемное устройство, в котором «винты в кольце» могут быть заменены вихревыми устройствами, конструкция которых не имеет вращающихся частей, а масса минимальна и технология проста. Тяга в этой системе создаётся без вращения лопастей и, как у «идеального винта» Жуковского, практически равномерно распределена по рабочей поверхности. В НТЦ «Взлет» под руководством Игоря Николаевича разработаны идеи «распределённого», «предельного» и «запредельного» винтов, которые последовательно имеют более высокие тяговые эффективности чем обычный вертолетный винт. «Винт» тоже нужно взять в кавычки, поскольку как такового, его нет, - это совершенно новая система тяги, принципиально отличная от современных авиационных систем.
Вертикально взлетающие летательные аппараты, построенные на основе вихревой системы, можно отнести к принципиально новому классу вихрелётов, классический вариант которого будет рассмотрен ниже. Именно их, как и рассмотренные выше ионолети инокрафт можно отождествить со сказочными коврами-самолетами.
Первые вертолеты были созданы русскими инженерами: 1. натурный макет одновинтового вертолета Б.Н. Юрьева (1912г); 2. опытный образец геликоптера И. Сикорского (1939г.). первый промышленный образец геликоптера Сикорского был поднят им в воздух в1943году;
Первые вертолеты были созданы русскими инженерами: 1. натурный макет одновинтового вертолета Б.Н. Юрьева (1912г); 2. опытный образец гелекоптера И. Секорского (1939г.). первый промышленный образец геликоптера Секорского был поднят им в воздух в 1943году;
Лектор.
В виду того, что вихрелеты являются наиболее сложными летательными аппаратами современности, для понимания их необходимости, рассмотрим первоначальные проекты вертикально взлетающих атмосферных, как их называли на заре развития авиации, «летунов». Речь пойдет о первых вертолетах, впервые созданных в Америке
Вообще говоря, в Америке идея вертолёта называют «русской идеей»: её развивали выходцы из России Сикорский, Северский, Пясецкий, Степневски … Как было уже сказано в «Древе летания», впервые идею вертолета с механическим отбрасыванием воздушного потока жесткими винтами, предложил М.В. Ломоносов, построивший действующую модель «аэродромической» машинки с пружинным приводом. В дореволюционной России первый одновинтовой вертолёт, запатентовал «Студент Императорского технического училища Б.Н. Юрьев. Согласно патенту, он «изобрел геликоптер, т.е. вертикальный винт для аэроплана. Этот винт дает возможность подняться с места и оставаться на какой угодно высоте. … Одновинтовой геликоптер, отличающийся тем, что момент вращения, произведенный подъемным винтом, уничтожается моментом сил двух малых винтов, действующих на концах некоторого плеча, перпендикулярного к оси большого винта» ( 1910 год). В этом же году был построен аналогичный макет, Сикорского, натурный макет вертолета Юрьева был построен 1912 году. В 1939 г., после ряда построенных самолетов и макетов вертолетов, Сикорский «представил широкой публике свой первый одновинтовой геликоптер с автоматом перекоса». Эта модель построена в соответствии с макетам вертолета Б.Н. Юрьева 1910 года. Об идентичности макетных конструкций Юрьева и Сикорского говорит тот факт, что Сикорский назвал свой вертолет так же, как Юрьев в потенте – геликоптером, что означает «вертикальный винт для аэроплана). В 1943 году Сикорский выпустил первый серийный вертолет, получивший в дальнейшем широкое распространение.
Таким образом, в 1939 году русские инженеры вывели Америку в лидеры вертолетостроения, хотя, если быть честным то первые советские автожиры КАСКР-1 и КАСКР-2, применялись уже в первые дни Отечественной войны в 1941 году для разведки, связи и мелких транспортных нужд. Автожир можно назвать предшественником вертолета, так как он отличается от последнего тем, что его несущий винт приводится во вращение не специальным двигателем, а набегающим потоком воздуха, создаваемого самолетным винтом и потому еще он с более полным правом может именоваться геликоптером, - так же, как назвали свое детище Юрьев и Сикорский, или «вертикальным винтом для аэроплана», буквально, «солнечным крылом».
Первый советский вертолет Ми-1 сел на футбольное поле стадиона «Динамо» в конце сороковых годов с приветствием и цветами победившей команде армейцев. Это был еще и сейчас летающий старенький, слабенький и маленький вертолетик еще не главного конструктора М. Миля, но тогда он казался прорывом в авиации с родни хорошо отрепетированному высказыванию астронавта Олдрина на луне: «Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества». С тех пор отечественная промышленность сделала несколько «скачков», выпустив небольшое количество вертолетов, но видимо это были не эпохальные скачки, потому что сами вертолетостроители пожаловались президенту Путину недавно посетившему ростовский вертолетный завод, на бедность ассортимента выпускаемой продукции, на что получили ехидный ответ: «Мы вовремя выделяем из федерального бюджета средства на ваши цели», а то, - надо понимать, что если вы не делаете новые изделия, это ваши проблемы ….Это не совсем так, потому что дела с вертикальным взлетом продвигаются очень туго из-за отсутствия здоровых идей; на Западе положение не лучше – недавнее увеличение КПД несущего винта вертолета подается там как выдающееся достижение.
С другой стороны, как написано в резюме журнала «Безопасность движения» № 6 2013г.: «Если в Америке бывший русский подданный Игорь Сикорский - «отец вертолётов», то у нас теперь есть истинно русский Игорь, который может быть назван «отцом вихрелетов». Ценно здесь то, что развитие вертикального взлёта на новых принципах снова принадлежит России!». Одна из работ по аэродинамике вертолета, с которой сейчас работает НТЦ «Взлет» по предложению И.Н. Колпакчиева касается создания идеального несущего винта, а точнее, новой системы вертикальной тяги, то есть речь идет о замене жесткого несущего винта системой вихревой тяги, рассказом о которой мы сейчас и перейдем.
Кадр 58. Комментатор.
Но прежде чем мы перейдем к рассказу о новой системе вертикального взлета, оценим недостатки несущего винта вертолета.
Он состоит из массивной втулки с несколькими трехшарнирными «рукавами» по числу лопастей, которые жестко крепятся к ним. Шарниры «рукавов» позволяют лопасти в ограниченных пределах колебаться в трех плоскостях. Эти колебания происходят дважды за один оборот лопасти, и потому она является одной из самых напряженных силовых конструкций. Однако, к слову надо сказать, что при расчете прочности лопасти, прочность материала, из которого она изготовлена, уменьшается в 10 раз по сравнению с его максимальной прочностью, а изготовление вертолетной лопасти из композитных материалов делают ее безресурссной, то есть никогда не ломающейся, но зато увеличивающий ее вес по сравнению с обычным авиационным расчетом на прочность. К чему это приводит, говорит такой курьезный случай. Некий дореволюционный академик, рассчитывая кровлю вокзала в Риге, так занизил, с целью надежности и перестраховки, расчетную прочность строительной стали, из которой она делалась, что эта крыша рухнула под собственной тяжестью. В авиации мы сейчас более аккуратны в расчетах, но все же вертолетный винт – это явно перетяжеленная конструкция. Положение усугубляется тем, что шарниры втулки, выполненные из хорошо организованной стали, так же переразмечены по весу.
Несущий винт вертолета относится к низкооборотным агрегатам, что увеличивает крутящий момент и, следовательно, габариты и вес главного редуктора, приводящего его во вращение, а, отмеченные в патенте Юрьева «момент вращения, произведенный подъемным винтом, уничтожается моментом сил двух малых винтов, действующих на концах некоторого плеча, перпендикулярного к оси большого винта». Последнее представляет собой хотя и необходимую, но вынужденную «нашлепку» на конструкцию, так же увеличивающую ее вес. Не стоит и говорить, что требуется повышение мощности двигателя и веса основной конструкции, что бы поднимать эту лишнюю тяжесть. Ситуация от части напоминает ту, о которой сказал в морге патологоанатом, вскрывавший пьяницу – бомжа: «Здесь нужно говорить не от чего он умер, а почему он жил».
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ.