ПРОДОЛЖЕНИЕ
Кадр 59 Лектор.
Но это еще не все. Рассмотрим аэродинамику этого геликоптера – «солнечного крыла» пришедшего к нам из столетней глубины. Подъемная сила каждого сечения лопасти создается действующей на нее скоростью воздуха в плоскости вращения. Поскольку эти сечения отстоят от центра вращения на разном расстоянии по длине лопасти, то скорость обтекания корневых сечений настолько мала, что конструкторы просто оголяют ее на 1/3 длины. С другой стороны, происходит перетекание воздуха с концевых сечений и по этому, как видно из рисунка, эта часть лопасти так же не создает подъемной силы, то есть
Рнисунок несущего и модернизированного вертолетного винта.
почти половина лопасти, не смотря на ее устрашающие размеры, попросту не работает.
Теперь проделаем такой «фокус»: заменим площадь, покрываемую несущим винтом, системой малых винтов, например, числом семи, что очень удобно, так как эта система покрывает и неработающие части основного винта. По существу «малые винты являются самолетными, жесткими и более простыми, следовательно, в сумме они будут иметь меньший вес, чем исходный вертолетный винт. Известно, что «винт в кольце» более эффективен: его тяга увеличивается более чем в полтора раза по сравнению со свободным винтом. Такой заменой можно соответствующее число раз уменьшить площадь, ометаемую несущим винтом. Но это еще не все. Жесткие «винты в кольце» можно выполнить соосными, то есть вращающимися в противоположные стороны на одной оси в едином «кольце», что еще дополнительно увеличивает тягу этой системы, правда, не в желаемые два раза, а, с учетом взаимовлияния всего лишь в 1,67 раза, что позволяет дополнительно уменьшить число (малых) систем по сравнению с исходным несущим винтом. Не углубляясь в конструктивные изыски, самолетные винты, требующие своих редукторов и механических трансмиссий, можно заменить вихревыми системами, не только более эффективными по тяге, но и работающих от простых трубопроводов, что облегчает их компоновку на летательном аппарате. Таким образом, в результате этих преобразований мы получаем вихревую подъемную систему более компактную и легкую по сравнению с несущим винтом.
Здесь самое время разъяснить, что собой представляет предложенный Н.Е. Жуковским идеальный воздушный винт, получивший по имени автора название «Винт НЕЖ». Это такой винт, который создает равную тягу на всех сечении лопасти. Поскольку, как мы знаем, скорости воздуха различны на всех сечениях лопасть несущего винта, т равное и постоянная тяга может быть получена за счет изменения хорды – ширины сечения винта. В результате получается форма лопасти, показанная на рисунке: она состоит из двух гипербол в корневом сечении и сходит на-нет на конце лопасти. Безобразные гиперболы, как мы уже знаем, конструктивно удаляются при проектировании, образуя «дырку» для обратного тока воздуха, что уменьшает тягу винта, а концевая часть лопасти закругляется, несколько не увеличиваяего тягу. Наоборот, дробление большой ометаемой площади на мелкие «площадки систем «винт в кольце», а в дальнейшем вихревой системы позволяет включить указанные неработающие площади исходного винта в соз
Кадр 60 Комментатор.
Схема образования «идеального», «максимального» и»
«запредельного» воздушного винтв: I-Принципиальная схема “ковровой” подъемной системы. II - Примерная эпюра распределения индуктивной скорости по рабочей площади комплекса вихревых систем “предельного” винта.ВЗЛ
.Неравномерность скорости обтекания вращающейся лопасти образует переменную тягу, эпюра которой показана на следующем рисунке: на концах вращающейся лопасти она равна 0 и принята максимальной в сечении 0,7.
<
Кадр 61 Лектор
Рисунок создания поля «ковер-самолет» путем модификации неравномерной тяги жесткого несущего винта более мягким и относительно равномерным распределением тяги вихревых систем
Если теперь мы, с помощью малых вихревых систем построим эпюру тяги равномерной, как у «идеального» винта 1, то получим реальное отображение этого теоретического построения «винта НЕЖ». Эту же эпюру можно построить так, что она будет проходить параллельно оси Х через точку максимума тяги реального винта 2 – это и будит «максимальное» распределение тяги. В этом случае, ометаемая площадь исходного несущего винта будет полностью покрыта близкими к максимальным значениям тяги «систем «винт в кольце» и такая аэродинамическая схема создания вертикальной тяги с большой вариацией его максимального значения, которое возможно будет названа системой «ковер- самолет» или, если хотите, по инициалам автора «винтом ИНК». Не раскрывая всех секретов этой замечательной конструкции, требующей дополнительного патентования, можно сказать, что при дальнейшей разработке у нее есть предпосылки для отказа от углеводородного топлива, поскольку ковровая система может работать на энергии окружающей среды.
Мы не делаем этого по тому, что в результате дальнейших конструктивных построений, можно заменить жесткие воздушные винты вихревыми системами с более высокой тяговой эффективностью, установив по центру аналогичную тяговую систему, получив при этом эпюру 3. с «горбом» по середине, что, и будет эпюрой «запредельной» тяги винта. Следует повторить, что «винт» здесь назван условно, так как мы получаем вихревую подъемнотяговую систему ВПТС. Эта система оналогична системе Ионолета, о которой говорилось выше.
Он не был создан по независящим от юбиляра причинам, однако послужил хорошей тренировочной базой для формирования распределенных вихревых систем, в частности летательного аппарата принципиально нового типа, названного в «Древе летания» вихрелетом. В данном случае такой летательный аппарат, который может быть назван классическим вихрелетом, получается путем глубокой модификации современного одновинтового вертолета, заключающейсяв том, что он существенно облегчен, за сечет устранения лопастей несущего винта, его центральной втулки со стальными рукавами шарнирами и сложной системой управления автоматом перекоса, главного редуктора, хвостовой балки с компенсирующим винтом с соответствующими редукторами и трансмиссией. Как говорится, «покойник скорее жив, чем мертв».
Как видно из рисунка, вихрелет имеет несколько вихревых подъемно-тяговых систем малого диаметра в закрытом исполнении, что исключает мучающие вертолет вибрации и делает безопасным его эксплуатацию среди людей, в городе, лесу, горах.
Но самое главное, - все это позволяет в 1,5 раза увеличить его грузоподъемность, повышает надежность и комфортность в полете и доводит его крейсерскую скорость до уровня БМС – ближнего магистрального самолета типа Ту – 134. и того же СуперДжета 100, но в отличие от них обладает вертикальным взлетом и висением, то есть может эксплуатироваться без аэродромно. Напомню, что БМС эксплуатируется на расстоянии до 800 км, а на этой дальности находятся города, из которых летает до 80 % всех авиапассажиров. Поскольку классический вихрелет примерно в два раза экономичнее БМС, его внедрение улучшает экономику воздушных перевозок примерно в !,5 раза по сравнению с существующими пассажирскими самолетами.
Кадр 62 Комментатор.
Я благодарен нашему лектору за сделанный анонс о появлении в России совершенно новой транспортной техники. Упомянутый самолет квазивертикального взлета (СКВВ), совершенно правильно названный, вихрелетом, поскольку самые критичные для него режимы – взлет и посадка осуществляется по вихревой технологии. Такое выполнение этих режимов полета делает (СКВВ) практически абсолютно безкатастрофичным, так как, в случаи возникновения в полете аварийной ситуации, например, остановки маршевого двигателя или встречи с ураганным фронтом воздуха, он может тут же сесть на любую удобную площадку, откуда сейчас, после неминуемой катастрофы, вывозят куски искореженного металла. Таким образом, дополнительная силовая установка ДСУ выполняет в СКВВ роль «динамического парашюта», исключающего его жесткий контакт с землей. Нечего и говорить, что такое уникальное свойство (СКВВ) дает возможность эксплуатации с малых площадок, в идеале – в черте города. Это свойство решает проблему перегруженности современных аэропортов, поскольку данные аппараты – самые массовые в будущей системе Интертранс
Кадр 63. Лектор.
.Компоновочная схема аэрокосмического модуля (АКМ) «Взлет». Основные обозначения: 1, 4, 19, 27 - теплообменники; 2, 26 - гипермаховики; 3, 10, 23, - воздухозаборники; 5- кабина пилотов; 6-лифт; 7-грузовой отсек; 9- положение конвертируемого двигателя (АКД при торможении в космосе; 12,24,28 - водяной бак; 15, 31-секции-вихревых подъемно-тяговых систем (ВПТС); 17, 18 шасси; 21-корпус АКМ; 22-тамбур и стыковочный люк; 25 - гелиоэлектрические парогенераторы.
Авиационно – космический модуль АКМ, который по принятой традиции может быть назван космолетом, это тяжелый космический корабль многоразового использования, замыкающий на сегодня серию разрабатываемых НТЦ «Взлет» вихрелетов. Этот вихрелет, как мы уже отмечали, предназначен для гиперзвуковых и космических полетов при глобальном облете Земного шара. В этом случае, при полете, скажем, из Нью-Йорка в Москву, вихрелету не нужно «пилить» десять часов на высоте десять тысяч метров, а за двенадцать - пятнадцать минут «проколов» атмосферу, выйти в открытый космос, а оттуда «пикируй» уже на Москву, Анкару или Токио, да куда кому надобно, приземлится можно практически в лбом месте земной тверди. Продолжительность полета в этом случае занимает один – два часа, что соответствует указанному выше времени контакта «человека с человеком» в системе Интертранс, а возможность легкой стыковки в космосе с себе подобными, неограниченно расширяет географию посадки этого необычного летательного аппарата. Его так же можно отнести к вихрелетам, так как его взлетает и посадка производятся по вихревой технологии СКВВ, то есть в отличие от современных космических ракет, он может эксплуатироваться без аэродрома на небольших площадках в близи и даже внутри городов. Космолет выполнен в виде двухоболочковой конструкции: внешней, негерметизированной удобообтекаемой для полетов в атмосфере, и герметического кессона внутри, защищающего пространство внутри его, от космического вакуума. Для взлета и посадки космолета по – самолетному, то есть при горизонтальном положении корпуса, внешняя оболочка снабжена системой «ковровой тяги» ВПТС. В его силовой установке используются мощные гипермховики, размещенные в углах треугольного корпуса. Авиционно-космические двигатели (АКД), по существу, электро-водяные, позволяют в зависимости от режима полета, плавно регулировать скорость истечения струи пара, который, как мы уже знаем, является основной движущей силой любого реактивного двигателя. Установка АКД на поворотной платформе обеспечивает использование их тяги для торможения без принятого на сегодня переворота спускаемого аппарата на 180 0 и противоположной манипуляции при посадке.
.Кадр. 64 Комментатор.
Авиационно- космический модуль АКМ и его стыковка в космосе.
Авиционно-космический модуль АКМ и его стыковки в космосе
В отличие от современных «сеъдеющих самих себя космических ракет, данный космолет возвращается на землю в той же конфигурации, что и при взлете, при этом, - что особенно важно! - его агрегаты настроены таким образом, что при посадке, за счет энергии, рекуперируемой при спуске, космолет снова готов к взлету. Фактически АКМ представляет собой рекуперационный агрегат, требующий при длительной эксплуатации только одной начальной заправки электроэнергией. Это есть тяжелая космическая техника, для магистралей изображенного ранее манипуляций с космическими станциями и транспортными модулями, легкость стыковки космолетов друг с другом дает возможность ответвляется от генеральных трасс к городам и участкам Земли, расположенным в стороне от магистралей.
Кадр 65.
Лектор.
Транспортные возможности Авиционно-космического модуля, или космолета, так и гиперзвукового самолета представляют особую страницу в будущей истории авиации, а аббревиатура АКД может стать такой же привычной, как современные ТРД – турбореактивные двигатели. Здесь же важно сказать, что свою двойственность АКМ приобретает тем, что имеет на борту источник неограниченно большого количества электрической энергии определяемой, в общем случае гипермахавиками – мощнейшими наследниками обычного стального маховика. В то же время, последний, по логике развития транспортных силовых установок, являются прямым продолжателем энергетических свойств нефти, ибо, мы не откроем большого секрета, если скажем, что все автомобили, да и большинство других транспортных средств, исключая электрические по проводам, как трамвай, троллейбус, ме6тро и электричка ездят по всему миру на накопителе энергии, чем в сущности, является нефть. Этот углеводород является бесценным подарком, в течение миллионов лет сохраненной нам природой. Не смотря на ее широкое использование, ученые до сих пор гадают, как она произошла; поскольку это самое стерильное ископаемое имеет структуру, сродни органической жизни, в частности, у нее 27 жизненно важных, не заменимых аминокислот расположенных, правда, не в том порядке, как в живом организме.
Одна из гипотез образования нефти состоит в том, что она является отходами при образования молекул жизни. Из этого делается вывод, что нефть является своеобразными часами, отмеряющими жизнь на земле; кончится она – кончится и жизнь, подобно существованию сказочного Кощея Бессмертного зависящего от кончика иголки в утином яйце … Для того, чтобы исключить столь вульгарный вывод, мы должны сохранить нефть как можно дольше, в противном случае, в шутку можно сказать, что «конец света» для органической жизни, то есть для нас с вами наступит, согласно «научным» прогнозам через 40-50 лет.
Подобно тому, как современный автомобильный транспорт работает на едином источнике энергии – углеводородах, транспорт будущего по логике вещей, так же должен работать на едином источнике энергии – электричестве. Именно по этому, когда, после Шестидневной войны 1987 года, выяснилась ограниченность нефтяных запасов Земли, начались интенсивные исследования по альтернативным накопителей энергии – электрическим аккумуляторам и маховикам. Последние даже более выгодны, так как позволяют рекуперировать (восстанавливать) затраченную на движение энергию, то есть по существу работать «вечно» Поэтому, в первом приближении, одним из основных свойств маховика, используемого в качестве транспортной силовой установки, является возможность восстановления (рекуперации) его энергии при движении с горки и торможении.
Кадр 66. Комментатор.
Стальной маховик является простейшим. Его разрушительную силу хорошо знали наши предки. «Такъ великъ запасъ энергiи, прiобретенной колесомъ, что почти пудовыя глыбы съ необоримой силы летятъ въ воздухъ, разрушая машину и всю установку, пробиваютъ стены, разламываютъ крышу и следуют дальше, побеждая все препятствiя, служащiя преградой ихъ», - читаем в столетней давности энциклопедии «Промышленность и техника» (С.-Пб., 1896 год)
Ужас! … Хорошо еще, что это только о стальном дисковом маховике.
Маховик известен каждому автолюбителю; он сглаживает пульсации сил, действующих на коленчатый вал, и поэтому мотор создает практически равномерный крутящий момент. Маховик, показанный на рисунке, - это самостоятельный силовой агрегат, рабочий диск которого заключен в вавкумированный корпус и имеет общую ось с обратимым электромотором-генератором для накопления кинетической энергии. При установке такого агрегата вместо автомобильного мотора, при торможении колес автомобиля ходовые электромоторы-генераторы отдают электроэнергию в общую сеть, происходит рекуперация, то есть энергия через генератор-электромотор возвращается в маховик. Если бы не реальные механические потери в такой системе, этот процесс теоретически может повторятся множество раз, что во столько же раз увеличивает запас энергии в маховике. В этом смысле, маховик является более эффективным накопителем, чем нефть, в которой энергия накапливается миллионы лет, а сжигается однократно.
Интерес к маховикам, как уже говорилось, возник после Шестидневной войны 1967 года, когда в результате агрессии Израиля против Египта был перекрыт Суэцкий канал, и Европа лишилась дешевой арабской нефти. Тогда, наряду с поисками эффективных аккумуляторов электрической энергии для электромобилей, десятки исследователей в разных странах кинулись изучать возможности повышения эффективности маховиков.
Кадр 67. Лектор.
Дело здесь в том, что обычный стальной маховик накапливает незначительное количество энергии, достаточное лишь для проезда одной остановки общественного транспорта, как это было у швейцарского Гиробуса в середине прошлого века. Исследования резко усилились после того, как д-р Робинхорст запатентовал и построил маховик из композитного материала, назвав его супермаховиком, вследствие более высокой прочности, чем у стали, он теоретически мог накапливать количество энергии, в минимальной степени достаточном для электромобиля.
Композитный материал представляет собой силовые нити из углерода или стеклянного волокна, склеенные полиэфирной или эпоксидной смолой. Такой материал в несколько раз прочнее стали, чем объясняется использование композитов в конструкциях современных дримлайнеров, - в европейском и американсом гигантских самолетах.
Однако свои исключительные прочностные свойства композиты показывают только в статических конструкциях. В супермаховике диск из композитного материала вращается в поле больших центробежных сил, вследствие чего более мягкая смола вытягивается из него и диск разрушается. Это подтвердил Игорю Николаевичу и сам д-р Робинхорст, описав в письме к нему, как он сделал 30-фунтовый маховик «из самых превосходных материалов» и раскрутил его до состояния «Пуф-ф-ф», что в английском языке означает абсолютное разрушение. Таким образом, супермаховик может быть применен для электромабиля лишь теоретически.
Проанализировав прочностные свойства супермаховика, ученые НТЦ «Взлет» под руководством И.Н. Колпакчиева предложили более совершенный вид такого накопительного устройства – гипермаховик, в котором нашли возможность устранить расслоение композита, назвав такой материал квазитвердым.
Кроме того, это устройство имеет ряд оригинальных технических решений, делающих его идеальным накопителем энергии. При определенных условиях прочность гипермаховика на порядок, то есть в 10 раз выше прочности стали. Технология производства этого материала из широко распространенных в природе не дорогих элементов, хорошо освоена в производстве для других целей. Фактически это материал, выполненный на основе нанотехнологий и криогенной техники на явлении так называемой «теплой» сверхпроводимости. В общем, криогенная технология - это не количественное наращивание энергетической мощи, как мы обычно привыкли делать, а, как и рассмотренная ранее рекуперация на транспортных средствах, есть более рациональное использование существующих энергетических ресурсов, которых, если правильно посмотреть на проблему, и без того избыточно много.
Указанные особенности принципиально отличают гипермаховик от супермаховика. Более того, имеющиеся у него технические особенности, позволяют говорить о гипермаховике, как о самостоятельном силовом агрегате. Особо нужно отметить, что предложенный научно-техническим центром «Взлет» гипермаховик отличается по энергоемкости от теоретических возможностей супермаховика, как тот от стального, «простого куска железа. Или, как говорили в старину, «Государь» от «Милостивого Государя».
Кадр 68. Лектор.
Гипермаховик традиционно был предназначен для замены углеводородов нефти в автомобиле, позволяя ему с одной заправки и с учетом рекуперации проезжать до 2000 км. Гипермаховик как универсальное устройство предполагалось применить в МСТС – скоростной модульной транспортной системе для потенциальной замены легковых автомобилей.
Однако, исключительно высокая удельная энергоемкость позволила рассматривать его в качестве силовой установки для ВПТС при взлете и посадке отмеченного выше самолета квазивертикальнлго взлета и вообще «вихрелетов».
Но мы недаром сегодня чествуем юбиляра. Он пошл дальше, предложив идею цилиндрического трансмаховика. Здесь приставка «транс» соответствует, как и при обозначении трансурановых элементов в таблице Менделеева, что таких материалов нет в природных условиях. В трансмаховике твердый маховик существует лишь в начальный момент, а затем под действием центробежных сил разрушается, превращаясь в упорядоченное облако плазмы (смеси атомов и электронов), накапливающее «дьявольское» количество энергии, поэтому в английской транскрипции он называет его «Diaboloflaiyweel» - дьявольскм маховиком. Высочайшая накопительная способность позволяет использовать трансмах для полета космических кораблей.
Кадр 69.
(Вопрос из зала): «Надо понимать, что во «втором дыхании» - новой энергетике – шестой цивилизационной волне большая роль отводится маховикам с большой энергоемкостью. В отличие от малых маховиков, не понятно, как можно удержать колоссальную центробежную силу у больших маховиков. Здесь все как в жизни: «маленькие детки – маленькие бедки, большие детки – большие бедки».
Кадр 70. Лектор.
Ваш вопрос принципиальный и серьезный. Действительно, никто пока не делал больших маховиков, поскольку нет материалов, способных выдержать подобные нагрузки. Но мы не просто так говорим о «технологиях, опережающих время». Здесь применяется «Ноу-Хау», которое решает этот вопрос. По понятным причинам я не могу раскрыть такую технологию, да и не знаю о ней. Могу только сказать Вам для размышлений, что такие устройства можно только с большой натяжкой назвать маховиками, потому что у них нет материальной оси вращения и спиц, соединяющих ось с ободом, да и обод сохраняется таковым только в первые секунды пуска, а дальше он разрушается под действием центробежной силы на отдельные куски, летящие по круговой орбите, а затем, по мере увеличения скорости, превращающиеся в поток ионизированного газа летящей по той же траектории. По существу, мы можем представить такой агрегат, как небольшой синхрофазотрон. И это все, чем я могу ответить на Ваш вопрос.
От трансмаха один шаг к мегомаху, не только запасающего, но и генерирующего большое количество электроэнергии, достаточное для дальних космических полетов. Мегомах это начальная стадия галактической волны цивилизации, на которой Человек неизбежно станет Властелином Вселенной, тем более, что мегомаховики, по некоторым оценкам, решают проблему антигравитации, что естественно, меняет облик и характеристики атмосферной авиации, так и космических аппаратов.
Это требует более серьезного пояснения. Не секрет, что самая распространенная сила во Вселенной – гравитация фактически не изучена, так как физики даже не знают ее природу. Большие надежды возлагались на теорию относительности Альберта Эйнштейна, однако, за столетие ее применения тайна гравитации не была раскрыта.
По последним данным, опирающимися на классическую физику Ньютона, гравитация создается потоком неназванных частиц, которые являются концентрированной энергией. Эта энергия используется всем микромиром при осуществлении внутренних процессов. Иными словами, каждый атом рассматривается как элементарная «машина» для непрерывной работы, которой требуется постоянный подвод энергии. Поскольку все атомы микромира участвуют в этом процессе, гравитация определяется не как отталкивание взаимодействующих масс, а их «приталкивание».
Поскольку поток энергии непрерывен, вводимый в него маховик действует как центробежный насос, «расталкивая» в стороны частицы энергии, в результате чего под маховиком образуется «гравитационная тень» и он теряет в весе, что и называется антигравитацией. Экспериментальные исследования, проведенные, в разных странах показали, что работающие маховики на 4-5 % легче неподвижных. Эти эксперименты проводились только на стальных маховиках, которые в настоящее время единственно действующие. Можно ожидать, что в экспериментах с гипер-транс- и мегамаховиками будут получены существенно более значительные результаты.
Учитывая перспективность такого направления исследований, в Научно-техническом центре «Взлет» продолжались исследования по маховикам гигантской энергоемкости, в то время как в других странах по прежнему раскручивали супермаховик Робенхорста, пока в начале 90-х годов не появился предложенный Игорем Николаевичем Колпакчиевым гипермаховик цилиндрического типа, защищенный отечественными патентами.
На эту конструкцию были получены положительные отзывы четырех научных институтов России, разрабатывающих силовые маховики, а также заключения комиссий Верховного Совета для включения этой работы отдельной строкой в «Основные направления союзных научных и научно-технических программ на 1993 г.». Однако это победное движение новой технологии было остановлено в последний момент на основании анонимного отзыва «некоего не названного эксперта», мнение которого перевесило все предыдущие отзывы и решения. Его главным возражением было, что это «только идея», хотя автор гипермаховика во всех беседах с научными работниками и участниками комиссий Верховного совета, давших на гипермаховик положительные отзывы, не только не скрывал, а наоборот, подчеркивал этим навязну предлагаемой технологии.
Вместе с тем, всяческие мнения об оптимальных маховиках дисковой конструкции постоянно обсуждалась «махокорифеями» и в 60-е, и в 70-е, и в 80-е годы, пока в 90-е в Америке не появилось сообщение о цилиндрическом гипермаховике.Н. Колпакчиева.