Персональный стратосферный сверхзвуковой летательный аппарат "Небесный скороход"

Кто-нибудь из Вас мечтал о том, чтобы полет куда-нибудь в другой город или страну не сопровождался бы набором дополнительных, досадных, но обязательных процедур, не относящихся непосредственно к самому полету. Список шагов этого квеста включает в себя поездку до аэропорта на такси, автобусе или электричке, висение в очередях на проверку содержимого багажа, регистрацию, досмотры, ожидание в накопителе, посадки в трансферные автобусы, посадки всех пассажиров на борт, движения самолета по рулежным дорожкам, ожидание очереди и разрешения диспетчера на взлет. А по прилету многое из этого повторяется, только в обратной последовательности. В большинстве случаев на все перечисленное уходит больше времени, а сил и нервов всегда больше, чем на сам перелет. К слову, по этой причине "Сапсан" конкурирует с перелетом из Петербурга в Москву.

Только представьте, а как было бы здорово, если бы автомобили летали, летали и далеко, и быстро. И они уже начали летать, правда, пока не далеко, и не быстро, но дорогу осилит идущий. В настоящее время создаётся множество прототипов и масштабных моделей легких аппаратов с вертикальной взлетом и посадкой и крейсерским горизонтальным полетом по самолетной схеме (на крыльях). И некоторые проекты уже находятся в стадии реализации.

Появление такого малого персонального магистрального летательного аппарата выставит современные авиалайнеры тем, чем сегодня являются рейсовые автобусы по отношению к широко распространённому персональному наземному виду транспорта: легковым автомобилям и мотоциклам. Как же это изменит нашу жизнь, сначала жизнь богатых конечно же, но с постепенным расширением доступности данного вида транспорта, ровно также, как это было на заре появление автомобилей.

Но к сожалению, в угоду модной сегодня темы отхода от использования ископаемого топлива и электрификации транспортных средств, почти все такие проекты подразумевают использование электрических аккумуляторов, что автоматически закрывает перелеты на длинные дистанции таким аппаратам, поскольку запас энергии в аккумуляторах просто не достаточен для этого. Верно и то, что постоянно ведутся исследовательские работы по увеличению как удельной ёмкости, так и удельной мощности аккумуляторов, но кардинального прорыва пока нет, и не предвидится. И ещё раз к сожалению, у аккумуляторов одно исключает другое. А аппарату требуется и высокая удельная мощность, и высокая удельная ёмкость. Особенно удельная ёмкость является критической для нашего летательного аппарата.

Удельно по массе углеводородное топливо содержит примерно от 30 до 50 раз больше тепловой энергии, чем лучшие образцы аккумуляторных батарей содержат "рафинированной" электрической. Даже с учетом относительно низкого КПД преобразования тепловой энергии углеводородного топлива в электрическую, тем не менее последнее в разы более энергоемкое, чем аккумуляторные батареи.

С другой стороны, описываемый малый аппарат обязательно должен располагать четырьмя независимыми движителями, что позволит ему летать в режиме квадрокоптера с изначально заданной возможностью вертикального взлета и посадки, без которой условия эксплуатации аппарата будут сильно сокращены из-за необходимости использования ВПП. И для этой цели установка четырех малых TРД или малых ДВС не выгодна по причине очень низкой топливной эффективности малых двигателей сгорания и низкой удельной по массе их мощности. В этом смысле действительно высокой эффективностью по приведённым критериям обладают электродвигатели на неодимовых магнитах, что приводят в движение винты. Это обстоятельство предопределяет единственно возможную конфигурацию энергетической установки для таких малых, но магистрального предназначения, летательных аппаратов, что включает в себя единственный топливо эффективный двигатель сгорания (ДВС или ГТД), вращающий генератор переменного тока, что в свою очередь снабжает электроэнергией четыре тяговых электродвигателя.

Так, при проектной полной взлётной массе летательного аппарата 1000 кг, 200кг из них приходится на энергетическую установку мощностью до 600кВт для преобразования тепловой энергии углеводородного топлива в электроэнергию и до 150 кг (в среднем 75кг) приходится на запас углеводородного топлива. Альтернативная и эквивалентная по критерию энергоёмкости масса лучших аккумуляторных батарей составляла бы около 1000 кг, что, как Вы понимаете, исключает возможность для такого летательного аппарата подняться в воздух.

По предварительным расчетам возможны два варианта персонального летального аппарата: дозвуковой с крейсерской скоростью до 1000 км/ч (0.85М) на высоте 27км с дальностью полета до 10000 км, и сверхзвуковой до 1000 м/с (3.3М) на высоте до 29 км и дальностью полета до 6000км.