Новый беспилотник морского базирования Discolet.ru

Вариант применения боевого беспилотного летательного аппарата «Discolet.ru» на авианосце

Рубрика: Галерея, Новости, Разработки | Оставить комментарий

Внешний облик нового боевого беспилотника Discolet.ru

Хотим поделиться с вами обликом нового боевого беспилотника, разработанного нашей командой. Все остальные данные и параметры являются засекреченными, поддерживаемые патентами и ноу-хау.

Аппарат способен вертикально взлетать и садиться с небольших вертолетных площадок и палубы корабля, а также выполнять боевые задачи на самолетном радиусе со сверхзвуковыми скоростями полета.

Возможна гражданская компоновка такого рода аппаратов для выполнения задач наблюдения и транспортировки.

Рубрика: Галерея, Новости, Разработки | Оставить комментарий

Simicon Aircraft

В нашем проекте в свое время это было запатентовано. А тут на просторах интернета обнаружил интересную вещь, что оказывается норвежская компания Simicon Aircraft http://simicon.no занимается подобной схемой.

http://www.gizmag.com/go/1571/picture/1400/

http://www.gizmag.com/go/1571/

 

Рубрика: Новости | Оставить комментарий

Космонавтика

В этот черный период нашей космонавтики, особенно переживая за ее судьбу, предлагаем то, что мы держали как НОУ-ХАУ.

Считаем, что первую ступень можно снабдить дисковым крылом, на котором она способна вернуться к старту и мягко приземлиться.

В случае возникновения внештатной ситуации до отстыковки первой ступени на этом диске может возвратиться вся ракета (существует мнение, что несущий винт может поднять не более 50-60 тонн, но это не относится к дисковому крылу).

Если уж спасать первую ступень, то в первую очередь необходимо на дисковом крыле отработать приземление в заданную точку (или приводнение) спускаемых аппаратов, которые мы до сих пор спасаем на парашютах по воле ветра.

Система посадки на дисковом крыле разработана нами детально.

Рубрика: Новости | Метки: , | Оставить комментарий

А вот теперь и китайцы замахнулись на дисколет!

Китайский Avicopter Platypus… Слизали один к одному разработку Boeing-DARPA Diskrotor… Который в свою очередь появился в след за нашим дисколетом…

Avicopter Platypus

Рубрика: Новости | Оставить комментарий

О нас пишут…

Книга

Просится в полет дисколет

…Первое, что бросается в глаза, когда смотришь на модель этого удивительного летательного аппарата, — дискообразное крыло-ротор, возвышающееся над фюзеляжем. Оно-то и определило название новой машины — турбодисколет.

Вообще-то идея эта не новая. Первые аэропланы с дискообразным крылом наши соотечественники начали создавать еще в начале прошлого века. Так, самый-самый первый «сфероплан» русский изобретатель А. Г. Уфимцев предложил еще в 1909 году. Пик «моды» на аппараты такого рода пришелся у нас на 1930-е годы, а потом постепенно сошел на нет — аппараты оказались весьма неустойчивы в полете, особенно на взлете и посадке.

Вторая волна интереса к дисколетам наблюдалась в Германии времен Третьего рейха. Немецкие изобретатели подошли к проблеме с другой стороны и стали создавать своего рода «летающие тарелки», которые по своей конструкции были, пожалуй, ближе к вертолетам, нежели к самолетам. Например, экспериментальный аппарат Фокке-Вульф-500 «Шаровая молния» Курта Танка представлял собой дискообразный корпус типа «летающее крыло», над бронированной кабиной которого размещались лопасти большого диаметра, вращаемые турбореактивным двигателем.

По идее дисколет мог взлетать, подобно вертолету, а потом лопасти останавливались, и аппарат продолжал полет как самолет. Дисколет задумывался как многоцелевой летательный аппарат, который мог служить перехватчиком, разведчиком и штурмовиком для уничтожения танков и прочих бронированных целей.

По планам серийное производство «Шаровой молнии» должно было начаться в 1946 году. Однако май 1945 года перечеркнул все планы нацистов, и идея канула в Лету.

Однако не была забыта окончательно. То здесь, то там конструкторы возвращаются к ней вновь и вновь, создавая проекты разного рода дисколетов и даже «инолетов». Причем с учетом того, что наука и техника не стоят на месте, проекты эти с каждым разом становятся все совершеннее…

Тем не менее специалисты из Татарстана даже в этом ряду стоят особняком. В Казанском авиационном институте (КАИ), ныне Казанский государственный технический университет им. А. Н. Туполева (КГТУ-КАИ), еще до Великой Отечественной войны строились самолеты, успешно конкурировавшие с изделиями государственных конструкторских бюро Туполева, Ильюшина и других. Будущие авиационные инженеры из Казани не раз побеждали на своих аппаратах во всесоюзных соревнованиях. Их идеи воплощались в готовые изделия, каждый студент находил в этом процессе свой интерес. Развивались и наука, и производство.

Эти славные традиции не забыты и по сей день. На кафедре КГТУ-КАИ, выпускающей инженеров по вертолетостроению и эксплуатации, на основе запатентованных изобретений выпускника стипендиата Президента РФ Виталия Павлова и его отца — профессора, заслуженного деятеля науки РФ и Республики Татарстан Владимира Павлова, создан летательный аппарат нового типа — турбодисколет.

Аппарат имеет вращающееся дисковое крыло, из которого на взлете и посадке, а также при аварийном отказе двигателя выдвигаются лопасти вертолетного типа, превращая диск-крыло в несущий винт. Когда же аппарат набрал высоту, лопасти убираются, диск перестает вращаться и аппарат становится самолетом, который при соответствующем исполнении может быть даже сверхзвуковым.

Интересная деталь: предложенное дисковое крыло может быть также использовано для малых дистанционно пилотируемых летательных аппаратов и для посадки ступеней ракет, космических экипажей, в том числе и при аварийных ситуациях.

Профессор Павлов полагает, что подобные аппараты также весьма пригодились бы в ходе спасательных операций, когда, например, на Дальнем Востоке затонул батискаф. «Нашим аппаратом его можно было бы легко вытащить и доставить на сушу», — подчеркнул изобретатель.

Авторы также полагают, что турбодисколет позволит, наконец, сделать авиацию безаэродромной; ей окажутся попросту не нужны дорогостоящие взлетно-посадочные полосы, станет доступным любой «медвежий угол» Сибири и Дальнего Востока.

В будущем на основе данной концепции могут быть созданы сверхзвуковые самолеты-спасатели со взлетным весом до 400–500 тонн, способные оказать помощь экипажам терпящих бедствие надводных и подводных кораблей при любой погоде; пассажирские авиалайнеры, имеющие средства спасения всего аппарата в целом; супертяжелые вертолеты, грузоподъемностью до 1000 тонн и т. д.

Идею поддержал генеральный конструктор Конструкторского бюро им. Н. И. Камова Сергей Михеев. Патенты Павловых также не раз завоевывали золотые и серебряные медали на международных и российских конкурсах.

Построены уже макеты и летающие модели. Нужно лишь командное решение о развертывании работ по полной программе. Однако пока первые лица нашего государства раздумывают, вовсю разворачиваются аналогичные разработки за рубежом.

Американцы уже опередили нас, запустив в серию аппарат вертикального взлета и посадки «Оспрей». И кто знает, не увидим ли мы в небе вскоре и дисколет зарубежного производства. Ведь наш, повторим, пока существует лишь в виде модели…

В недрах авиапромышленности многих стран ныне вызревают проекты аппаратов с фантастическими свойствами. Сверхлегкие и высокопрочные композитные материалы позволяют создать многовинтовые машины, способные поднять в воздух многие сотни тонн груза.

До недавнего времени считалось, что скорость винтокрылого аппарата ограничивается так называемым барьером «мю». Параметр «мю» — это соотношение поступательной скорости аппарата и скорости кончиков несущего винта. При скоростях, когда «мю» достигает единицы, полет становится крайне нестабильным. Однако современные конструкторы нашли способ решить эту проблему за счет систем автоматического управления. Прорыв сквозь барьер «мю» откроет дорогу к созданию тяжелогрузных гибридов, способных летать даже на рекордных, сверхзвуковых скоростях.

Из книги С.Н. Зигуненко «100 великих рекордов авиации и космонавтики»
(Взято из http://fisechko.ru/100vel/avia/92.html)

Рубрика: Новости, Статьи | Метки: , , , | Оставить комментарий

Дисковое крыло как решение «вечных» проблем вертолета

Проблема создания летательного аппарата (ЛА), соответствующего самолету с его возможностями, но еще и обладающего способностью вертикально взлетать и садиться особенно обострилась в 50-е годы 20 века, когда вертолетный способ полета получил достаточное развитие. Появились вертолеты специальных назначений, повысилась их надежность и заинтересованность в их использовании в народном хозяйстве и в военных действиях. Но вот скорость, грузоподъемность и дальность всегда желали лучшего. Особенно интенсивно развитием новых схем занимались в США и Европе [1,2]. Появились вертолеты с разгонными двигателями, дополнительными крыльями и самолеты с убирающимися несущими винтами. К 70-м годам надежды на быстрое решение проблемы не оправдались и этот бум закончился. Продолжались лишь углубленные исследования и совершенствование наиболее удачной схемы самолета вертикального взлета и посадки (СВВП) поперечной схемы, имеющего несущие винты на концах крыла, которые в горизонтальном полете поворачиваются и превращаются в тянущие. Эта схема совершенствуется и в настоящее время, и ее яркий представитель V-22 «Osprey» (США), унаследовавший практически все отрицательные черты вертолета кроме скорости до 550 км/час, в то время как у вертолета предел скорости около 300 км/час. Osprey еще и не очень надежен с его сложными переходными режимами и единственным надежным ЛА остается вертолет.

Авторами предложен Дисколет – СВВП с вращающимся дисковым крылом, из которого на взлете, при посадке и в случае аварийной ситуации выдвигаются лопасти вертолетного типа, а по-горизонтали полет происходит на дисковом крыле малого удлинения с самолетными скоростями (рис. 1).

Рис. 1. Дисколет

Принципиальная схема вертолета со времен Леонардо Да Винчи (16 век) развивалась вместе с развитием науки в целом и в частности физики с ее механикой и термодинамикой. Иногда даже кажется, что изменения эти не так уж велики, и что схема остается незыблемой. Ведь основное достижение Леонардо в том, что он понял суть крыла, которую мы осознали вместе с Жуковским только на рубеже 20-го века, и заставил это крыло двигаться относительно неподвижного летательного аппарата. И появившийся таким образом несущий винт сохранился неизменным до сего времени. Хотя происходили и принципиальные расширения схемы. Законы механики, открытые Ньютоном, позволили Ломоносову предложить схему соосного несущего винта и, таким образом, уравновесить реактивный момент в схеме Леонардо. Соосная схема определенно появилась не как результат желания увеличить подъемную силу ЛА, а в основном из соображений уравновешивания крутящего момента. Ведь соосность принесла с собой необходимость разносить винты по вертикали, чтобы не было схлестывания лопастей винтов, вращающихся в противоположные стороны. Позднее, когда уже начал складываться облик ЛА в целом, появилась схема уравновешивания хвостовым винтом, более очевидная, чем соосная, и занявшая подобающее ей место в создании ЛА.

В настоящее время обе эти схемы уравновешивания существуют параллельно без определенных симпатий друг другу, являясь своего рода «наростом» на предложении Леонардо. Это резкое сравнение мы можем использовать, понимая, что та и другая отбирают около 15% мощности, которой располагает ЛА, и, более того, они только мешают в горизонтальном полете.

Появление трудов Циолковского о реактивном движении вызвало к жизни идею о вращении несущего винта реактивными силами, создаваемыми на концах лопастей выдувом сжатого газа или реактивными двигателями различных типов. Несущий винт с таким вращением не имеет реактивного момента. Попытки реализации этой идеи пока не увенчались успехом по причине большого шума и потери мощности, еще большей, чем та, ради сохранения которой можно предложить реактивное вращение несущего винта.

Однако, для ЛА с несущими винтами, убираемыми на больших скоростях полета, к которым относится и самолет вертикального взлета и посадки с дисковым крылом, эта потеря очень мала, так как несущий винт работает ограниченное время взлета и посадки и не вызывает большого общего перерасхода топлива. Более того, если мощность для взлета и посадки, и для крейсерского полета создается двигателем, который предназначен и для крейсерского полета на больших скоростях (особенно сверхзвуковых), и, следовательно, имеет большую мощность, то она может быть достаточной и для взлета и посадки на реактивных несущих винтах.

Для вертолета, который постоянно летит на несущем винте, переход на реактивное вращение практически невозможен из-за большого расхода топлива, и это одна из «вечных» проблем вертолета. В СВВП с дисковым крылом эта проблема облегчается тем, что выдув осуществляется не из лопасти, а из крыла, что позволяет увеличить объемы выдуваемого газа (рис. 2).

Рис. 2. Схема вытекания газов из дискового крыла

Наиболее значимая «вечная» проблема – существование предельной максимальной скорости полета вертолета. И это очень небольшая скорость (250-300 км/час) на фоне современной авиации, скорость, которая не может быть преодолена вертолетным способом полета. Это связано с тем, что в горизонтальном полете скорость конца наступающей лопасти равна сумме скорости полета и окружной скорости от вращения несущего винта, и не должна превышать местной скорости звука на криволинейной поверхности профиля лопасти и появления скачков уплотнения. Окружная скорость определяет подъемную силу несущего винта и выбирается в пределах 220-240 м/сек. При скорости полета 80-90 м/сек (в районе 300 км/час) уже могут появиться местные скорости звука. Можно уменьшить скорость вращения несущего винта с увеличением скорости полета, но в определенных пределах, ведь это уменьшает подъемную силу вертолета.

В настоящее время в России предлагаются способы разгона вертолета установкой на него дополнительных двигателей с горизонтальной тягой и уменьшенной угловой скоростью несущего винта. Но это уже не вертолет, да и способ этот уже пройден западными фирмами и показана его несостоятельность [3]. Самолет вертикального взлета и посадки с дисковым крылом не имеет этой проблемы, так как после взлета и набора необходимой скорости полета лопасти убираются в диск, который и является крылом в крейсерском полете. Полет на диске уже не имеет предела скорости – этой «вечной» проблемы вертолета. Остается проблема качества крыла малого удлинения, но это уже другая проблема, которая не так остра при сверхзвуковом обтекании диска. Диск можно сделать с острыми кромками и его профильные сечения будут чечевицеобразными или многоугольными.

Для полета на дозвуковых скоростях авторы предлагают после перехода Дисколета с полета на несущем винте к полету на диске-крыле остановить вращение диска и выдвинуть из него консоли крыла большого удлинения и высокого качества [4]. Это небольшие по площади консоли, способные нести самолет на крейсерской скорости полета, повышающие качество ЛА, а, следовательно, и его дальность полета (рис. 3).

Рис. 3. Схема дискового крыла

1 – диск-крыло; 2 – опора консоли; 3 – консоль крыла; 4 – лонжерон; 5 – фильера лопасти; 6 – лопасть; 7 – вал винта (крыла); 9 – торсион.

Не менее «вечна» проблема увеличения грузоподъемности вертолетов. Самым грузоподъемным является вертолет Ми-26, который может перевозить грузы до 25 тонн, в то же время максимальная грузоподъемность самолетов – 250 тонн. Это Ан-225 «Мрия» и это не предел для СВВП с дисковым крылом. Предел грузоподъемности одновинтового вертолета определяется многими факторами: величиной площади, ометаемой несущим винтом, скоростью вращения винта, способностью передачи мощности от нескольких двигателей на один вал через ограниченное количество зубчатых пар – но основной причиной является, так называемый, «стояночный свес» лопастей несущего винта, или прогиб конца лопасти на стоянке. Желание увеличить ометаемую площадь требует увеличения длины лопасти, которая представляет собой консольную балку и чем она длиннее, тем больше ее доля в общей массе вертолета, тем больше ее прогиб на конце, который следует учитывать при проектировании вертолета в целом.

Предлагаемый СВВП имеет лопасти, которые на стоянке и в горизонтальном полете располагаются внутри дискового крыла и выдвигаются из него только тогда, когда диск набирает необходимые обороты и выдвигающиеся из него лопасти, растянутые инерционными силами, имеют большую, так называемую, «эффективную» изгибную жесткость и, следовательно, не имеют свеса на стоянке. Лопасти Дисколета проектируются для восприятия только сил растяжения и не оценивается их стояночный свес, а напряжения изгиба при больших оборотах очень малы. У вертолета они резко растут лишь в случае падения лопасти на ограничитель, что свойственно режимам раскрутки или останова несущего винта, которых у Дисколета просто нет – лопасти в это время находятся внутри диска.

Еще одна «вечная» проблема, уже не связанная с грузоподъемностью, но связанная тоже со стояночным свесом – проблема  раскрутки и останова несущего винта вертолета на стоянке перед взлетом и после приземления. Изогнутая лопасть, имеющая небольшую собственную изгибную жесткость, плохо способна сопротивляться воздействию ветра, движению корабля или движению летательного аппарата с останавливаемым в полете несущим винтом. это связано с тем, что даже достаточно жесткая на кручение лопасть может сильно менять свой угол атаки от лобового изгиба [5], если она имеет большой «стояночный свес», да еще и перемещается по азимуту. Таким образом, изогнутая лопасть становится легкой добычей ветра, что приводит к ее запредельному нагружению и деформированию, или разрушению ЛА в целом.

Зависимость от погодных условий делает вертолет плохо пригодным в районах с сильными ветрами, а на кораблях используются в основном вертолеты с соосными винтами, длина лопастей которых и «стояночный свес» меньше, хотя добавляется проблема разнесения несущих винтов по вертикали, дабы избежать «схлестывания» их лопастей.

Дисколет, который, как уже было сказано, не имеет стояночного свеса и не зависит от метеоусловий по этой причине, становится всепогодным и позволяет надеяться, что сверхзвуковые, всепогодные и грузоподъемные ЛА такого типа могут стать основой создания малых авианосцев, типа «Мистраль», без взлетно-посадочной полосы, позволяющих рассредоточить авианосную мощь по площади океана и сделать ее менее уязвимой. Такие СВВП ускорят и упростят переброску техники и больших беспарашютных десантов в районы бедствий, пожаров, катастроф и военных действий, упростят освоение территорий Сибири, Севера и Океании, сделают возможными перемещения пассажиров на средних линиях прямо из городской черты и даже из центра города, экономя время пассажира на перелет и разгружая движение городского транспорта.

Если же использовать для этой цели вертолет, то кроме малой скорости, грузоподъемности и метеозависимости, он еще и некомфортен для пассажиров и это еще одна «вечная» проблема вертолета – шум и вибрации в салоне. Этот шум от хлопающих лопастей, который слышен и наблюдающему полет с земли, и вибрации в кабине практически невозможно устранить, так как они заложены в схеме вертолета навсегда. Для того, чтобы вертолет не перевернулся (не сделал «бочку») в полете по причине разных скоростей обтекания лопастей, расположенных по правому и левому борту, в управление вертолета установлен «автомат перекоса» — устройство, изменяющее угол атаки лопастей и выравнивающее силы, действующие на несущий винт вертолета справа и слева. Вот  эти изменения углов атаки заставляют лопасти взмахивать и мы слышим хлопки. Кроме того, эти быстро изменяющиеся силы передаются на фюзеляж в виде вибраций, равных по частоте числу оборотов вращения несущего винта.

Еще одним слабым местом одновинтового вертолета является способ его подвески на несущем винте, не позволяющий на висении и вертикальном приземлении наклонять вертикальную ось фюзеляжа. В результате в момент касания с неровной поверхностью приземления вертикально висящий на несущем винте фюзеляж резко (в зависимости от возможностей амортизационных стоек шасси) наклонит свою вертикальную ось. Этот наклон вызовет стремительное перемещение втулки несущего винта в горизонтальной плоскости. Появится равнодействующая центробежных сил лопастей, пытающаяся возвратить втулку на место. Это приведет к беспорядочному перемещению лопастей, имеющих большую энергию растягивающих сил, которые при висении уравновешены на втулке. Начнется «борьба» массовых сил лопастей и фюзеляжа через втулку, которая может закончиться разрушением вертолета – это названо «земным резонансом». Для того, чтобы прекратить этот процесс, нужно взлететь, а затем сесть на более ровное место. Хорошо, если такое место обнаружится… Дисколет имеет диск-крыло, наклон которого меняет и наклон фюзеляжа, а в плоскости тангажа в уравновешивании участвует сила горизонтальной тяги, дающая возможность посадки в сильно пересеченной местности [6].

И еще один тип вибраций, который невозможно устранить. Взмах лопасти вызывает перемещение ее центра тяжести ближе к оси вращения несущего винта, в результате чего угловая скорость лопасти растет («эффект балерины»). Лопасть движущаяся по противоположному борту, опускается и уводит свой центр тяжести дальше от оси вращения, что вызывает уменьшение угловой скорости. И, таким образом, лопасти, расположенные с разных бортов, создают равнодействующую силу, которая воздействует на вал винта, вызывая вибрации редуктора и, следовательно, фюзеляжа.

К сожалению эти шумы и вибрации свойственны и предлагаемому СВВП при его взлете и посадке, то есть на всех вертолетных режимах, которые хотя и кратковременны, но имеют место быть.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Ружицкий Е.И.. Современная авиация. Американские самолеты вертикального взлета и посадки. – М.: «Астрель», 2000. – 190 с.

2.     Ружицкий Е.И.. Современная авиация. Европейские самолеты вертикального взлета и посадки. – М.: «Астрель», 2000. – 256 с.

3.     Ружицкий Е.И.. Мировые рекорды вертолетов. – Казань: «Вертолет», 2005. – 288 с.

4.     Павлов В.В. Патент № 2385267 – Способ преобразования дискового крыла – Федеральная служба по интеллектуальной собственности патентам и товарным знакам. 27.03.2010

5.     Павлов В.А., Михайлов С.А., Кухаренко И.М. Исследования режима малых оборотов несущего винта при раскрутке его на стоянке. – Изв. ВУЗов Авиационная техника, 1987, №3, с. 98-99.

6.     Гирфанов А.М., Павлов В.В. Математическая модель балансировки дисколета вертикального взлета и посадки – Авиационная техника №1, 2010, с. 3-7.

Рубрика: Новости, Статьи | Оставить комментарий