СЛА. Общие соображения по проектированию СЛА и ДВС.

(http://www.farlep.net/~nivege/tema.htm)
ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СЛА И ДВС К НИМ.
(См. также http://www.farlep.net/~nivege/uslooboz.htm - перечень условных обозначений)

(См. также http://www.farlep.net/~nivege/zakladki.htm - перечень всех Интернет-ссылок)

        Некоторые требования к СЛА.
        ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
        Сейчас уже можно, хотя и не так часто, увидеть в небе небольшие летательные аппараты (ЛА). Лет двадцать пять назад о них можно было изредка прочесть в популярных изданиях. Если раньше очередной увлекшийся конструктор мог сам разрабатывать требования к своему ЛА, то теперь ему приходится дополнительно учитывать требования ограничительных законодательств. Небольшие ЛА   даже
получили классификационное деление на сверхлегкие ЛА (СЛА) и ультралегкие - УЛА.   Для прочтения требований   к ним   можно обратиться к представленной библиографии. Как ориентир: ж. КР 83-1-34, ж. ТМ 81-6-28 (ДВС 10...30 квт, 25...90 км/час, разбег - пробег 10...30 м, вес УЛА - до 60 кг, высота полета - до 100 м и т.д.).

Любители полетов могут интересоваться возможностью приобретения СЛА, или самостоятельного копирования уже успешно облетанных образцов СЛА, или самостоятельного проектирования "собственной" конструкции СЛА, с некоторой вероятностью ее же постройки в будущем. Предлагаемые читателю заметки ориентированы на творческих конструкторов самостоятельного проектирования. Для них могут быть полезны сведения, накопленные их "коллегой"-любителем в лице автора.
Альтернативой выбору м.б. величина продаж СЛА по развитым странам. Тогда это или автожир Игоря Бенсена, или СЛС "Квики"
(Том Джуит, Джим Шихем, Берт Рутан).

Приходится констатировать (а для знатоков это тривиально): невозможно создать одну универсальную конструкцию ЛА "на все случаи...". Сначала надо определиться с требованиями к конструкции. А они зависят от обстоятельств.

При мысленном переходе от абстрактного летания "вообще" к реальному, становится очевидным, что нужно обособить летание в "дикой" (малонаселенной) местности от летания в местности густонаселенной. Сегодня еще в некоторой мере доступно летание в "дикой" местности без особого разрешения, и уже доступно строго нормированное летание в заранее обусловленном районе с разрешения властей. Будущие массовые полеты должны лежать где-то между этими крайностями. В близком будущем более реально создание одноместных СЛА. Позже можно ожидать, что "стиль" полетов будет подобен езде на многоместных автомобилях, когда возможен и индивидуальный полет, и групповой ("семейный"). Правда, вряд ли будет уместно определение "СЛА" к таким аппаратам в современном понимании этого класса ЛА.

Разделим требования на общие, для "дикой" и густонаселенной местностей (помимо или дублированно к требованиям законодательств).

        Общими требованиями могут быть:
        - разборность конструкции для удобства транспортирования и
хранения (вплоть до хранения в квартире);
        - возможность   "кустарного"   изготовления   конструкции
(конечно, одна "кустарность" может сильно отличаться от иной: кто
какие имеет возможности);
        - пользование обычными бензозаправочными станциями;
        - экологичность; эстетичность.

Для "дикой" местности трудно подобрать иные ограничения.

        Для густонаселенной местности можно постулировать такие:
        - безопасность, приближающаяся к абсолютной (сюда могут входить: безопасная посадка   с пилотом, потерявшем   сознание; безопасные взлет и посадка; автоматический противостолкновительный маневр как   с земными   предметами, так   и с   другими   СЛА; автоматическое следование по выделенным воздушным коридорам с автоматическим ограничением скорости полета; запрет полетов при плохой погоде...);
        - минимальные шум, загрязнения, воздействия на окружающую среду.

        К необязательным требованиям можно отнести:
        -простота управления;
        -малая зависимость от ветра, турбулентности, метеоусловий;
        -возможность    осуществления    группового    (спаренного, связанного) полета.

К специфическим требованиям можно отнести требование к
вертикальным взлету/посадке.

По-своему интересно оконно-балконное вылетание-влетание;
хоть оно и сложно, но технически разрешимо; но не думаю, что таковое оставит соседей равнодушными - оно небезопасно, может им повредить и материально, и морально, и экологически.

        Если мы хотим летать в горах на большой высоте, то нам нужно учесть, что плотность воздуха там меньше, что приведет к падению подъемной силы и мощности ДВС. Компенсировать это можно разными путями с разной эффективностью:
        применением иных ДВС, имеющих устройства компенсации типа
управляемых нагнетателей;
        если СЛА построен по   модульному принципу, то   можно применить наращивание     таких     модулей     для     увеличения подъемной силы; у каждого из этих путей есть свои плюсы и минусы.
        Вряд ли в горах стоит ориентироваться на СЛС - СКВП.

Наверное, для жителей крупных городов только в ближайшие годы удастся ориентироваться на конструкцию СЛА для "дикой" местности. Постараемся в процессе проектирования постоянно учитывать выбранные требования. Но перед проектированием напомним некоторые сведения о полете, т.к. не все отчетливо представляют себе физику полета, и в литературе нет единодушия по этому
вопросу.

Заметки по физике летания.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

-"все же: на что опирается самолет? почему он не падает?":
Интересна трактовка летания у Альберта Эйштейна "Элементарная теория полета и волн на воде", КВАНТ ??-??-34; Сборник научных трудов А.Эйнштейна, 67, т.4, стр. 22; статья написана в 1916 году. Он пишет: "Откуда берется подъемная сила крыла наших самолетов и птиц, парящих в воздухе? В этих вопросах царит полная неясность. Должен признаться, что и в специальной
литературе я не мог найти на них даже простейшего ответа...". А.Эйнштейн, опираясь на теорию несжимаемой жидкости, трактует подъемную силу как разность давлений над и под выпуклой поверхностью - крылом. Примерно такая же интерпретация имеет место и в современной литературе. Действительно, можно измерить скорости потока и давления над и под крылом, и сила давления при горизонтальном полете направлена против сил тяготения. Казалось бы, чего еще, все и так ясно. Тогда возникает изобретательская мысль (в частности, встечаемая в ЮТ 79-8-64, "Взлететь, взмахнув крылом"): возьмем плоское горизонтальное крыло, и над его верхней поверхностью создадим сильный поток воздуха. Давление в потоке мало. Разность давлений создаст подъемную силу. Однако натурный опыт (лист фанеры, сопло пылесоса, подвеска для отслеживания перемещений фанеры под действием самой малой силы) показывает отсутствие "подъемной" силы. Стоит же изогнуть крыло выпуклостью вверх - такая сила появляется. Получается, что само по себе верное физическое объяснение "скорость потока больше - давление меньше" в случае плоского крыла почему-то не срабатывает. Существует - но не срабатывает. Значит правдоподобное объяснение разности давлений в данном случае ничего не объясняет. Подвесим сопло работающего пылесоса свисающим вниз, поднесем медленно к соплу параллельно потоку лист фанеры: сопло провернется к листу, и, уперевшись, остановится. Но поток как был "прямолинейным", так таким и остался. Выключим пылесос, укрепим на свисающем сопле фанеру (будущий поток - параллелен фанере), включим пылесос - не заметна никакая подъемная (поворачивающая) сила.

Подойдем к иному объяснению. Был прямолинейным поток - таким и остался. Значит на него не действовала, например, боковая сила. Изогнули фанеру - поток, присасываясь к листу (пониженное давление!) искривился (эффект Анри Коанда; присоединенный вихрь Н.Е.Жуковского). Чтобы искривить поток, на него нужно действовать силой (например, силой присоединенного вихря). Но сила действия
равна силе противодействия. Сила противодействия, через "нематериальный" присоединенный вихрь прилагается к фанере, отчетливо от этого проворачивающейся на подвеске. Вот теперь получается, что к фанере как бы прикреплен небольшой реактивный двигатель, заставляющий ее проворачиваться. Итак: подъемная сила - это та часть силы реакции ИСКРИВЛЯЕМОГО крылом потока, тот вектор, который направлен перпендикулярно потоку, в частности, вверх, против силы тяготения. Второй вектор этой суммарной силы реакции в создании подъемной силы не участвует. Но действительно ли поток искривляется? Да - известный в авиации спутный след тому свидетель. Условно выражаясь, от крыла "отскакивают" в нижней части газовые потоки (крыло их "просто" вытесняет со своего пути), и "присасываются" к крылу в верхней части газовые потоки (из-за пониженного давления, образующегося в пустой полости "убегания" крыла вдоль своего пути), после крыла образуя в пространстве изогнутый к земле пеленный спутный частично вихревой поток.

Эти длинные рассуждения теперь можно сократить, дав крылу такое нестрогое определение: крыло является устройством, на которое действует сила реакции отбрасываемых им же от себя воздушных масс. Т.е. крыло - это этакий реактивный двигатель, с рабочим телом в виде воздушных масс. Это определение нам не кажется странным, когда мы сидим перед вентилятором, или смотрим на съемки приземляющегося вертолета, с отчетливыми признаками мощного ветрового потока от ротора. Но когда мы смотрим на пролетающий самолет, такие мысли, как правило, нас не посещают. Как показывает практика, ориентировка на упомянутые сведения о разности давлений сбивали с толку не одного изобретателя. И Анри Коанда изобретал летающий "зонт" (воздушные потоки над зонтом от его центра к периферии), и упомянутый юный изобретатель из ЮТ, и австралиец Д.Филлипс с зонтом как у А.Коанда, с той разницей, что диск еще и вращается. А ведь полезной (для тяги) в этих схемах является только та часть создаваемых воздушных потоков, "вектор" которой противоположен силе тяжести. И лишь незначительная добавочная часть тяги создается в таких схемах за счет эжекторного эффекта. (Я просматривал патент Д.Филлипса.)

-"полетим на законе Бернулли?":
        Попытка   некоторых   изобретателей   применить   закон Д. Бернулли для летания, создавая над ЛА разрежение путем создания горизонтального потока воздуха (или искривленного в некоторой мере), не приводит к желаемому   результату. Да, в струе   - пониженное давление, вызывающее желаемый подсос ЛА к струе. Но не нужно забывать, что точно такой же подсос струя осуществляет по
отношению к воздуху над струей. Эти силы равны и противоположны - компенсируют друг друга. Важно и то, что струя создается на ЛА, и при его смещении сама смещается. Такой "способ" летания очень напоминает "способ" барона Мюнхаузена вытаскивать из болота самого себя за свои же волосы. Иное дело - при независимости струи от ЛА: в частности, струи дождевых потоков успешно срывают   толстый асфальт, отсасывая его с его подложки к "неподвижной" конфигурации струи в пространстве, опирающейся выше по потоку на соседние слои
этого же асфальта (т.е. на некотором участке асфальт прижимается к подложке струей, а на соседнем - отсасывается этой же струей. Вернее - подасфальтовый воздух подрывает-распирает асфальт, т.к. с верхней стороны асфальта давление в быстрой дождевой струе очень мало). Поэтому, если уже и создавать какие-то потоки воздуха силовой установкой ЛА, то направленные к Земле, что противостоит силам гравитации.

-"о полете дирижабля":
        Если на вопрос:   "Почему летает дирижабль"   отвечают: "Согласно закона Архимеда", то вдумчивый человек не найдет в этом ответе причины. Ему добавят: "Как же, на тело действует сила...". Это уже чуточку ближе к физике, науке о законах природы, но вновь причина замаскирована. А если ему ответят: "Дирижабль находится в некотором равновесии,   значит на   него действуют    равные   и
противоположно направленные силы. Гравитационная сила уравновешена суммарной силой ударяющих и отскакивающих от дирижабля молекул окружающих его газов, как внутренних, так и наружных.", то для человека, знающего о газовых молекулах, картина прояснится, но останется все же неочевидной.
        Цитата из Казневского В.П. "Аэродинамика...":   "Давление газа   принято   рассматривать   как   суммарное   действие ударов движущихся молекул о препятствие". По Пышнову В.С. ЛА должен для летания отбрасывать от себя по направлению к земле импульс масс, компенсирующий тяготение. В случае зависающего вертолета   это достаточно очевидно: есть масса воздуха, отбрасываемая к земле с определенной скоростью. А в случае дирижабля - это не   так очевидно. Оказывается (или так можно трактовать), что дирижабль "отбрасывает" от себя ударившие в него молекулы воздуха: их много, и у них большая скорость отскакивания.   Но дирижабль отбрасывает молекулы во все стороны, и это должно было бы уравновесить импульсы масс воздуха по разным направлениям. Однако в атмосфере по ее   высоте над   поверхностью Земли   имеется неравномерное количество   молекул   в   соседних   горизонтальных   слоях из-за
гравитационного притяжения Земли:   чем выше, тем меньше молекул. Вот эта разность и позволяет вектору импульса масс отлетающих молекул, направленному к Земле (от "днища" дирижабля), превысить вектор импульса масс отлетающих молекул, направленный от Земли (от "верхушки" дирижабля). Кто видел фото старта стратостата, тот наглядно видел неравномерность количества молекул воздуха   по
высоте: приземная часть будущей шаровидной оболочки стратостата весьма мала по диаметру, что нужно трактовать как большое давление окружающей оболочку атмосферы, в то время как верхняя часть оболочки значительно толще, т.к. наполняющему оболочку газу здесь легче ее раздуть против пониженного вверху атмосферного давления.

-"момент количества движения - величина векторная":
Как неспециалисту, но интересующемуся, хотелось дойти до возможно более глубоких абстракций в рассуждениях о летании. У Пышнова В.С., в теории насосов, находим рассуждения о МОМЕНТЕ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ m*v [воздушных] масс. Эта величина есть векторная, и "присутствует" и на входе насоса, и на выходе из него. Полезная удельная работа насоса равна разности выходного и входного m*v. Видимо, лучшим векторным положением m*v входа и выхода насоса (для нас - ВВ) является их ортогональность, при которой проекция m*v входа на вектор тяги является нулевой. При длительном зависании вертолета вокруг ротора создается тороидальное вихревое кольцо, что приводит к увеличению входного m*v, уменьшению разности выходного-входного m*v, т.е. к падению тяги. При горизонтальном полете вертолета вертикальный вектор m*v на входе в ротор равен нулю. Поэтому динамический (полетный) потолок высоты летания вертолета превосходит статический: мощность ДВС не меняется, а векторная разность m*v - меняется (в литературе это объясняется увеличением ПС набегающей лопасти в связи с суммированием скоростей). Можно предположить, что восьмеркообразное движение концов крыльев птиц и насекомых отчасти это использует: вектор m*v первого маха частично ортогонален таковому второго маха; вектор m*v второго маха частично ортогонален таковому первого маха. Хвост дельфина "демонстрирует" примерно это же при "стоянии" дельфина на хвосте на поверхности воды. ВВ самолета это не использует: по мере набора скорости увеличивается входное m*v, падает разность выход-вход, падает эффективность ВВ. Всякая же попытка "применить" эту идею ортогональности по отношению к ВВ приводит к увеличению лобового сопротивления самолета. Однако, второй контрроторный соосный ВВ самолета частично эту идею "использует", находясь в спутной струе первого винта.

-"аэродинамическое качество":
        Аэродинамическое качество - конечный критерий сравнения различных конструкций ЛА. Эквивалент ему - расход топлива в единицу времени   на единицу   веса полезной   нагрузки (однако специальные   функции   ЛА   часто   достигаются   не   при лучшем аэрокачестве). Чтобы получить тягу, используя воздух, нужно или отбрасывать воздушные потоки, получая реакцию отброса на ЛА, или
искривлять, изгибать воздушные потоки, получая реакцию изгиба потоков. В первом случае это делает зависающий вертолет или самолетный винт. Во втором случае это свойственно воздушному змею, парящей птице, крылу самолета, но и роторам вертолета, автожира, которые   в   данном   случае   могут   быть   рассматриваемы   как непроницаемые дисковидные крылья. В обоих случаях ЛА и   его движители находятся в омывающих потоках воздуха.   Чем меньшее
сопротивление омывающим   потокам оказывает   ЛА, тем    меньший требуется расход энергии на поддержание этих потоков.   Таким образом, в любом ЛА, рассматриваемом как "черный ящик", нужно уметь видеть энергетическое совершенство как соотношение   сил сопротивления к полезным силам создания воздушных потоков. В частности, об этом можно судить по КПД, по удельному весовому расходу топлива (в единицу времени на единицу веса полезной
нагрузки).

        О претендентах летания.
        ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
        При эскизном проектировании рассматривались три способа создания ПС: аэростатический; аэродинамический; газодинамический. Первый и третий были отброшены: большая ветрозависимость; жуткий неэкологичный шум. Рассматривались и такие способы создания ПС: электростатический ТМ 68-11-35;    магнитный    ТМ   70-2-39; электромагнитный ИР 82-6-18, МК 75-2-10. Их недостатки превышают их достоинства. Рассматривались альтернативные источники энергии в атмосфере и в космосе, которые в нашем диапазоне интересов не
представляется   возможным   использовать.   Для аэродинамического способа создания ПС рассматривались устройства, создающие потоки газов или жидкостей, в   частности - насосы.   Рассматривались движители:
        крыло; его разновидность - лопасть винта; его предок - винт
Архимеда (примененный Леонардо да Винчи);
        весло, гусеничный движитель, гребное колесо;
        машущее крыло;
        ундуляторный (плавание угря);
        объемный вытеснитель (типа "кальмар", перистальтический);
        струйный, эжекторный (сильно шумят).

Подробное рассмотрение преимуществ, недостатков, физической природы, областей применения заняло бы очень много места. Сами движители можно перемещать через силовое непосредственное воздействие некоторых тел (твердых, жидких, газообразных), электростатически ТМ 82-2-53, ТМ 82-9-46,
электромагнитами, гравитационными силами (любой летящий ЛА).

        Рассматривались "схемы" ЛА (все весьма условно):
        самолетные (самолет; автожир; дельтаплан; параплан; крыло на эффекте Магнуса; крыло на эффекте Кноллер-Бетца; дископлан; экраноплан; роторное крыло; воздушный змей);
        вертолетные (НВ; ВВ; винт Архимеда; АВП; ионолет; вибролет Б. Черняева; струйные ЛА (Х.Йордана, А.Коанда, Филлипса Д.А.); гребное   колесо   -   крыльчатый   движитель;   махолеты; насосы; ундулятор);
        комбинационные (конвертопланы).

В первом приближении на роль претендентов по условию безопасности можно выбрать параплан (но, оказывается, и он очень дорогой ЛА) и "летающую платформу" - полимодульный СЛА (наверное, еще дороже). Если же игнорировать теоретическую опасность разрушения или отказа моноустройств (а промышленность ЛА, непонятно почему, часто применяет моноустройства, например, НВ, ДВС), или прибегать при конструировании к необходимому
резервированию, то претендентами могут быть дельтаплан, автожир, СЛС, вертолет, конвертоплан.

Если сравнить (найденные в литературе) веса самолетов и вертолетов СЛА, то вертолет будет полегче... Но его аэродинамическое качество хуже самолетного. Выбор между ними зависит от проблем взлета/посадки. Если нет таковых проблем, то самолетный вариант лучше. И наоборот. (А как насчет
миниконвертоплана?). Приверженцу вертолета стоит задуматься над следующим: неприятные вибрации в полете имеют две причины: вибрации НВ (можно пытаться их демпфировать), и вибрации от спутных следов потоков с лопастей НВ (тоже можно пытаться, но получится ли?).

-"Фигаро здесь - Фигаро там; ВВ - вне конкуренции!?":
Главная задача движителя ЛА - создание воздушных потоков, имеющих вертикально направленную к Земле составляющую, компенсирующую вес ЛА. Основным устройством создания потоков является крыльевая лопатка, непрерывно перемещающаяся (во вращении), или колеблющаяся, или перемещаемая (как крыло самолета). С точки зрения рассмотрения конструкции идеального насоса нужно, чтобы сам насос одновременно и совершал полезную
работу, и, как это ни парадоксально, физически отсутствовал, не мешая движению созданного потока. В этом отношении ВВ скорее всего не имеет конкурентов: "Фигаро здесь - Фигаро там". Вот лопасть на мгновение появилась где-то в пространстве, создала над собой разрежение, под собой - напор и локальный воздушный поток, и - "исчезла": насос есть - и насоса нет. Другие типы насосов требуют
дополнительные утяжеляющие конструкционные элементы - корпусы, конструкционные остовы... Во многом они не могут создать эффект "Фигаро здесь - Фигаро там". Помимо этого, лопасть ВВ в большой мере работает на растяжение, т.е. может обладать минимальным весом. Не мешает вспомнить, что материалы парашюта, дельтаплана, параплана также работают на растяжение, что позволяет им быть рекордсменами наилегчайшего веса.

-"экзотические ЛА":
При анализе "схем" летания встречаемся с весьма экзотическими: ундуляционной, вихревой... А в статьях все же находим редкие ссылки на изобретателей таковых. Так что сегодня - экзотика, а завтра - кто знает? Но упомянутой должна быть любая идея: ведь новое - хорошо забытое старое, а комбинация идей - это то самое...
Возможно, что нечто дельное по нашей теме уже изобретено, так как встречаются на это отдельные намеки. Но не все авторы спешат огласить "секрет", и не все издатели согласны опубликовать рассекреченные авторами технические находки.

Творческая привычка все разлагать "на атомы", везде искать рациональное для улучшений и новаций, именно в нашей теме "СЛА" может дать отказ. Желательно постояно иметь ввиду, что любое возможное конструктивное улучшение что-то весит. На этот добавочный вес потребуется увеличить мощность ДВС, вес ДВС, вес топлива, вес конструкции. Может увеличиться сопротивление полету. Вот этот "паразитный" прирост и надо сравнивать с эффектом возможного улучшения.

При анализе конструкций уже созданных СЛА, особенно УЛА, проявляется мысль, что сознательно не делают сверхмалые самолеты, а не по неумению, т.к. конструкторы, видимо, знают - это чревато (малая устойчивость, плохая управляемость; а если применить на СЛА компьютерную автоматику - можно пробовать и микроЛА).

При конструировании стоит помнить, что "статические" варианты ЛА разрабатываются уже более 100 лет. Веяния времени и законов развития технических систем - переход к динамичным изменяемым конструкциям с элементами автоматики и самоуправления.

Вроде и прочитано много, и продумано немало, и вариантов ЛА достаточно, а "окончательный" вариант ЛА все еще не вырисовывается. Трудно определиться с "окончательностью" - относительно каких условий "окончательный"? Относительно любительских условий или условий промышленного изготовления? Но даже и промышленного - мелкосерийного или крупносерийного? Или относительно отсутствующих финансовых возможностей? Или самостоятельного изготовления в условиях отсутствия инструментов, станков, материалов? Или отсутствия сведений о возможных комплектующих и их стоимости? Или возможных и неизвестных запретов органов Воздушного движения? Или неизвестных "аэродромов"? Относительно технической реализации любой ценой или красивого экологического решения? Относительно конструкции-"однодневки" или конструкции длительной и серьезной эксплуатации? И т.д., и т.п.

Еще немного о "претендентах".

-"соосные винты или одиночный?":
Соосные винты противовращения (контрроторы) по тяге почти равны таковым же, но разнесенным в стороны, т.е. их применение дает габаритный выигрыш более, чем в 2 раза (? есть и иные мнения…). Правда, при этом имеет место повышенная шумность, и вибрация нижнего винта, работающего в спутной струе верхнего, и его иная геометрия, и мощность вращения, и усложненная конструкция, и увеличение вертикального габарита. Но если иметь в виду резервируемую модульность ВВ, то при отказе одного модуля одиночного винта возникает дополнительная проблема парирования неуравновешенного крутящего момента. Можно проектировать ДВС противоположного вращения ротора и статора, к которым крепятся лопасти контрроторов. И все же не так легко сделать выбор между этими двумя альтернативами. Наверное, при ограниченных возможностях всегда нужно выбирать не самое лучшее, а что попроще, а при промышленном способе - желательно приблизиться к уровню последних достижений.

-"крыльчатый движитель":
При горизонтальном полете вертолета наибольшую тягу создают только те лопасти ротора, которые движутся навстречу движения, что характерно для лопастей, расположенных в данный момент примерно под прямым углом к направлению движения. На остальной части ометаемого пространства тяга уменьшается. Логика подсказывает мысленную конструкцию, когда каждая лопасть трансформируется в миникрыло, движущееся относительно корпуса ЛА
вперед. Т.к. лопастей-миникрыльев много, и они не могут только двигаться вперед, то мыслится нечто в виде транспортерной ленты таких крыльев. Однако, это не решает проблемы, т.к. снова имеются участки траектории, на которых тяга таких лопастей-крыльев падает. В пределе такой "транспортер" превращается в известный крыльчатый движитель. По всей видимости, он не смог стать конкурентом ротора
вертолета и из-за большого веса, и из-за большого габарита, и из-за меньшей конструктивной прочности по отношению к центробежным силам, когда лопасть работает не на растяжение, а на изгиб.

        О самодеятельном создании СЛА.
        ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
                                          "Лучшее - враг хорошего."

Для самодеятельного творчества можно наметить такие основные пути достижения цели:

1) путь полного или частичного повторения практически опробованных решений других создателей; правда, при этом сомнительна роль творчества, но налицо уменьшение риска и огромный выигрыш времени на практическую реализацию задуманного;

2) путь информационного поиска, накапливания новых знаний, перебора десятков вариантов, проектирование и рисковое создание; на одной чаше весов - длительный тернистый путь к успеху или краху; на другой - огромная радость свершения: "Ага! Знай наших! И мы не лыком шиты! И мы внесли свою лепту...", или ... пшик?

3) путь, хотя бы и частичный, для особо одаренных инженеров, практического создания интуитивно верной конструкции; интуитивно - это на неявно видной, но обязательно имеющейся базе обширных знаний, практического опыта и природной смекалки; экономится время на поиск и осмысление информации, тратится - на практическую доводку - вариант за вариантом;

Выбор путей - за вами. Каждому - свое...

4) имеется альтернативный путь - моделирование; удачная модель имеет шансы стать натурным образцом; современными компьютерными средствами можно создать такой реалистичный псевдостереофильм о несуществующем изделии, что зритель забудет о том, что такого изделия еще нет в реальной действительности - изделие-то виртуальное...

Если мы не нашли информацию о свойствах нами придуманных новаций, то все же нужно постараться лично убедиться на модельном образце в их целесообразности, т.к. никто, кроме нас самих, этим не будет заниматься.

Можно идти к выбору ДВС от потребностей разработанной конструкции СЛА; можно сначала отобрать ДВС (в частности, по финансовым соображениям), а под него (под них) приспосабливать конструкцию СЛА.

Что "удручает" при любительском анализе идей и решений: уже и кажется, что имеется (придуман) очень простой, несложный механизм, и все ясно. Но, случайно наталкиваешься на "фотографию" промышленного образца, и обнаруживаешь огромную массу всевозможных "навешенных" узлов и деталей. Например, ГТД имеет лишь одну подвижную деталь - ротор, а в реализации - куча оборудования;
водокольцевой жидкостный насос на схеме - ну просто "куколка", а на фотографии - обросший монстр обслуживающих устройств; СПГГ на схеме - сама "простота"...

Немного о будущем СЛА.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

-"Прибор Защиты ЛА (в простейшем понимании - тот же автопилот)":
Для безопасного полета летчику нужно учитывать множество факторов. В полетных ситуациях летчик все время идет на риск, надеясь на свою безошибочность и опыт. Так можно летать в пустынной местности и в одиночку. Все управление идет через датчики - органы чувств человека [и, необязательно, - приборные], информация от которых обрабатывается "компьютером" мозга человека,
а собственно силовое управление осуществляют мышцы разных частей тела человека. Ошибка летчика в населенной (и в воздухе, и на земле) местности чревата не только для него. К сожалению, но при серьезном подходе нельзя обойтись без Прибора Защиты ЛА (ПЗЛА) на микрокомпьютерном управлении, как показывает сегодняшняя практика подобных устройств. Например, антистолкновительный маневр в СЛА-густонаселенном воздухе скорее всего не под силу пилоту из-за малости времени на принятие управляющих решений. Упомянутый ПЗЛА должен защищать ЛА от случайных и ошибочных действий летчика, или его бездействия (вплоть до потери сознания) в разных ситуациях. Соответственно, как это ни печально, цена СЛА при этом растет. Для ПЗЛА потребуются разнообразные датчики, микрокомпьютерная обработка их состояния с принятием управляющих решений, и силовые аппараты воздействия на органы управления СЛА, реализующие эти решения. В общем случае, потребуется и резервное дублирование всех систем СЛА. С одной стороны, такое "громадье" шокирует любителя СЛА. С другой стороны, микрокомпьютерная техника становится все менее габаритной, и менее дорогой, а, если проследить тенденции технической эволюции, то и совершенно необходимой и незаменимой. Новейшие модели автомобилей уже снабжаются компьютерным управлением. Так что для СЛА это уже не будет чем-то новым, труднореализуемым.

Будущее массовое применение СЛА можно и нужно сравнивать с автмобильным движением. Автомобильные катастрофы многим обязаны отсутствию антистолкновительных "поясов" на автомобилях, в чем можно винить государства и их законы. В эпоху ЛА-автомобилей (т.е. индивидуальных СЛА) такие защитные средства будут необходимы, если мы не хотим повторить печальную статистику автомобильных катастроф. Возможно, такие "пояса" будут виртуальными, т.е. не в виде материальных объектов - "железа", а в виде приборов раннего обнаружения возможного столкновения, с приборным же антистолкновительным маневром СЛА. Есть природная аналогия описываемому феномену - плотная стая рыб, или птиц: по крайней мере глазом незаметно столкновение особей, даже при резком вираже стаи. Эта аналогия все же весьма отдаленная, т.к. и особи, и сама стая движутся примерно в одном направлении. СЛА в небе образуют "особи", но не стаю: каждый летит по своему направлению. Частично Воздушный Кодекс уже решил такие проблемы в виде воздушных "коридоров" - разнесенных в вертикальном, горизонтальном и временных пространствах. Учитывая эти соображения, можно констатировать: ДВС таких СЛА д.б. достаточно мощными для совершения антистолкновительных маневров. Попутно можно заметить, что и для противостояния ветру, и воздушным "ямам" также ДВС СЛА д.б. достаточно мощными.

ВЫВОДЫ:
в густонаселенных районах, и при оживленном воздушном движении:

1) нельзя полагаться на мастерство летчиков-пилотов; необходимо наличие на ЛА Прибора Защиты ЛА и сопряженных с ним средств; вполне уместно иметь наземные государственные компьютерные средства обеспечения безопасных полетов;

2) ЛА должны быть снабжены ДВС достаточной мощности для совершения
антистолкновительных маневров;

3) все системы ЛА должны иметь надежное резервирование ("горячее"
или "холодное");

4) как и в автомобильном транспорте, летание должно быть подчинено строгим Правилам воздушного движения.

В пустынной местности можно было бы ориентироваться на моноСУ плюс парашют: в любом случае (пилот + парашют; ЛА с пилотом + парашют) приземление не будет очень опасным. Иное дело - в густонаселенном месте - скорее всего кто-то будет прибит, а то и того хуже... В этом случае "просится" все же полимодульная СУ: отказ сразу многих СУ - маловероятен. Но нелегко создать такую конструкцию ЛА, чтоб любой ее отказ, любое атмосферное возмущение, любой неверный вираж "встречного" ЛА не приводили к падению ЛА, или к потере им управления.

О ДВС к СЛА.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Как отмечают проницательные авторы, прогресс авиации обязан сугубо прогрессу двигателестроения. Очень многие конструкторы самостоятельно разрабатывали, изобретали, модернизировали ДВС под свои ЛА. На сегодняшний день рекордсменами наилучших удельных характеристик являются ракетные
двигатели-движители, все разновидности газотурбинных. Но, увы, их шум накладывает табу на применение для СЛА. Как и в разработке СЛА, в разработке и применении ДВС можно идти разными путями: копирование, модернизация, форсирование, изобретательство... Предлагаемые читателю заметки по ДВС ориентированы на творческих конструкторов самостоятельного проектирования.

***

На сайте в 2003…2005 годах экспонировались такие материалы. В 2006 году решено эту часть сайта сократить – в пользу теоретического применения единственного претендента – ДВС Штельцера (Frank Stelzer) ИР 90-5-44. Желающим могут быть высланы ДВС-материалы, здесь сокращенные.

***

     Никитенко Владимир Георгиевич, инж., г.Одесса, Украина.
     e-mail: nivege@farlep.net.
     Разрешено использование всех или части предоставляемых мной
информационных материалов ТОЛЬКО СО ССЫЛКОЙ:
' Никитенко В.Г., "Мои подходы к проектированию СЛА и ДВС к
ним..."; http://www.farlep.net/~nivege/ '.

***