Побег с аэродрома
Через сто лет после первых неудач летающие аппараты необычной конструкции начинают осваивать воздух. Циклолеты – «летающие комбайны» – становятся экономичнее квадрокоптеров и дешевле вертолетов. А главное, им вообще не нужно ровной и горизонтальной взлетно-посадочной площадки.
Тяжелый 60-килограммовый аппарат висит в воздухе, стабильно накренившись. Лишенный крыльев и винтов, он летит, гудя, как кухонный блендер. «Те, кто впервые видит циклолет, часто сравнивают его со стиральной машиной или комбайном», – говорит Ян Чибисов, руководитель проектной группы воздушных систем Фонда перспективных исследований (ФПИ) и один из создателей беспилотника. Четыре горизонтальных ротора по углам аппарата вращаются намного медленнее, чем винты обычного квадрокоптера. Последнему для создания подобной тяги понадобилось бы совершать около 3000 об/мин, а циклолету достаточно 900 – как у стиральной машины в режиме отжима. Благодаря меньшей частоте вращения снижается интенсивность всех возмущений, включая звук. Уже в метре от летящего аппарата звуковое давление составляет 86 дБ – как у автомобиля или скутера.
Моделирование профилей
Концепция аппаратов с циклическими движителями почти так же стара, как и винтовых. Считается, что первый циклолет (цикложир) сконструировал военный инженер Евгений Сверчков, однако испытания, проведенные им в 1909 году, успехом не увенчались: машина не взлетела. Неудачей окончились и другие попытки, которых за столетие было несколько десятков. «Первым делом применяются простые решения, а самое простое, как известно, воздушный винт, – комментирует Ян Чибисов. – Аэродинамику винта можно обсчитать и без компьютеров – это позволило создать и самолеты, и вертолеты».
Построить действующий циклолет удалось лишь в начале XXI века. В 2013 году инженеры Сеульского национального университета продемонстрировали полет небольшого аппарата Cyclocopter, через пару лет был представлен прототип британского FanWing. Вскоре свой циклолет появился и в России. По словам Яна, такой прогресс обеспечили три компонента, которые стали доступными в последние десятилетия: эффективные электродвигатели, легкие и прочные композиты и, конечно, компьютеры.
В отличие от крылатых самолетов, которые аэродинамически устойчивы и сами компенсируют внешние воздействия, схема циклолета нейтральна. Любой ветер отклоняет аппарат, грозя завалить его, и вовремя среагировать на опасность способна только электроника. Но главное – сейчас есть возможность смоделировать циклический движитель и провести численные расчеты. «Это одно из самых сложных аэродинамических устройств, – объясняет Ян Чибисов. – Сегодня проводить вычисления точно, без лишних упрощений, научились в Институте теплотехники СО РАН – впервые в России, а возможно, и в мире. Собственно, с этого все и началось».