Орнитоптеры – полетим как птицы?
Когда человек вглядывается в небо и видит птиц в свободном полете, у него невольно возникает мысль: «А почему я так не умею?». Поэтому неудивительно, что попытки подняться в воздух с помощью машущих крыльев известны на протяжении всей истории нашей цивилизации. Начиная с фиаско мифического Икара, неудачи на этом поприще сопровождали человека постоянно. Даже в Средневековье у Леонардо да Винчи, предвидевшего вертолет, с машущим аппаратом ничего не получилось. Казалось бы, нужно поставить крест на этом деле – но нет! В ХХ веке стали появляться реальные результаты, да и в XXI идею не оставляют в покое.
К теории машущего полета приложил свою руку Циолковский, опубликовав еще в 1890-м году свой труд «К теории летания». Гений космонавтики изучал сложные движения птиц в атмосфере, научно обосновывая полет и возможность реализации фигур высшего пилотажа. Через 22 года русский летчик Нестеров проверил на практике изыскания ученого, совершив знаменитую «петлю».
Пока одни развивали теорию, другие создавали замысловатые конструкции и проводили первые опыты. Первая реальная удача улыбнулась советскому конструктору Черановскому Б. И., с 1921 по 1936 годы проводившему опыты с планерами-орнитоптерами. К 1937-му при участии ОСОАВИАХИМа ему удалось построить мускульный махолет БИЧ-18.
Это биплан с подвижными крыльями, приводимыми в действие педалями, которые крутил пилот. Пустая машина весила 72 кг. Аппарат сначала испытывался в роли планера. Первые взлеты он совершал с помощью резинового амортизатора на десятиметровую высоту. Длина «пройденного» пути составила 125 м. В дальнейшем пилот, поднявшись в воздух, совершил 6 взмахов. Аппарат пролетел уже 430 м – прогресс налицо!
Однако выяснилось: слишком толстые крылья не создавали тяги в ходе взмахов. Тогда их сделали гибкими, но нужного результата не добились и проект забросили.
В 50-е годы минувшего века установили: натренированный человек способен развить мощность до 1 кВт только с помощью мускулов. Через 30 минут она упадет вдвое: т. е. взлететь можно, но потом придется планировать.
До конца прошлого века у человечества не было легких и мощных двигателей, материалов, которые помогли бы орнитоптеру летать. Но сегодня ситуация иная и эксперименты с махолетами возобновились. В 2002-м американец ДЖ. Делоуриер построил аппарат с машущими крыльями, который успешно испытал в 2006-м. В 2010-м студенты из Торонто при участии аэрокосмического института построили аппарат Snowbird. По сути, это первая машина с машущими крыльями, способная уверенно лететь горизонтально при помощи мускульной силы человека.
Snowbird имеет размах крыльев 32 м при массе в 42 кг. Конструкция изготовлена из полимеров, а крылья – из бальсы. Последние приводятся в движение мускульной силой пилота через тросы. При этом совмещались силы аэродинамики и инерции. Махолет, поднятый в воздух посредством авто-буксировщика, пролетел 145 м за 19,3 сек. В общем-то недалеко ушли испытатели от советского БИЧ-18 тридцатых годов. Гораздо успешнее проходили эксперименты с орнитоптерами на беспилотной «основе».
Эта крошечная птичка вдохновила конструкторов и, понаблюдав за ее полетами, разработчики создали нечто похожее. В 2009-м специалисты из AeroVironment (США) сделали такой аппарат, способный не только летать, но и зависать и маневрировать. Энтузиасты из университета Делфта тоже пошли по этому пути и создали свою птичку – DelFly Explorer весом 20 г с крыльями в 280 мм. Аппарат безостановочно летает 9 мин.
Орнитоптер имеет контроллер, предупреждающий столкновение с преградами. Полностью скопировать полет живой птицы удалось инженерам из FlappingFlight.
Механическая игрушка уже могла изменять направление движения, высоту и скорость, используя только взмахи крыльев. Однако практическое применение подобных конструкций вызывает сомнение. Ну разве что военным пригодится для разведки, шпионажа.
А вот эта концепция от Airbus уже очень близка к практическому применению. Речь идет о законцовках крыла, которые наверняка многие видели. Например, у Boeing 777X они используются всего лишь для того, чтобы самолет помещался в ангар.
В данном же случае инженеры построили масштабную модель для изучения возможности использования подвижных законцовок. В качестве примера был взят альбатрос, имеющий наибольший размах крыльев среди птиц, о чем свидетельствует название проекта.
Аэродинамическое качество живой «конструкции» составляет 1:22. Это значит, что альбатрос способен пролететь при планировании 22 м, потеряв метр высоты. Узкие и жесткие крылья птицы «умеют» фиксироваться при помощи сухожилий, чтобы не тратить мышечные усилия на горизонтальный полет. Кончики крыльев при необходимости отклоняются в разные стороны, в ходе выполнения маневров или при порывах ветра. Это снижает нагрузку на «плоскость» и повышает устойчивость.
Построенная модель, похожая на самолет А321, имеет шарниры, позволяющие 25 % площади крыла двигаться. Если на обычный самолет резко воздействует ветер, его плоскости передают корпусу повышенную нагрузку, что требует усиления каркаса. А если кончики крыльев будут сгибаться, конструкцию можно значительно облегчить. Да, это сложнее, но экономия горючего, увеличение дальности, скорость, перевесят этот минус. В течение ближайших лет Airbus собирается перейти к испытаниям на полноразмерной модели.
Совершенствуя возможности перемещения по небу, человек смотрит не только на птиц – летать умеют и насекомые. Например, стрекоза – чрезвычайно маневренное существо. Почему бы не поучиться и у нее?
Это уже российская штуковина, имеющая длину в 3 м и столько же «комплектов» крыльев. Механизм, заставивший подняться конструкцию в небо, достаточно сложный. Однако факт: аппарат с электродвигателем летает и даже маневрирует.
Конечно, вряд ли создадут пассажирское воздушное судно с такими «махалками». Но вот альтернативой реактивным ранцам Serenity, учитывая его высокую маневренность, станет запросто. Казалось бы, для полета у птиц можно взять разве что крылья – и опять нет! Почему бы не взглянуть повнимательнее на …лапы? Именно так и поступили конструкторы из ЮАР.
Это интересный концепт, на электрической тяге, который в перспективе станет, по замыслу конструкторов, одноместным аэротакси, личным транспортом или дроном-грузовиком с дистанционным управлением.
Учитывая сложный рельеф Африки и плохие дороги, появление «конечностей» на летательном аппарат вполне понятно. «Ноги» помогают взлетать (обеспечивается наклон на 45°) и садиться; в полете они убираются. Технические данные Macrobat не такие и плохие: при полезной нагрузке в 150 кг он преодолеет 150 км, развивая скорость до 150 км/ч. Машина взлетает, используя вертикально расположенные двигатели, которые при горизонтальном полете поворачиваются продольно.
Человек упорно стремится извлечь максимальную пользу из всего, что его окружает. И природа – отличный образец для подражания. Другой вопрос, как этого добиться и стоит ли?
Начало
К теории машущего полета приложил свою руку Циолковский, опубликовав еще в 1890-м году свой труд «К теории летания». Гений космонавтики изучал сложные движения птиц в атмосфере, научно обосновывая полет и возможность реализации фигур высшего пилотажа. Через 22 года русский летчик Нестеров проверил на практике изыскания ученого, совершив знаменитую «петлю».
Пока одни развивали теорию, другие создавали замысловатые конструкции и проводили первые опыты. Первая реальная удача улыбнулась советскому конструктору Черановскому Б. И., с 1921 по 1936 годы проводившему опыты с планерами-орнитоптерами. К 1937-му при участии ОСОАВИАХИМа ему удалось построить мускульный махолет БИЧ-18.
Конструктор проверяет механизм. Фото: YouTube.com
Это биплан с подвижными крыльями, приводимыми в действие педалями, которые крутил пилот. Пустая машина весила 72 кг. Аппарат сначала испытывался в роли планера. Первые взлеты он совершал с помощью резинового амортизатора на десятиметровую высоту. Длина «пройденного» пути составила 125 м. В дальнейшем пилот, поднявшись в воздух, совершил 6 взмахов. Аппарат пролетел уже 430 м – прогресс налицо!
БИЧ-18 в полете. Фото: YouTube.com
Однако выяснилось: слишком толстые крылья не создавали тяги в ходе взмахов. Тогда их сделали гибкими, но нужного результата не добились и проект забросили.
Сегодня
В 50-е годы минувшего века установили: натренированный человек способен развить мощность до 1 кВт только с помощью мускулов. Через 30 минут она упадет вдвое: т. е. взлететь можно, но потом придется планировать.
У человека на грудные мышцы приходится 1 % от веса тела, у птицы – 17 %. Поэтому летать Homo sapiens не может, какие крылья к нему ни пристегивай.
До конца прошлого века у человечества не было легких и мощных двигателей, материалов, которые помогли бы орнитоптеру летать. Но сегодня ситуация иная и эксперименты с махолетами возобновились. В 2002-м американец ДЖ. Делоуриер построил аппарат с машущими крыльями, который успешно испытал в 2006-м. В 2010-м студенты из Торонто при участии аэрокосмического института построили аппарат Snowbird. По сути, это первая машина с машущими крыльями, способная уверенно лететь горизонтально при помощи мускульной силы человека.
Такими плоскостями долго не помашешь. Фото: YouTube.com
Snowbird имеет размах крыльев 32 м при массе в 42 кг. Конструкция изготовлена из полимеров, а крылья – из бальсы. Последние приводятся в движение мускульной силой пилота через тросы. При этом совмещались силы аэродинамики и инерции. Махолет, поднятый в воздух посредством авто-буксировщика, пролетел 145 м за 19,3 сек. В общем-то недалеко ушли испытатели от советского БИЧ-18 тридцатых годов. Гораздо успешнее проходили эксперименты с орнитоптерами на беспилотной «основе».
Колибри
Эта крошечная птичка вдохновила конструкторов и, понаблюдав за ее полетами, разработчики создали нечто похожее. В 2009-м специалисты из AeroVironment (США) сделали такой аппарат, способный не только летать, но и зависать и маневрировать. Энтузиасты из университета Делфта тоже пошли по этому пути и создали свою птичку – DelFly Explorer весом 20 г с крыльями в 280 мм. Аппарат безостановочно летает 9 мин.
Студенческая игрушка уверенно ориентируется в воздухе (2015 год). Фото: YouTube.com
Орнитоптер имеет контроллер, предупреждающий столкновение с преградами. Полностью скопировать полет живой птицы удалось инженерам из FlappingFlight.
Park Hawk 4 от FlappingFlight запускают в полет (2010 год). Фото: YouTube.com
Механическая игрушка уже могла изменять направление движения, высоту и скорость, используя только взмахи крыльев. Однако практическое применение подобных конструкций вызывает сомнение. Ну разве что военным пригодится для разведки, шпионажа.
AlbatrossOne
А вот эта концепция от Airbus уже очень близка к практическому применению. Речь идет о законцовках крыла, которые наверняка многие видели. Например, у Boeing 777X они используются всего лишь для того, чтобы самолет помещался в ангар.
Законцовки Boeing 777Х помогают умещаться в ангар. Фото: YouTube.com
В данном же случае инженеры построили масштабную модель для изучения возможности использования подвижных законцовок. В качестве примера был взят альбатрос, имеющий наибольший размах крыльев среди птиц, о чем свидетельствует название проекта.
Когда надо, птица «ломает» крылья. Фото: YouTube.com
Аэродинамическое качество живой «конструкции» составляет 1:22. Это значит, что альбатрос способен пролететь при планировании 22 м, потеряв метр высоты. Узкие и жесткие крылья птицы «умеют» фиксироваться при помощи сухожилий, чтобы не тратить мышечные усилия на горизонтальный полет. Кончики крыльев при необходимости отклоняются в разные стороны, в ходе выполнения маневров или при порывах ветра. Это снижает нагрузку на «плоскость» и повышает устойчивость.
AlbatrossOne в полете. Фото: YouTube.com
Построенная модель, похожая на самолет А321, имеет шарниры, позволяющие 25 % площади крыла двигаться. Если на обычный самолет резко воздействует ветер, его плоскости передают корпусу повышенную нагрузку, что требует усиления каркаса. А если кончики крыльев будут сгибаться, конструкцию можно значительно облегчить. Да, это сложнее, но экономия горючего, увеличение дальности, скорость, перевесят этот минус. В течение ближайших лет Airbus собирается перейти к испытаниям на полноразмерной модели.
Совершенствуя возможности перемещения по небу, человек смотрит не только на птиц – летать умеют и насекомые. Например, стрекоза – чрезвычайно маневренное существо. Почему бы не поучиться и у нее?
Serenity
Это уже российская штуковина, имеющая длину в 3 м и столько же «комплектов» крыльев. Механизм, заставивший подняться конструкцию в небо, достаточно сложный. Однако факт: аппарат с электродвигателем летает и даже маневрирует.
Простой конструкцию этого орнитоптера не назовешь. Фото: YouTube.com
Конечно, вряд ли создадут пассажирское воздушное судно с такими «махалками». Но вот альтернативой реактивным ранцам Serenity, учитывая его высокую маневренность, станет запросто. Казалось бы, для полета у птиц можно взять разве что крылья – и опять нет! Почему бы не взглянуть повнимательнее на …лапы? Именно так и поступили конструкторы из ЮАР.
Macrobat
Это интересный концепт, на электрической тяге, который в перспективе станет, по замыслу конструкторов, одноместным аэротакси, личным транспортом или дроном-грузовиком с дистанционным управлением.
«Птичка» из ЮАР. Фото: YouTube.com
Учитывая сложный рельеф Африки и плохие дороги, появление «конечностей» на летательном аппарат вполне понятно. «Ноги» помогают взлетать (обеспечивается наклон на 45°) и садиться; в полете они убираются. Технические данные Macrobat не такие и плохие: при полезной нагрузке в 150 кг он преодолеет 150 км, развивая скорость до 150 км/ч. Машина взлетает, используя вертикально расположенные двигатели, которые при горизонтальном полете поворачиваются продольно.
Резюме
Человек упорно стремится извлечь максимальную пользу из всего, что его окружает. И природа – отличный образец для подражания. Другой вопрос, как этого добиться и стоит ли?
- Сергей М.
- https://youtube.com
Рекомендуем для вас
Подводный арктический газовоз «Пилигрим» заменит трубопроводы
Доставка углеводородов подводным газовозом, да еще под арктическими льдами – не фантастика ли? О проекте 2019-го года сегодня вспомнили не случайно. Реальная...
Lada Vesta в 2025 году станет не хуже иномарок – готовится глобальное обновление
Наконец дождемся? Или АвтоВАЗ просто вынужден модернизировать автомобили под напором китайских брендов?...
ПД-8 будут испытывать на летающей лаборатории
По сообщению главы Ростеха, ПД-8 проходит последние испытания на стенде и следующий этап – тестирование в полете на Ил-76ЛЛ. Затем двигатель установят на...
Зачем при взлете и посадке стюардессы просят открывать шторки иллюминаторов
Эта неожиданная просьба имеет под собой довольно веские основания, которые, возможно, помогут сберечь здоровье, а то и жизнь пассажиров. Неужели какие-то...
ЯМЗ-535: новая рядная «четверка», которая пестрит отечественными инновациями
В новом видео на YouTube-канале «Автомобильная Россия» представлен дизельный двигатель ЯМЗ-535, который стал улучшенной версией популярного мотора ЯМЗ-534. Это...
ОДК покажет прорывные технологии на примере авиадвигателей ПД-14 и ПД-35
Выставка пройдет в Москве с 23 по 25 декабря. Покажут лучшие достижения в авиастроении....
Новый комбайн от Ростсельмаш – революционное решение для полей
На выставке «Агросалон 2024» в подробностях продемонстрировали долгожданную новинку от завода Ростсельмаш. Ею стал кормоуборочный комбайн F-1500 с двигателем...
У экранопланов, похоже, открывается «второе дыхание»
И снова «в деле» фигурируют водородные технологии. О новых открывающихся перспективах этого надводного транспорта читайте в нашем материале....
Чиновники уточнили сроки производства МС-21-300 и SJ-100
Также стало известно, сколько уже готово единиц МС-21. А еще название лайнера SJ-100 хотят русифицировать. И его выход в серию напрямую зависит от ПД-8....
В России появятся «двойники» аэропортов
Система интерактивная и обеспечивает улучшенный мониторинг работы аэропорта и сопутствующей инфраструктуры. Также технология позволяет оптимизировать...
Hyundai объявляет «войну» мониторам в авто
Все уже привыкли к ярким экранам мультимедиа. Вот только немногие знают, как влияют на безопасность вождения эти устройства и есть ли им альтернатива....
Что будет, если с двигателя Жигулей «срезать» 8 кг запчастей?
Команда YouTube-канала «Гараж 54» пошла на очередной необычный эксперимент, до которого мало кто мог додуматься. Они продемонстрировали проект по созданию...
Первые подробности о красноярском вездеходе Visuva T8
Чтобы управлять этим «монстром» не нужно специальное обучение. В качестве руля – штурвал, а гусеницы изготовлены из композита, которые уменьшают давление на...
Многоосные шасси МЗКТ выходят на гражданский рынок – «Волат» для суровой эксплуатации
Минский завод колесных тягачей известен на просторах бывшего Советского Союза в первую очередь своими многоосными шасси для ракетовозов. Но уже давно...
Представлен «Чистогор» – грузовая новинка с логотипом «КАМАЗ»
Автомобиль создан при совместном сотрудничестве крупнейшего производителя грузовой техники и Центра водородных технологий АФК «Система». Подробнее о проекте...
КАМАЗ представил обновленное шасси К3: новый двигатель, кабина и не только
Благодаря изменениям серия К3 стала ближе к более дорогой линейке К5. Что именно улучшили?...