«Вихрелет» Колпакчиева
Идея эта не такая уж новая. Еще в 70-х годах XX века, когда в одном из всесоюзных НИИ рассматривали наилучшие способы решения транспортных проблем приближающейся Московской Олимпиады, ученым секретарем института, руководителем лаборатории Игорем Колпакчиевым был предложен проект скоростной транспортной системы. Суть ее заключалась в том, что автор предлагал развозить десятки тысяч людей - например, из «Лужников» по окончании соревнований - не только с помощью метро, автотранспорта, но и… по воздуху.
Однако Олимпиада из-за бойкота, как известно, провалилась. Финансирование жестко обрезали, и проект остался на бумаге.
«От двери до двери». С той поры минуло более трех десятилетий. Но столичный транспортный воз и ныне там. Более того, как полагает новый мэр Москвы Сергей Собянин, если не придумать что-то радикально новое, столице грозит транспортный коллапс. И так уж ныне многие ее магистрали каждый день затыкаются многокилометровыми пробками. А что будет завтра?
Хотим мы того или нет, полагает И.Н. Колпакчиев, проблему придется решать радикально. Причем не только для столицы. «Люди стали более подвижны, неизбежно появление нового транспорта, который будет работать по принципу “от двери до двери”», - говорит Игорь Николаевич.
«От двери до двери» - это значит, что не нужно тратить несколько часов, чтобы добраться до аэропорта и там проходить многочасовые процедуры посадки в самолет. Пассажирский транспорт будущего должен подниматься и садиться вертикально, как вертолет, - хоть на крышу дома, но иметь скорости и обычные, и гиперзвуковые, и даже космические.
Впрочем, Колпакчиев, ныне гендиректор Научно-технического центра - НТЦ «Взлет», мыслит куда шире. Подобному тому как Интернет обеспечил всеобщее информационное пространство, так и его проект «Интертранс» призван обеспечить мир единой транспортной системой. Грядет транспортная революция, полагает он.
Чтобы разрешить проблему нынешних транспортных пробок, Колпакчиев предлагает перейти от двухкоординатной транспортной системы, когда автомобили маневрируют только по земле, по осям Х и У, перейти к трехкоординатной, то есть задействовать еще и высоту Z.
Аэротакси без водителя. Помните, в кинофильме Люка Бессона «Пятый элемент» бывший спецназовец, роль которого играет «крепкий орешек» Брюс Уиллис, работает водителем аэротакси. От обычного автомобиля его машина отличается тем, что не ездит по дорогам, а летает между небоскребами.
События в фильме разворачиваются где-то в середине следующего XXII столетия. И вот тут создатели кинокартины, похоже, сильно промахнулись. Первые аэротакси появляются уже в наши дни. Причем, как утверждают их создатели, эти машины уже в 2013-2015 годах смогут обходиться даже без пилота-водителя.
Одним из первых за это дело взялся американский профессор Пол Моллер. Еще в начале 60-х годов XX века он собрал первый экземпляр «тарелки», имевший всего два двигателя и получивший название ХМ-2. На этом аппарате Поль даже смог оторваться от земли, чем доказал себе и окружающим, что его усилия не пропали даром.
Следующая модель ХМ-3, появившаяся в 1966 году, имела уже 8 моторов и способна была поднять в воздух два человека. За ней последовали другие модели «летающих тарелок», которые все больше совершенствовались - ведь прогресс не стоит на месте.
И вот недавно из-за океана пришло очередное сообщение: американская компания Moller International под руководством все того же П. Моллера готовится к серийному выпуску модели M200G Volantor. Аппарат, прошедший все возможные испытания, по утверждению разработчика, абсолютно безопасный, экологически чистый, простой и легкий в управлении. Главные элементы M200G - восемь моторов Rotapower, производящие больше двух лошадиных сил на 450 г своего веса. Эта модернизированная версия двигателей Ванкеля питается смесью 70 % этанола и 30 % воды.
Технические характеристики «летающей тарелки» от Моллера в принципе удовлетворят любого. Ее диаметр - 3 м, высота около метра. В кабине с достаточным комфортом размещаются два человека. Крейсерская скорость аппарата - 80-120 км/ч, максимальная - 160 км/ч. Запас хода тоже 160 км. А высота полета ограничена электроникой на уровне 3 м.
Сделано это не только из соображений безопасности. Дело в том, что при соблюдении подобного ограничения отпадает необходимость в получении специального сертификата в Федеральном управлении авиации США (FAA). Другими словами, любой человек, готовый выложить 90 тыс. долларов (такова стоимость серийной модели) за право иметь собственный НЛО, может без всяких ограничений и дополнительных затрат на получение разного рода «корочек» просто сесть и - полететь.
Тем более что управление состоит всего из двух ручек. Левой рукой пилот контролирует высоту, опуская или поднимая при необходимости нос и корму. А правый рычаг применяется для выбора направления полета и движения боком, на нем же (как на мотоцикле) расположены регулятор скорости и тормоз. Педали в «летающей тарелке» отсутствуют.
В ограничении высоты полета есть еще один плюс: на таком сравнительно небольшом расстоянии от земли наиболее ярко проявляется экранный эффект, позволяющий несколько увеличить нагрузку. А для посещения мест, недоступных для самого крутого внедорожника, или даже просто для преодоления «пробок» на дорогах 3 м более чем достаточно.
Кроме П. Моллера, по всему миру десятки фирм и конструкторских бюро ведут разработку аэромобилей, аэроджипов, скайкаров и т. д. По оценкам специалистов NASA к середине XXI века четверть личных транспортных средств будет именно летающим.
Еще одна интересная конструкция появилась на свет благодаря выпускнику отделения аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института Карлу Дитриху. В феврале 2006 года он получил приз в 30 тыс. долларов «за портфель изобретений, включающих новое персональное воздушное транспортное средство, настольный реактор синтеза и ракетный двигатель низкой стоимости».
Реактор с двигателем мы давайте рассмотрим как-нибудь в следующий раз. Что же касается воздушного транспортного средства, то для его постройки шустрый выпускник тут же основал компанию Terrafugia, базирующуюся тут же, в Кембридже. В ее состав вошли еще несколько выпускников отделения аэронавтики - приятели Карла. Общими усилиями они и разработали летающий автомобиль Transition («Переход»).
По замыслу создателей аппарат рассчитан на полеты на расстояние 150-800 км и способен двигаться по асфальту как автомобиль. При этом он должен легко помещаться в стандартном гараже. Для этого Transition имеет автоматически складывающиеся крылья и воздушный винт, приводимый в действие 100-сильным авиационным мотором.
Расход топлива - кстати, обычного автомобильного, а не авиационного бензина - в полете, по расчетам авторов проекта, должен составить 15 л/ч, или в привычных для автомобилистов единицах - 7,84 л на 100 км. Тот же расход топлива обещают конструкторы и при езде в городской толчее..
Основатели компании Terrafugia прекрасно знают, что летающие автомобили обычно и плохо летают и неважно ездят. Однако, как полагают они, им, во-первых, удалось удачно разрешить ряд конструкционных проблем. А во-вторых, похоже, именно теперь пришло время для подобных машин. Недавние изменения в американском законодательстве сделали еще более доступным и простым получение лицензии пилота легкого спортивного самолета (а она потребуется владельцу Transition). К тому же обучение пилотированию новаторы из Кембриджа включают в цену своей машины. С другой стороны, новые процедуры безопасности в аэропортах увеличили общее время, затрачиваемое человеком на путешествие по воздуху. И наконец, многим уже настолько надоели транспортные пробки на дорогах, что они готовы на что угодно, лишь бы их избежать…
В создании таких самолетов-такси оказалось заинтересовано даже NASA. В Национальном управлении США по аэронавтике и исследованию космического пространства обещают 1,6-2,35 млн долларов тому, чей план по созданию нового типа летательных аппаратов окажется наиболее перспективным.
При участии NASA разрабатывается проект сети мини-аэропортов и специально проектируемых летательных аппаратов, которые будут с них взлетать и приземляться. Новое средство передвижения будет называться Suburban Air Vehicles (SAV) - пригородный воздушный транспорт. Основные требования к аппарату - он должен быть достаточно тихим, чтобы не тревожить людей, над домами которых пролетает, и автономным, то есть пилота в кабине не будет, а руководить полетом станут бортовой компьютер и диспетчер на земле.
Важно и то, чтобы SAV был приспособлен для крутого взлета. Это необходимо, поскольку взлетно-посадочные площадки окажутся очень короткими - 10-30,5 м. К тому же каждый аэропорт должен отправлять и принимать порядка 120 такси в час. Сам полет SAV будет проходить не выше 46 м со скоростью 160-195 км/ч. Вдобавок в NASA хотели бы оборудовать такси системами катапультирования в экстренных ситуациях.
Взлететь над суетой и пробками. Итак, похоже, в мире вскоре появится новый вид транспорта. С городских площадей или даже с крыш домов каждые 30 секунд начнут взлетать и садиться воздушные такси с четырьмя пассажирами на борту.
Так, например, еще одну перспективную модель так называемого личного летательного аппарата предлагает израильская компания «Городская авиация» (Urban Aeronautics). Аппарат, сконструированный ее инженерами, поднимается в воздух за счет двух двигателей с вертолетными роторами, укрытыми в шахтных колодцах. А движется вперед еще двумя тяговыми двигателями с самолетными пропеллерами, которые расположены в хвостовой части аппарата. По дороге же машина перемещается на четырех колесах с пневматическими баллонами и эластичной подвеской.
Устройство в первую очередь предполагается использовать при проведении спасательных и ремонтных работ, а также для патрулирования городских улиц. Причем применение в конструкции турбовентиляторов в шахтных колодцах позволяет безопасно причаливать к балконам и лоджиям высотных зданий, что может весьма пригодиться при пожарной эвакуации жильцов.
Заинтересовались этим аппаратом и спецслужбы, которым приходится вести борьбу с террористами. Такой аппарат позволит атаковать нарушителей правопорядка с неожиданной стороны.
Таким образом, получается, что у И.Н. Колпакчиева конкурентов более чем достаточно. Но он, похоже, их не боится. Почему? Да потому, что Игорь Николаевич оказался, по крайней мере, на шаг впереди зарубежных конструкторов.
Его конструкция базируется на вихревых теориях создателя современной аэродинамики Н.Е. Жуковского. «Николай Егорович впервые сформулировал принцип “идеального винта”, - говорит Колпакчиев, - а мы придумали, как его реализовать на практике. Винта в нашей конструкции как такового нет - это совершенно новая система тяги, принципиально отличная от современных авиационных систем. Тяга создается без вращения лопастей, и она равномерно, как у “идеального винта” Жуковского, распределена по рабочей поверхности».
Если снабдить такой «вихрелет» двигателем, способным работать в безвоздушном пространстве, то его можно выводить в космос с грузом или пассажирами на борту, уверяет Колпакчиев. При этом перелет, скажем, из Нью-Йорка в Москву будет отнимать у пассажиров не 10 часов жизни, а на порядок меньше. Всего за полчаса можно будет «проколоть» атмосферу, выйти в околоземное пространство, совершить, скажем, пол-оборота вокруг планеты, а затем «спикировать» на Землю и сесть в нужной точке. Весь полет в таком случае от посадки до высадки пассажиров займет немногим более часа!
Оригинальному виду транспорта требуется и уникальный двигатель. «Необходим накопитель энергии, установленный прямо на транспортном средстве», - полагает Колпакчиев. И предлагает использовать в качестве такого накопителя супермаховик. Причем изобретателю и его коллегам удалось найти материал, который не расслаивается под действием центробежных сил при вращении с сумасшедшими скоростями. Он выполнен на основе нанотехнологий, и из него должно состоять рабочее тело гипермаховика.
Такой маховик пригоден как для наземного транспорта, так и для летательных аппаратов. Расчеты показывают, что с одной заправки аккумулятора электроэнергией (с гипермаховиком стыкуется электромотор-генератор) можно проехать или пролететь до 2 тыс. км! Это как от Москвы до Сочи.
Оригинальна и конструкция самого летательного аппарата. Внешне он будет иметь форму обтекаемого диска или, если хотите, пресловутой «летающей тарелки». Правда, при взгляде сверху видно, что «тарелка» эта не круглая, а ближе по форме к прямоугольнику со скругленными углами.
- Стеклопластиковая оболочка крепится к силовому корпусу, - поясняет изобретатель. - Внутри четыре электровинтовых модуля, которые обеспечивают достаточную подъемную силу…
Тут надо, наверное, сказать хоть несколько слов о самих электровинтовых модулях. В свое время Колпакчиев обратил внимание на такой физический эффект. Если молекулы воздуха, приобретая определенный заряд, взаимодействуют с аналогично заряженным острием, то по закону Кулона между ними происходит интенсивное отталкивание.
Если такими положительно заряженными остриями, а точнее кромками, будут концы пропеллера, заключенного внутри кольца из положительно же заряженной сетки, то такой многолопастный винт, по идее, должен крутиться. И он действительно крутится - Колпакчиев не раз проверял это на моделях.
Итак, четыре модуля создают подъемную силу, вектором которой управляют с помощью жалюзи. Поворачивая их створки над каждым из четырех каналов, отклоняя потоки воздуха, можно не только менять скорость подъема или горизонтального полета, но и осуществлять маневрирование.
Устойчивость же аппарату обеспечивает, кроме всего прочего, и эффект «летающей платформы». Вспомните, как в цирке жонглеры или клоуны бросают друг другу тарелки и шляпы. При броске достаточно подкрутить предмет, чтобы он приобрел устойчивость в полете. А если подкрутку осуществлять за счет маховика, раскрученного до 50 тыс. оборотов в минуту, то такой летательный аппарат - Колпакчиев называет его гироглайдером - вряд ли удастся опрокинуть.
Подобные ДПЛА - дистанционно-пилотируемые летательные аппараты - Колпакчиев предлагает использовать для патрулирования автотрасс, нефте- и газопроводов, для слежения за миграцией рыбы, предупреждения о пожарах, сельхозработ, аэрофотосъемки, экологического контроля…
В общем, работы для ДПЛА предостаточно. Вот только когда в небе появятся первые гироглайдеры? Игорь Николаевич Колпакчиев надеется, что уже скоро. Для их конструирования, строительства им и создана фирма «Взлет». Ее директор торопится, поскольку знает, что за рубежом у него уже появились серьезные конкуренты. Он все же надеется, что мировая транспортная революция начнется именно в России.
«100 великих достижений в мире техники», Станислав Николаевич Зигуненко, 2008г.
via