Надзвуковий літаючий автомобіль.

Aug 24, 2010 04:00

Задача створення літаючого автомобіля, або, як його ще називають, roadable aircraft (тобто літака, здатного використовувати для зльоту та посадки, а також для переміщення, звичайні автодороги, і крім того, здатного заправлятися на звичайних автозаправках і поміститися у звичайному автомобільному гаражі) здавна була цікавою для винахідників, але на жаль у більшості випадків вдається створити щось недостатньо добре і в якості автомобіля, і в якості літака. Наприклад, останнім часом новини облетіла звістка про створення літаючого автомобіля Transition, перед цим ЗМІ сповіщали про створення (поки що не досить добре літаючого) апарату SkyCar, а на сайті Flying Cars можна ознайомитися з більшістю, якщо не з усіма, іншими варіантами подібних конструкцій, що були запропоновані різними винахідниками за останні сто років. Хочу ознайомити шановне товариство і зі своїм власним варіантом вирішення цієї задачі.



Головною ідєєю, що призвела до появи цієї розробки, було використання несучого фюзеляжу при умові високої крейсерської швидкості польоту, і пов'язане з цим рішенням розміщення пілота і двох пасажирів, котрі замість сидячого положення знаходяться у пласкому фюзеляжі майже зовсім лежачи на спині, усі троє поряд плече до плеча, причому відповідно зформовані підголовники дозволяють їм тримати голову у положенні лицем по ходу апарата. Таким чином, замість громіздких крил, які важко кудись подіти при їзді по дорогах, в цьому апараті є тільки короткі стріловидні площини - консолі, котрі можуть, щойно політ завершено, бути просто відхилені вгору поворотом по лініях їхнього приєднання до фюзеляжу. Проблема з відсутністю достатнього обзору, особливо при здійсненні посадки, легко вирішується наявністю у апарату відеокамер (розміщених, наприклад, у блоках фар та по кутах на передній кромці руля висоти), а також окулярів віртуальної реальності у пілота, або плоских комп'ютерних екранів, розміром приблизно 40 x 10 сантиметрів, котрі можуть бути змонтовані у полі зору пілота і кожного з пасажирів, будучи прикріпленими на поворотних з'єднаннях до стелевої (на малюнку напівзатемненої) частини ліхтаря кабіни, так що їх буде можна відхилити горизонтально до цієї стелі при бажанні дивитися вперед через скло ліхтаря (на жаль, огляд вперед через ліхтар кабіни буде дуже обмеженим, так що пілотувати без вказаного екрану або окулярів віртуальної реальності буде майже неможливо, однак надійність сучасних комп'ютерних систем дозволяє зробити такий комп'ютеризований режим керування єдиним наявним варіантом). При цьому, ліхтар кабіни, що може відкриватися вперед, повністю накриває зверху всі три лежачі місця для людей; для зручності польоту у сонячний день, його верхню частину вигідно зробити напівзатемненою (це показано на малюнку). Габарити кабіни для трьох людей становлять, орієнтовно, 190 x 200 x 40 сантиметрів.

Керуючими пристроями, що дозволятимуть пілотові передавати керівну дію комп'ютерній системі такого апарату, можуть бути два аналогові джойстики з кнопками, розміщені під руками пілота (в положенні руки по швах), по обидві сторони від крісла. При цьому, розумним видається надати можливість пілотування апаратом усім трьом людям що у ньому знаходяться, для чого джойстиків повинно бути всього чотири, розміщених в одну поперечну лінію: два з них розміщені між кріслами і два - обабіч цілого блоку з трьох крісел, причому джойстики котрі знаходяться між кріслами можуть використовуватися або тим хто знаходиться у боковому, або тим хто знаходиться у центральному кріслі, і крім того, кожен з пілотів що знаходяться в бокових кріслах може тримати в руках відповідну пару джойстиків одночасно (треба ще раз нагадати, що в цих кріслах люди майже лежать, так що висота фюзеляжу апарата, обмежена висотою людського тіла у майже лежачому положенні, з піднятою лицем по ходу апарата головою, може складати всього лише 35 - 40 сантиметрів, при ширині порядку двох метрів). Зрозуміло, людей в апараті не обов'язково мусить бути завжди троє: якщо треба летіти удвох, люди займають праве і ліве місце (при цьому, кожен з них може одночасно керувати апаратом за допомогою відповідної пари джойстиків; за підказкою знайомої по курсах англійської мови, цей варіант був би вигідний для навчальних польотів дівчини з інструктором), якщо ж летіти треба одному, то пілот займає центральне місце в кабіні; такий спосіб розміщення забезпечує збереження поперечної центровки (повздовжня центровка може забезпечуватися, наприклад, перекачуванням палива з передніх баків у задні і навпаки).

Два потужні реактивні двигуни, розміщені поряд, справа і зліва у хвості фюзеляжу апарата, розганяють апарат до швидкості, близької до швидкості звуку, а інколи, наприклад на форсажі, навіть і до швидкості що перевищує звуковий бар'єр, адже якраз на цих швидкостях запропонована аеродинамічна схема має найкращі аеродинамічні властивості. Тут треба сказати, що на малих швидкостях аеродинамічна якість буде невисокою через індуктивний опір повітря, отже двигуни повинні бути достатньої потужності, і хоч швидкість відриву від злітної смуги, а також посадочна швидкість, повинні виявитись великими (для орієнтовної нагрузки на несучу поверхню - приблизно, 70 кілограмів на квадратний метр), але цей недолік дещо виправляється наявністю комп'ютеризованої системи здійснення зльоту і посадки, а також можливістю здійснювати зліт і посадку не тільки на злітні смуги, але й на прямі участки звичайних автомагістралей, що можуть мати достатню довжину. При зльоті, повітря у двигуни поступає через верхні щілинні повітрозабірники, розміщені зверху фюзеляжу за кабіною, по обидві сторони від кільової стійки (на малюнку вони показані чорним кольором), а після набору висоти, достатньої для гарантування відсутності сторонніх предметів у потоці повітря - можливо, також і через регульовані нижні повітрозабірники, котрі можуть бути виконані на різний спосіб (наприклад, теж щілинні але зовсім плоскі; розміщені у днищі фюзеляжу апарата і на малюнку не показані).

Зверху на кільовій стійці знаходиться цільноповоротний руль висоти, ззаду на ній, вертикально - руль напряму; крім того, ззаду на малих крилах - консолях знаходяться елерони. Також, можливо, ці крила - консолі можуть і під час польоту злегка відхилятися вгору та вниз по осях їхнього приєднання до фюзеляжу, що трохи мінятиме і кут їх повздовжнього нахилу відносно фюзеляжу, бо (помітна на малюнку) лінія приєднання крила - консолі до фюзеляжу утворює деякий кут з осьовою лінією апарату, хоч і знаходиться з нею у горизонтальній площині - і ці незначні повороти крил - консолів також дозволяють керувати аеродинамічними характеристиками апарату. Всі ці елементи керування відхиляються комп'ютеризованою системою керування апаратом і не мають безпосереднього механічного зв'язку з керуючими аналоговими джойстиками; таке рішення вимагає надійної системи комп'ютеризованого керування, але дозволяє перепровіряти керуючі дії пілота і в такий спосіб виправляти помилки непрофесійного керування. При цьому, з'являється можливість зробити керування апаратом, а особливо автоматизовану або напівавтоматизовану посадку та зліт, настільки простими, що керувати ним зможуть звичайні люди, а не спеціально підготовані пілоти. Як було написано, після посадки, а також під час переміщення по землі вказані крила - консолі складаються поворотом вгору по лініях їх приєднання до фюзеляжу, а перед зльотом - розкладаються знову у льотне положення. Ця операція, так само як і рухи керуючих поверхонь під час польоту і обертання та повороти коліс під час переміщення по землі, здійснюється електроприводами.

По обидві сторони від кільової стійки, на стандартизованих стиковочних вузлах, можуть закріплюватися обтічні довгасті транспортні контейнери або будь - яке інше устаткування, в тім числі і озброєння (про військове застосування апарату трохи далі). На малюнку ці універсальні контейнери, довжиною порядку 190 сантиметрів і діаметром приблизно 15 сантиметрів, схематично зображено чорним кольором з білими кружечками спереду. Зрозуміло, що їх можна і не підвішувати до апарата, але здатність використання такого підвішеного на стандартний вузол устаткування сильно розширює можливості, починаючи від транспортування вантажів відповідного розміру і закінчуючи пусковими установками ракет (ще одна підказка від знайомої по університету - зробити додаткові чотири направляючі, для бомб або ракет, під кабіною екіпажу; якщо масу кожної ракети прийняти орієнтовно за 40кг, то чотири ракети важитимуть 160кг, компенсуючи вагу двох людей на кріслах справа й зліва від пілота).

На жаль, геометрія кабіни не дозволяє витримувати у ній нормальний тиск повітря на великих висотах; найкращим варіантом для полегшення дихання на цих висотах залишається збільшення концентрації кисню в повітрі кабіни (що є достатнім для висот до 12 тисяч метрів), причому зробити це можна не тільки за рахунок запасання кисню в балонах, але й концентрацією кисню з повітря спеціальним апаратом з молекулярними мембранами (подібні апарати уже зараз є в продажу, з тою різницею, що повітря високого тиску можна буде навіть не стискати спеціальним компресором, а просто відбирати трубкою з компресора реактивного двигуна, про що мені оце зараз підказує ще одна знайома, котра любить ходити в гори і знає особливості цих подорожей).

Різна корисна нагрузка апарата може вимагати підстройки його центровки; наприклад, очевидно, що троє людей котрі здійснюють політ без додаткових контейнерів на кільовій стійці, і одна людина котра здійснює політ з важкими додатковими контейнерами, по - різному нагрузять апарат, і буде потрібно у деякий спосіб вирівняти нагрузку, щоб зберегти відповідну центровку. Для цього, наприклад, паливні баки апарату можуть бути виконані наступним чином: передній бак знаходиться перед кабіною, середній - зразу за кабіною, і задній - у кільовій стійці. Така конструкція забезпечує можливість вирівнювання повздовжньої центровки перекачуванням палива з одого баку в інший, причому (за підказкою знайомої котра допомагала малювати прапор) у передньому або кільовому баках при декотрих варіантах загрузки може навіть залишатися трохи палива виключно з метою вирівнювання центровки; і оскільки ємність переднього баку може становити орієнтовно 80 літрів, а кільового - орієнтовно 40 літрів, то такий спосіб вирішує всі проблеми з повздовжньою центровкою при різних варіантах загрузки (додаткове забезпечення поперечної центровки, за підказкою знайомої котра займається психологією, може здійснюватися також перекачуванням палива - з правої у ліву частину центрального бака, і навпаки).

Габарити апарату зі складеними крилами - консолями (орієнтовно 570 x 210 x 230 сантиметрів) дозволяють йому вільно переміщатися по автодорогах та міських вулицях і поміщатися у більшість наявних гаражів, а також заправлятися на звичайних автозаправках. Зліт та посадку можна буде здійснювати не тільки на злітні смуги, а й на достатньо довгі прямі участки автодоріг або й міських вулиць, причому мала ширина апарата з розгорнутими крилами - консолями (орієнтовно 310 сантиметрів) теоретично дозволяє йому навіть здійснити посадку на окрему виділену полосу руху без припинення руху по інших полосах автомагістралі. Зрозуміло, що такі спеціалізовані злітно - посадочні участки автодоріг і вулиць буде корисно, в більшості випадків, відповідним чином оформити організаційно, але це не повинно становити складнощів; крім того, дообладнання території біля цих участків відповідним навігаційним обладнанням дозволить здійснювати зліт та посадку повністю автоматизовано.

Ця аеродинамічна схема з несучим фюзеляжем прийшла мені на думку після перегляду одної трансляції автоперегонів Формули 1. Один болід наїхав переднім колесом на колесо іншого, і через тертя між колесами його передній міст підскочив на півметра вгору, на швидкості орієнтовно до 250 кілометрів на годину. Це створило відповідний кут атаки днища боліда до площини дороги, і під дією аеродинамічної підйомної сили болід просто злетів на декілька метрів у повітря, зробив культбіт і впав знову на колеса. Отже, подумав я, на швидкостях порядку 250 кілометрів на годину, підйомної сили має бути цілком достатньо для зльоту і спеціально спроектованого літаючого автомобіля з несучим фюзеляжем; зрозуміло, однак, що це тільки вкрай груба верхня оцінка, реально злітна швидкість цього апарата визначатиметься продувками в аеродинамічній трубі і може бути значно меншою.

Цей винахід був мною продуманий за час від 1999 до 2003 року, і я навіть хотів його патентувати, хоч потім відмовився від цього наміру і подав заявку на інший свій винахід. Але старий малюнок в блокноті, намальований не пізніше 2003 року, зберігся, і його відретушований скан допоміг мені проілюструвати цей запис. Якщо це когось цікавить, то в наявності є і неретушована версія. Крім того, відтоді я розкрив цю інформацію іще декільком людям, і не впевнений, чи вони не передали її ще комусь. Тому, як і для свого раніше викладеного винаходу (і в цілому на всі свої ідеї), я готовий пройти перевірку на сучасному варіанті детектора брехні (підпорогові запитання, неусвідомлювані відповіді, але без анінайменшої підконтрольності), з тим щоб підтвердити своє авторство та дату пріоритету, і якщо з'являться конкуруючі винахідники чогось подібного, то пропоную пройти подібну перевірку також і їм - зрештою, це тільки підтвердження власного авторства і пріоритету, і винахідникам просто притаманно любити свої винаходи, чи не так?

винаходи

Previous post Next post
Up