Inom området för vertikala start- och landningsflygplan tillhör det obestridda ledarskapet helikoptrar. Sökningen fortsätter dock efter alternativa system som kan ha verkliga utsikter. Särskilt just nu studerar ryska specialister begreppet s.k. cyklolet eller cyklokopter. Som en del av Cyclone-programmet har bänkmodeller och ett prototypflygplan redan skapats och testats, och ett flygplan i full storlek förväntas dyka upp inom en snar framtid.
Gratis start
År 2017 lanserade Russian Foundation for Advanced Study (FPI) tävlingen Free Takeoff. Hans uppgift var att hitta alternativa system för vertikala / ultrakorta startflygplan som kunde konkurrera med helikoptern. En av ansökningarna till tävlingen lämnades in av företaget "Flash-M" (Krasnoyarsk), som förenade representanter för den kreativa gruppen "Arey" och Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (IT SB RAS).
"Flash-M" kom med ett förslag om att skapa en s.k. cyklolett. Forskare inom IT SB RAS har arbetat med detta koncept under lång tid och bedrivit teoretisk och experimentell forskning. En stor mängd data samlades in och ett bänkprov på en lovande cyklisk framdrivning / cykloid propeller visades. Flash-M-förslaget intresserade FPI, och det var denna organisation som blev vinnaren av Free Takeoff.
År 2018 lanserade FPI Cyclone -projektet, under vilket det var planerat att fortsätta arbetet med cyklolett -temat, samt bygga och testa de första prototyperna. Inom ramen för detta projekt studeras också frågor om vidare produktion, implementering och drift av utrustning i full storlek som är lämplig för verkligt bruk.
I juli 2020 genomförde "Flash-M" de första flygtesterna av ett erfaret obemannat flygfordon. Apparaten som vägde 50 kg fick fyra originalcykliska propellrar. Dess kapacitet för vertikal start och landning, planflygning och manövrar bekräftades. Dessutom demonstrerade de några av de funktioner som inte finns tillgängliga för helikoptrar. Kort därefter visades en annan experimentell drönare som heter Cyclone 2020 på armén 2020 -forumet.
Planer för framtiden
I april i år tillkännagavs starten på ett nytt arbetsskede. Nu är målet med Cyclone-projektet att skapa ett eventuellt bemannat flygplan i full storlek som väger upp till 2 ton med en nyttolast på 600 kg. Sådan "Cyclocar" är planerad att ställas inför rätta nästa år. På medellång sikt kan massproduktion och introduktion av sådan teknik börja på olika områden.
Cyclone -utvecklarna planerar att skapa en hel rad utrustning baserad på gemensamma principer och teknik. Last som väger upp till 20 kg kommer att bäras av en 60 kg UAV "Cyclodron". Större laster, inkl. passagerare måste bära en 2-ton Cyclocar. Inom en avlägsen framtid kan ett tungt Cyclotrack dyka upp, som med en startvikt på 10 ton kommer att kunna bära upp till 4 ton last.
Det antas att nya typer av cykloleter kommer att få tillämpning inom last- och persontransporter. Även militären, räddningsaktörer etc. kan vara intresserade av dem. I vissa områden med särskilda krav kan sådan teknik ersätta helikoptrar. Dess fördelar anses vara mindre dimensioner och vikt, liksom högre manövrerbarhet och stabilitet.
För att uppfylla order på utrustning planeras det att skapa en ny byggnad för flygplan. Utvecklingsorganisationen har redan en affärsplan, och det rapporteras att det finns investerare som är redo att säkerställa dess genomförande.
Tekniska funktioner
Inom ramen för Cyclone -programmet studeras och testas ett universellt schema för ett cykelflygplan, som sedan kommer att användas i alla planerade projekt. Detta system lämpar sig för skalbarhet, vilket resulterar i att den kompakta "Cyclodron" och den tunga "Cyclotrac" kommer att likna varandra.
Det föreslagna schemat föreskriver konstruktion av ett flygplan med fyra cykliska propellrar, placerade i par på sidorna av den strömlinjeformade flygkroppen. Designen föreslår största möjliga användning av plast och kompositmaterial, vilket kommer att öka viktens perfektion.
Cyclelets kommer att få ett hybrid- eller helelektriskt kraftverk. I båda fallen tillhandahålls propellernas rotation av elmotorer. Ett fly-by-wire-styrsystem med maximal automatisering utvecklas. Hon måste arbeta helt självständigt eller följa pilotens kommandon och lossa honom.
Projektets främsta innovation är den s.k. cyklisk flyttare. Denna enhet är en uppsättning med fem blad med begränsad längd, installerad mellan sidoskivorna. Bladen har förmågan att rotera fritt runt längsaxeln; en speciell mekanism - liknande en översvämningsplatta på en helikopter - sätter deras gemensamma och cykliska steg.
När propellern roterar rör sig bladen längs en cirkulär bana. I dess övre och nedre delar exponerar styrmekanismen dem för attackvinkeln, vilket säkerställer skapandet av lyft. En liknande princip används för att skapa horisontell dragkraft. Samtidig användning av fyra sådana propellrar skapar gott om möjligheter för vertikal och horisontell flygning, olika manövrar etc.
Utformningen av den cykliska flyttaren kan ha olika storlekar. Således har en produkt med en diameter och bredd på 1,5 m redan testats vid stativet. En framdrivningsanordning av denna storlek är avsedd för en Cyclocar som väger 2 ton. Detta innebär att en sådan enhet skapar ett drag på 500 kg. Enligt beräkningar kommer en sådan enhet att kunna nå hastigheter på upp till 250 km / h och flyga 500 km. Produktens längd och bredd kommer att ligga på nivån 6 m.
Fördelar och perspektiv
Den främsta fördelen med cycloopter / cyclocopter framför helikoptern är nyckelnheternas mindre storlek. Med samma dragindikatorer visar sig den cykloida propellern vara mycket mindre än propellern. Cyklolettens propeller arbetar ständigt i en position; frånvaron av behovet av lutning gör det möjligt att skapa horisontell dragkraft utan att minska vertikalen.
Ett flygplan med flera cykloidpropellrar kan generera dragkraft i olika riktningar och, på grund av detta, utföra olika manövrar, inkl. otillgänglig för en helikopter. Genom att förbättra systemen för att ställa in bladens vinkel är det möjligt att expandera de tillåtna stigningsvinklarna under flygning. I synnerhet tack vare detta kan en cyklolett, till skillnad från en helikopter, lyfta från lutande ytor och landa på dem.
Utvecklarna noterar flygplanets säkerhet. Cykloidpropellrar är lätta att utrusta med skydd. Till exempel användes på utställningen "cyclodron" en enhet bestående av ett par skivor med hoppare mellan dem. En propeller placerades inuti denna enhet. Cyclocar i de publicerade bilderna skyddas av ett rutnät. Dessutom kommer enheten inte att vara bullrig: i detta avseende bör den inte skilja sig från en vanlig bil.
Det ursprungliga schemat har dock vissa nackdelar, som är ganska svåra att bli av med. Först och främst är detta bristen på omfattande erfarenhet av utveckling, konstruktion och drift av sådan utrustning. Forskning och utveckling av nya lösningar kommer att ta mycket tid, och först efter det kan cykloletterna räkna med vilken plats som helst inom godstransport. Helikoptrar är däremot redan välstuderade och behärskade, vilket i viss mån förenklar både utveckling och drift.
Erfarenhetsproblemet förvärras av det faktum att en cyklolet är tekniskt mer komplex än en helikopter. Så i schemat från "Flash-M" och IT SB RAS används fyra originalpropeller samtidigt. Var och en av dem kännetecknas inte av enkelhet, och deras kombinerade användning leder till behovet av att lösa nya tekniska problem inom strömförsörjning och drivenheter, aerodynamik, styrning etc.
Den medelstora cyklonen i Cyclone-programmet anses vara en massmodell som kan ta rollen som en”lufttaxi” i framtiden. En ny utmaning följer av detta: utvecklare och tillsynsmyndigheter måste bestämma reglerna för driften av sådana flygplan, utarbeta säkerhetsfrågor etc. Projektdeltagarna sägs redan ta itu med dessa frågor.
Teknik för framtiden?
Det bör erinras om att Cyclone-projektet från FPI, Flash-M och IT SB RAS inte är det första i sitt slag. Idén om en cykling / cyklopter föreslogs i början av förra seklet. 1909 den ryska ingenjören E. P. Sverchkov byggde en”hjulortoped” - ett flygplan med två”paddelhjul”. Produkten tog inte fart på grund av inte den mest perfekta designen och på grund av brist på motoreffekt.
I framtiden utvecklades och byggdes nya cykloleter upprepade gånger i vårt land och utomlands. Men även de mest framgångsrika projekten gick inte längre än modellernas flygprov - konceptets komplexitet och ofullkomligheten hos de berörda konstruktionerna. Dessutom kunde ovanliga flygplan inte konkurrera med de redan bekanta helikoptrarna.
Under de senaste decennierna har cyklingen kommit ihåg igen. Moderna vetenskapliga metoder, teknik och material gör det möjligt att studera och implementera ett sådant koncept på en ny nivå. I vårt land utförs sådant arbete inom ramen för Cyclone-projektet, som redan har gått igenom mock-up-stadiet och närmar sig testning av ett bemannat / obemannat fordon i full storlek. Om forskare och ingenjörer kommer att klara alla utmaningar framöver kommer att bli klart inom en snar framtid. Cyclocars första flygning kommer att äga rum nästa år.
