ВЗГЛЯД ЗА ГОРИЗОНТShow must go on (англ.) Я думаю, что даже самые матерые авиационные конструкторы, за плечами которых опыт проектирования сверхзвуковых истребителей со скоростями за 2 Маха, иногда смотрят на современные планеры с легким кратковременным чувством неполноценности и даже зависти. Это надо же - летать совсем без двигателя, используя только восходящие потоки! Это надо же - иметь такое высокое аэродинамическое качество - до 60! Можно пожалеть, что приходится заниматься проектированием тяжелых "утюгов" с мощными дымящими двигателями. Да, действительно, у планеров есть своя "изюминка" - превосходная способность держаться в воздухе. И еще - те ощущения, которые они дарят пилотам. Если все зависит от тебя, от твоего искусства и птичьей интуиции - это дорогого стоит. Но только для людей, которые могут это оценить. Планеры больше других летательных аппаратов похожи на изящных длиннокрылых птиц и обладают, пожалуй, наивысшим аэродинамическим совершенством. Всем известны и недостатки планеров - неавтономность, зависимость от причуд погоды. Очень нужен самостоятельный взлет и способность - при необходимости - летать без постоянного поиска восходящих потоков. Как самолет или птица. Давайте попробуем заглянуть в будущее. Всегда ли планер останется планером, изящной механической птицей без "сердца - пламенного мотора" и с намертво расправленными, застывшими крыльями? По большому счету, возможности усовершенствования планеров близки к пределу. Вряд ли в обозримом будущем появятся доступные конструкционные материалы, кардинально превосходящие применяемые ныне стекло- и углепластики. Хорошо освоен путь оснащения планеров двигателем с воздушным винтом, то есть, по сути, превращения в сверхлегкий самолет. Такие мотопланеры выпускаются. Что дальше? Беру на себя смелость предложить: ПЛАНЕР ДОЛЖЕН ВЗМАХНУТЬ КРЫЛЬЯМИ И НАЧАТЬ ЛЕТАТЬ ПОДОБНО ПТИЦЕ! Надо начинать практическое освоение машущего полета, время для этого настало и все условия созрели. Небольшое лирическое отступление. С машущим полетом связан наблюдаемый ныне парадокс. Машущий полет - самый распространенный способ перемещения живых существ на Земле. Летают в воздухе птицы, насекомые, летучие рыбы и мыши. Летают в воде бесчисленные рыбы и более примитивные существа. Летает в толще воды и человек - за счет собственной мускульной силы! - особенно, если он слегка облагородит свои аэродинамические формы, надев ручные или ножные ласты. Но в технике сложилось иное положение. Человечество освоило простейший частный случай (способ) полета - на фиксированных крыльях - и двигаться дальше пока, по-видимому, не спешит. Авиационные специалисты относятся к машущему полету с неодобрением, подозрением и сильно сомневаются в его осуществимости. Вид летающих птиц им ни о чем не говорит. Весь технический успех на протяжении более 100 лет - это опыты постройки летающих моделей с машущими крыльями. Но эти модели летают сами по себе, их полет неуправляем и поэтому не представляет особого интереса - проще и дешевле просто понаблюдать за птицами. Дистанция от такой модели до будущего пилотируемого махолета еще больше, чем дистанция от бумажного "голубя" до реального самолета. Этот парадокс - один из многих в истории развития техники. Интересен он лишь тем, что лежит на самой поверхности. ЕЩЕ НИ ОДИН МАХОЛЕТ С ЧЕЛОВЕКОМ НА БОРТУ НЕ СОВЕРШИЛ НИ ОДНОГО УСПЕШНОГО ПОЛЕТА, хотя бы простейшего, но достоверного, то есть удовлетворяющего современным требованиям FAI. Появление такого летательного аппарата будет кратковременным возвращением во времена легендарного детства авиации, когда было достаточно совершить один демонстрационный полет, чтобы это стало мировой сенсацией. Что же делается сейчас в мире в области машущего полета? Автор затратил на выяснение этого несколько лет и теперь картину можно считать достаточно полной. Информация собрана в авиационной литературе и журналах ("Флайт Интернешнл", "Аэрокурьер" и т. п.), а также в процессе работы автора на выставках в Брюсселе, Фридрихсхафене и др., а в последнее время - и в Internet. Выяснилось, что профессиональные авиационные фирмы строительством пилотируемых махолетов сейчас не занимаются. Наука также практически отвернулась от этой проблемы: ученых, которые исследуют машущий полет, можно пересчитать по пальцам одной руки. Это доктор Хартмут Цингель из высшей школы в Гамбурге и доктор Рудольф Баннаш из технического Университета в Берлине (отдел бионики). В этой области работает также профессор Джеймс Делорье из Университета в Торонто. Исследуется работа машущих крыльев на стенде и создаются - в который раз! - небольшие неуправляемые модели с машущими крыльями. Памятуя неудачный опыт дорогостоящего МакКриди по созданию ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМОЙ МОДЕЛИ махолета в виде летающего ящера, никто больше не рискует заниматься такими моделями. Причем у МакКриди, по-видимому, речь шла не об управлении движениями крыльев - куда там! - а всего лишь о поддержании положения модели в воздухе. Правда, профессор Делорье выпустил в начале года статью, посвященную разработке и испытаниям полноразмерного пилотируемого махолета, но получить эту статью пока не удалось. В Америке активно работает ОБЩЕСТВО ОРНИТОПТЕРИСТОВ под руководством Натана Кронистера. Они выпускают ежеквартальную газету и имеют несколько сайтов в Internet, но занимаются опять-таки только моделями. К сожалению, в республиках бывшего СССР - практически в России и Украине - все тихо и глухо. По неофициальным сведениям автора, ЦАГИ прекратил заниматься машущим полетом. Сданы в архив работы инженера из Киева А. Монацкова (планер "Кашук" с машущими крыльями), академика М. Тихонравова (книга "Полет птиц и машины с машущими крыльями"), результаты работы "Секции гребного полета" при ДОСАВе СССР и т. д. Что обидно, так как был накоплен большой опыт создания моделей и стендов для испытания машущих крыльев; велись также поиски путей создания полноразмерных моторных пилотируемых махолетов. В направлении создания полноразмерных махолетов работают сейчас только немногочисленные энтузиасты-одиночки, но качество создаваемых ими проектов зачастую очень низкое и иногда, к сожалению, только дискредитирует саму идею. Этим, кроме всего прочего, и объясняется неприязнь авиационных специалистов к махолету. Давайте взглянем на будущий махолет, пока еще скрытый дымкой грядущего. А. Внешний вид.
Между тем, достаточно внимательно понаблюдать за полетом птиц, чтобы убедиться, насколько РАЗНООБРАЗНЫ и ЦЕЛЕСООБРАЗНЫ движения их крыльев. Машущий полет периодически чередуется с планированием (имеются в виду крупные хорошо летающие птицы - альбатрос, чайка, пеликан). Иногда птица подправляет курс единичными взмахами крыльев. Движения крыльев более-менее однообразны только при простейшем равномерном полете. Но и тогда это не простое синусоидальное колебание: можно назвать 6 параметров машущего движения крыла, сочетание которых определяет окончательный полезный результат, не буду утомлять читателя перечислением. В настоящее время невозможно создать такую умную и совершенную механическую "махалку" по причине отсутствия теории машущего полета. Для первого в мире ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО махолета подходит только одно техническое решение: ПОРУЧИТЬ ПИЛОТУ САМОМУ, ВРУЧНУЮ ДВИГАТЬ КРЫЛЬЯМИ! Человек не уступает птице или летучей мыши в способностях и искусстве управления, тем более что частота взмахов крыльев при их 15-метровом размахе будет всего лишь около 1 ГЦ (!), что вполне в пределах возможностей человека. Где взять силищу, чтобы ворочать тяжеленными крыльями? - ее дадут гидравлические бустеры, питающиеся от гидросистемы с приводом от мотора. Как обеспечить удобство, обратную связь, тренировку пилота и т. п.? Это уже несложно, можно сказать, дело техники. При этом способе управления крылья становятся, образно говоря, продолжением рук пилота, он начнет "чувствовать" их, как нынче чувствует элероны и рули. В процессе безопасных тренировок пилот ОБЯЗАТЕЛЬНО найдет (выберет, определит, если хотите - почувствует) оптимальный способ движений крыльев, т. е. дающий максимальный положительный эффект в данных КОНКРЕТНЫХ условиях.
Г. Хорошенького понемножку, или во всем нужна постепенность. Хорошо ответил, как гласит предание, академик Туполев военным, которые слишком много СРАЗУ требовали от его нового самолета: "Вы что, хотите, чтобы боец рождался в каске и с автоматом? Да его еще ходить учить надо!" Между тем, некоторые авторы проектов махолетов на полном серьезе утверждают, что их детища смогут даже зависать на месте, - а это, между прочим, самый тяжелый режим, доступный даже не всем птицам. Экспериментальный махолет, скорее всего, даже не будет иметь самостоятельного взлета и взлетит в первый раз как планер, на буксире, с фиксированными крыльями, хотя возможность самостоятельной рулежки и взлета уже может быть заложена в конструкции. Но, тем не менее, его первый же активный ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ полет будет мировой сенсацией и точкой появления нового класса летательных аппаратов. После освоения простейшего полета, на что и был рассчитан экспериментальный махолет, можно будет думать дальше. Вот, очень-очень вкратце, главные черты будущего махолета. Понятно, должны присутствовать ВСЕ ПУНКТЫ СРАЗУ: А, Б, В и Г. Упустите что-то - и удачи не видать . Иной читатель скажет: "Все это довольно интересно, но нам-то что с того? Пусть птички машут крыльями, если хотят, а мы можем прекрасно летать на созданных нами аппаратах с фиксированными крыльями. Зря, что ли, трудились?" - и будет не совсем прав. Не будет никакого противопоставления и даже конкуренции между махолетом и другими типами летательных аппаратов - у каждого своя задача, свои достоинства и недостатки и, соответственно, свое место. Но прогресс должен продолжаться, и уже сейчас видны веские доводы, по которым безусловно стоит начать освоение машущего полета. Махолет будет первым МАЛОШУМЯЩИМ моторным летательным аппаратом! Действительно, медленно движущиеся крылья не шумят, а выхлоп сравнительно маломощного двигателя легко заглушить и уменьшить шум до уровня. к примеру, автомобиля "Мерседес". К тому же, махолет будет обладать малой заметностью в оптическом и радиодиапазоне. Первый полет махолета - не самоцель, а реальное доказательство рождения принципиально нового класса летательных аппаратов в добавок к существующим - самолету и вертолету. Вероятно, это будет последний из возможных классов (если не считать какого-то пока неизвестного нам гравилета). Махолет будет удобным и НЕЗАМЕНИМЫМ летающим стендом для практического изучения работы и эффектов машущих крыльев. Он даст ценнейшие данные, которые нельзя получить другим способом - из наблюдений над летающими существами и, тем более, из моделирования. На основе этого ученые смогут приступить к созданию теории аэродинамики свободного крыла. Существующая аэродинамика фиксированного крыла будет входить в эту более общую теорию на правах частного случая, для нулевой частоты взмахов крыла - разумеется, при сопоставимых скоростях и прочих условиях. Махолет будет обладать НАИВЫСШЕЙ возможной экономичностью, поскольку отбрасывает максимальную массу воздуха с минимальной скоростью (вспомним классическое высказывание Н. Е. Жуковского). Махолет представит большой интерес для отдыха и спорта. Ощущения пилота махолета, ВЛАДЕЮЩЕГО КРЫЛЬЯМИ, будут несравнимо шире и разнообразней ощущений планериста, задача которого - всего лишь поддерживать и регулировать положение аппарата в воздухе. Возможно, благодаря владению крыльями значительно улучшатся взлетно-посадочные характеристики, как мы это наблюдаем у птиц (хотя до зависания дело вряд ли дойдет - эта работа для вертолета). Появятся, может быть, соревнования на красоту и совершенство полета, своего рода воздушный слалом…. После того, как махолет будет более-менее освоен и выйдет из "экспериментального" состояния, появятся дальнейшие возможности его усовершенствования, например:
Можно еще долго говорить о перспективах. Но кто возьмется определить судьбу ребенка, который даже еще не родился? Автор этих строк долгое время работал над проектом полноразмерного пилотируемого моторного махолета, который должен быть построен на базе двухместного пластмассового планера и предназначен для освоения ПРОСТЕЙШИХ видов активного полета (а также всего, что удастся достичь). Проект выставлялся на международных выставках в Бельгии, Германии и России и был удостоен золотой и двух серебряных медалей. В нем полностью реализованы черты, кратко изложенные выше. В поисках противоречий и "слабых мест" многократно устраивались обсуждения с авиационными специалистами; нестыковок и принципиальных препятствий к осуществлению не обнаружено, что и заставляет автора продолжить работу. Проект (точнее - ноу хау) включает в себя ТИПОВУЮ конструкцию, методику испытаний, тренировки летного состава и т. п., словом, все нужное, чтобы начать постройку хоть завтра. Но! Современный планер представляет собой изделие высокой технологии, а построенный на его базе махолет - тем более. Для его осуществления необходимо участие специализированной авиационной фирмы, которой, конечно же, в распоряжении автора нет. Здесь самое место воззвать к промышленникам (спонсорам), как сын Остап к Тарасу Бульбе: "Где вы? Слышите ли вы?"… Но это будет глас вопиющего в пустыне. В России и Украине не до этого, да и не хватает нужной "планерной" технологии и опыта, а Запад… Что Запад? Используя возможности Internet и электронной почты, автор постарался "достать" всех западных производителей, кого только мог. Но Запад оказался далеко не так охоч до изобретений и инноваций, как это представлялось в безвозвратно ушедшем "совковом" времени… Тем не менее, махолет будет создан. Раньше или позже. SHOW MUST GO ON! Б.М. Дукаревич, инженер |
Б. Энергообеспечение.Для того, чтобы обеспечить простейший горизонтальный полет пилотируемого планера ТРАДИЦИОННОЙ конструкции в спокойном воздухе, (в том числе с помощью машущих крыльев) нужно затратить мощность порядка нескольких ЛС, без учета КПД движителя. Для двигателя внутреннего сгорания это пустяки, очень немного, но за счет своих мускулов человек-пилот такую мощность дать НЕ МОЖЕТ! Стало быть, мотор нужен. С учетом мощности на рулежку и взлет для первого махолета будет достаточен двигатель мощностью порядка 30 - 50 л.с. 
(Между тем, есть много проектов махолетов на мускульной силе пилота (рис. 3). Возможно, такой аппарат когда-нибудь будет построен: сверхлегкий, с огромным размахом крыльев и минимальной удельной нагрузкой на крыло. Возможно, он даже сможет совершить коротенький полет. Но это будет не больше, чем технический курьез. Еще более "курьезный" и нежизнеспособный, чем известный самолет на мускульной силе "ГОССАМЕР АЛЬБАТРОС" или подобный).
В. Управление движениями крыльев. Это, как ни странно, самый сложный и "больной" вопрос. Во всех известных автору этой статьи проектах МОТОРНЫХ махолетов (за исключением одного американского патента - см. ниже) крылья связаны с мотором через редуктор и какую-либо механическую передачу. Иногда выбрана усложненная траектория движения крыльев, типа восьмерки и т. п. Если спросить автора проекта, почему он считает, что именно ЭТА траектория обеспечит подъемную силу, тягу и устойчивость при всех мыслимых условиях, он будет искренне возмущен: "У меня все просчитано!!!" (с такими людьми лучше не спорить). Но результат всегда один и тот же - аппарат машет крыльями с удручающей однообразностью, "как машина", и взлететь не способен.
Подобный способ применен в американском патенте 3.498.574 от 03.03.1970, автор А. Эрнст (рис. 4). Однако, махолет по этому патенту обладает другими недостатками и поэтому, к сожалению, к полету неспособен, что отметил и сам автор патента.