Маленькие летательные аппараты. Летательный аппарат

Реактивный ранец «Мартин джетпэк» стал результатом многолетней работы компании Martin Aircraft во главе с ее основателем инженером Гленном Мартином. Джетпэк - это устройство высотой и шириной около полутора метров и весом в 113 кг. Для изготовления исходного материала применяются углеродные композиты.

Аппарат поднимается в воздух с помощью двигателя мощностью 200 л/с (больше, чем у Honda Accord, к примеру), который приводит в движение два винта. Пилот с помощью двух рычагов может управлять набором высоты и ускорением аппарата. Джетпэк способен пролететь без остановки около 30 минут, развивая скорость до 100 км/ч. Впрочем, и топлива такой аггрегат расходует намного больше, чем легковой автомобиль - около 38 литров в час. Создатели устройства особенно подчеркивают его надежность: джетпэк оснащен системой безопасности и парашютом, необходимым в случае удара при посадке или сбое работы основного двигателя.

Идея о создании персонального реактивного устройства появилась около 80 лет назад. Предшественником джетпэка можно считать rocket pack, топливом для которого служила перекись водорода.

Первые устройства такого рода, например, jet vest («реактивный жилет») Томаса Мура, появились после Второй мировой войны и позволяли на несколько секунд приподнять пилота над землей. После этого начались многолетние разработки по заказу американских вооруженных сил. В апреле 1961 года, через неделю после полета Юрия Гагарина, пилот Гарольд Грэм совершил первый в истории полет с помощью персонального реактивного устройства и провел в воздухе 13 секунд.

Наиболее успешная модель реактивного ранца, Bell Rocket Belt , была изобретена в том же 1961 году. Предполагалось, что с помощью этого аппарата военные командиры смогут перемещаться по полю боя, проводя в полете уже до 26 секунд. Позднее военные сочли разработку невыгодной из-за высокого расхода топлива и сложностей в эксплуатации. Поэтому основное применение устройство получило в съемках фильмов и постановках шоу, в которых необычные полеты всегда вызывали всеобщий восторг.

Популярность Bell Rocket Belt достигла своего пика в 1965 году, когда на экраны вышел новый фильм Бондианы «Шаровая молния» , в котором знаменитому спецагенту удалвалось ускользнуть от преследователей с крыши замка именно с помощью такого устройства. С того времени появлялись всевозможные вариации моделей реактивных ранцев. Вскоре создали и первый гаджет с настоящим турбореактивным двигателем - Jet Flying Belt, который продлил полет до нескольких минут, но оказался чрезвычайно громоздким и небезопасным в использовании.

Идея создания своего джетпэка появилась у новозеландца Гленна Мартина еще в 1981 году. В процесс создания аппарата он вовлек и свою семью: жену и двоих сыновей. Именно они выступали в качестве пилотов на первых тестовых запусках устройства в их семейном гараже. В 1998 году специально для разработки новой версии аппарата была образована компания Martin Aircraft. Ее сотрудники, а также исследователи из университета Кентербери помогли изобретателю достичь желаемого результата. В 2005 году после выпуска нескольких пробных моделей разработчики смогли добиться устойчивости устройства во время полета - и уже через 3 года успешно провели первый показательный полет на авиашоу в американском городе Ошкош.

В начале 2010 Mаrtin Aircraft объявила о выпуске первых 500 моделей, каждая из которых обойдется покупателю в 100 000 долларов. Как полагает компания, с ростом производства и продаж джетпэк будет стоить примерно как средний автомобиль. В этом же году журнал Time назвал Martin Jetpack одним из лучших изобретений 2010 года. Стартовые продажи уже начались - по словам разработчиков, компания уже получила уже более 2500 запросов.

Из-за малого веса устройства пилоту джетпэка не требуется лицензия на полеты в США (условия могут отличаться в других странах). Тем не менее, перед запуском предусмотрен обязательный обучающий курс от Martin Aircraft.

«Если кто-то считает, что не будет покупать джетпэк, пока он не будет размером со школьный рюкзак, это его право, - рассказывает Мартин. - Но нужно понимать, что тогда он не сможет купить джетпэк на протяжении всей своей жизни».

Специальной системы регуляции подобного воздушного транспорта в США пока нет, однако, по сообщениям создателей, Федеральная администрация по авиации (FAA) разрабатывает проект введения ЗD-магистралей в небе, основанных на сигналах GPS.

Человечество стремилось ввысь на протяжении столетий и тысячелетий, о попытках людей преодолеть земное тяготение сложены легенды, мифы, предания и сказки. Древние боги могли перемещаться в воздухе на своих колесницах, кому-то не требовались даже они. К самым известным «небесным пилотам» можно отнести Икара, а также Деда Мороза (он же Санта-Клаус).

Более реальные для истории примеры - Леонардо да Винчи, братья Монгольфье и другие инженеры, а также увлеченные своими идеями энтузиасты, такие как, например, американские братья Райт. С последних началась современная эпоха самолетостроения, именно они вывели некоторые фундаментальные основы, которые применяются до сих пор.

Как и в случае с автомобилями, эффективность летательных аппаратов со временем росла, и конструкторы получали больше возможностей для создания каких-то новых, часто революционных средств передвижения по воздуху. При достаточном финансировании и поддержке со стороны власть имущих (чаще - военных) удавалось воплотить в жизнь самые необычные проекты. Нередко это были неприспособленные к жизни устройства, которые могли летать лишь на бумаге. Другие все же отрывались от земли, но их производство оказывалось слишком дорогим. Существовали также иные ограничения, в том числе технического характера.

Мы решили перечислить некоторые как позабытые, так и перспективные летательные аппараты для персонального использования. Это не самолеты для перевозки большого количества пассажиров или объемных грузов, а индивидуальные средства передвижения, привлекающие своей необычностью и теоретически способные упростить жизнь человеку будущего.

(Всего 30 фото + 10 видео)

Спонсор поста: Splitmart.ru - кондиционеры, климатическая техника : Интернет-магазин климатической техники СПЛИТМАРТ - SplitMart предлагает кондиционеры сплит системы инверторные и традиционные в огромном ассортиментеИсточник: onliner.by

HZ-1 Aerocycle (YHO-2)

1. HZ-1 Aerocycle (YHO-2) - персональный вертолет, разработанный компанией de Lackner Helicopters в середине 1950-х годов. Заказчиком аппарата выступали американские военные, которые намеревались обеспечить своих солдат удобным средством передвижения. «Аэроцикл» представлял собой платформу, снизу к которой крепились два вращающихся в разных направлениях винта (длина каждой лопасти - более 4,5 метра).

2. В действие их приводил 4-цилиндровый двигатель мощностью 43 лошадиные силы, максимальная скорость полета агрегата - до 110 км/ч.

3. Испытаниями YHO-2 занимался профессиональный летчик Селмер Сандби, ставший добровольцем в этом деле. Наиболее продолжительный его полет длился 43 минуты, другие заканчивались через несколько секунд после взлета. Не обошлось и без инцидентов: несколько раз лопасти двух винтов соприкасались, что приводило к их деформации, а также потере контроля над аппаратом.

4. Предполагалось, что управлять YHO-2 сможет любой после 20-минутного инструктажа, однако Сандби сомневался в этом. Опасность несли огромные лопасти, которые могли напугать человека, даже несмотря на то, что положение пилота фиксировалось ремнями безопасности. Инженеры так и не смогли решить проблему с винтами, и в итоге проект был закрыт. Из 12 заказанных персональных вертолетов целым остался один - он выставлен в одном из американских музеев. Кстати, Селмер Сандби получил за свою службу и участие в испытаниях YHO-2 «Крест летных заслуг».

Реактивный ранец

5. В 1950-х годах велась разработка еще одного перспективного индивидуального транспортного средства - реактивного ранца. Эта идея, фигурировавшая в научной фантастике еще в 1920-е, впоследствии нашла воплощение в комиксах и фильмах (например, «Ракетчик» 1991 года), однако до этого инженеры и конструкторы потратили немало сил на реализацию идеи сделать человека-ракету. Попытки не прекращаются до сих пор, но уровень развития технологий все еще не позволяет преодолеть некоторые ограничения. В частности, о длительном полете речи пока не идет, управляемость также оставляет желать лучшего. Имеются и вопросы касательно безопасности пилота

6. «Первопроходец» среди ракетных ранцев отличался невероятной «прожорливостью»: на полет длительностью до 30 секунд требовалось 19 литров перекиси водорода (пероксида водорода). Пилот мог эффектно подпрыгнуть в воздух или пролететь сотню метров, однако на этом все достоинства аппарата заканчивались. Для обслуживания единственного ранца требовалась целая бригада специалистов, скорость его передвижения была относительно невысока, а для увеличения дальности полета был нужен бак, удержать который пилот бы не смог.

7. Военные, которые видели в весьма дорогостоящем проекте перспективу создания космических пехотинцев или летающего спецназа, оказались разочарованы.

8. Впоследствии появилась модернизированная версия аппарата - RB 2000 Rocket Belt. Ее разработку вели трое американцев: продавец страховок и предприниматель Брэд Баркер, бизнесмен Джо Райт и инженер Ларри Стенли. К сожалению, группа распалась: Стенли обвинил Баркера в растратах и последний скрылся вместе с образцом RB 2000. Позже последовал суд, однако Баркер отказался выплачивать 10 млн долларов. Стенли схватил бывшего партнера и посадил его на восемь дней в ящик, за что в 2002 году после бегства страхового агента получил пожизненный срок (его сократили до восьми лет). После всех этих перипетий RB 2000 так и не был найден.

Avro Canada VZ-9 Avrocar

9. В конце 1940-х произошел так называемый Розуэлльский инцидент, который, вероятно, и оказал влияние на умы канадских инженеров. Они приняли участие в разработке летательного аппарата вертикального взлета и посадки Avro Canada VZ-9 Avrocar. При взгляде на него на ум сразу приходит аналогия именно с летающими тарелками. На экспериментальный проект было потрачено как минимум три года и 10 млн долларов. Всего было построено два экземпляра высокотехнологичного «пончика» с турбиной посередине.

10. Предполагалось, что Avrocar, использующий эффект Коанда (с 2012 года его эксплуатируют в «Формуле-1»), будет способен развивать высокую скорость. Будучи маневренным и имея достойную дальность полета, он в итоге превратится в «летающий джип». Диаметр «тарелки» с двумя кокпитами для пилотов составлял 5,5 метра, высота - менее метра, вес - 2,5 тонны. Максимальная скорость полета Avrocar, согласно замыслу конструкторов, должна была достигать 480 км/ч, высота полета - более 3 тыс. метров.

11. Второй по счету полноценный прототип не оправдал надежд его создателей: он смог разогнаться лишь до невпечатляющих 56 км/ч. Кроме того, аппарат вел себя в воздухе непредсказуемо, и об эффективном полете речи не шло. Также инженеры выяснили, что поднять Avrocar в воздух на сколь-нибудь значимую высоту не получится, а существующий образец рисковал застрять в высокой траве или мелком кустарнике.

Веловертолет AeroVelo Atlas

13. В 2013 году двое канадских инженеров получили премию Сикорского, учрежденную в 1980-м. Изначально ее размер составлял 10 тыс. долларов. В 2009-м выплаты увеличились до 250 тыс. долларов. Согласно правилам конкурса, летательный аппарат на мускульной тяге должен был подняться в воздух на высоту не менее трех метров, имея при этом хорошую устойчивость и управляемость.

14. Создатели AeroVelo Atlas смогли выполнить все поставленные задачи, представив по-своему футуристичное средство передвижения, достойное покорять небо планеты с низкой гравитацией. Несмотря на свои огромные размеры (ширина веловертолета составила 58 метров, а вес - всего 52 кг), достойный продолжатель идей да Винчи взлетел и даже в некотором смысле превзошел «конкурента» в лице Avrocar: высота его полета составила 3,3 метра, длительность - более минуты.

15. В пиковый момент пилот «Атласа» смог создать тягу в 1,5 лошадиной силы, которая потребовалась для достижения заданной высоты. Под конец полета тяга составила 0,8 лошадиной силы - педали крутил подготовленный спортсмен, профессиональный велосипедист.

Веловертолет заслуживает внимания как доказательство того, что при желании можно обойти многие препятствия и заставить летать даже то, что и в состоянии покоя не внушает доверия.

Ховербайк Криса Мэллоя

16. Кто-то вдохновляется историями об НЛО, а Крис Мэллой, вероятно, является поклонником «Звездных войн». Пока, к сожалению, это лишь идея, воплощенная частично: австралиец продолжает собирать средства на выпуск полностью рабочего прототипа летательного аппарата.

17. Для этого ему потребуется 1,1 млн долларов, а пока в продаже есть миниатюрные версии ховербайка: это дроны, за счет продаж которых Мэллой намерен частично профинансировать постройку своего детища.

18. Инженер считает, что его летательный аппарат лучше, чем существующие вертолеты (именно с ними он сравнивает ховербайк). Агрегат не требует продвинутых знаний в области пилотирования, так как основные задачи будет выполнять компьютер. Кроме того, устройство легче и дешевле.

19. Планируется, что аппарат оснастят баком на 30 литров топлива (60 литров - с дополнительными емкостями), расход составит 30 литров в час, или 0,5 литра в минуту. Ширина ховербайка достигает 1,3 метра, длина - 3 метра, чистый вес - 105 кг, максимальная взлетная масса - 270 кг.

20. Агрегат сможет взлетать на высоту почти 3 км, а его скорость будет составлять более 250 км/ч. Звучит все это многообещающе, но пока малоправдоподобно.

21. Полностью рабочий прототип аналога ракетного ранца на водной тяге был завершен в 2008 году. По словам его создателей, первый набросок будущего аппарата появился за восемь лет до этого. Промо, демонстрирующее возможности Jetlev, было размещено на YouTube в 2009 году, тогда же компания-разработчик объявила и стоимость первой массовой версии устройства - 139,5 тыс. долларов. С течением времени ранец на водной тяге заметно убавил в цене, которая снизилась для модели R200x до 68,5 тыс. долларов. Это стало возможно благодаря появившейся конкуренции.

22. В нашем списке это первый летательный аппарат, который действительно существует, работает и имеет определенную популярность. Он «привязан» к воде, однако это не умаляет его достоинств: максимальная скорость полета актуальной модели составляет 40 км/ч, высота - около 40 метров. При наличии достаточно протяженной реки пилот Jetlev смог бы преодолеть почти 50 км (другой вопрос - существует ли человек, способный выдержать такой путь).

23. Разработка не претендует на звание «серьезного» средства передвижения, однако даст почувствовать себя Джеймсом Бондом, в распоряжении которого оказался новый гаджет из исследовательского центра Британской секретной службы.

M400 Skycar

24. Один из самых неоднозначных проектов, который в итоге может быть не реализован. Созданием летающего автомобиля уже не первое десятилетие занимается дизайнер Пол Моллер. В последние годы ему все сложнее привлекать внимание к своим так и не взлетевшим транспортным средствам. За все время изобретатель не смог добиться значимых и видимых результатов, но как минимум с 1997 года регулярно привлекает к себе внимание финансовых служб и контролирующих органов.

25. Вначале Моллера уличили в выпуске маркетинговых материалов, в которых он сообщал о том, что его автомобили будущего заполнят воздушное пространство в течение нескольких лет. Затем сомнения вызвали операции с ценными бумагами и возможный обман инвесторов, в результате чего желающих вкладывать деньги в бездонный проект становилось все меньше. Последнюю попытку канадец предпринял в конце 2013 года, но к январю 2014-го собрал менее 30 тыс. долларов из требуемых 950 тыс.

26. Если верить дизайнеру, в настоящее время идет разработка модели M400X Skycar. Автомобиль, предназначенный для перевозки одного человека (водителя), на бумаге способен развивать скорость до 530 км/ч и взлетать на высоту 10 тыс. метров. В реальности же идея, скорее всего, так и останется идеей, а работа всей жизни Пола Моллера, которому в этом году исполнится 78 лет, завершится ничем.

Летающий мотоцикл G2

27. В перспективе он обязательно полетит - об этом свидетельствуют испытания первой модели, проведенные в 2005-2006 годах. Пока же аппарат, который успел завоевать звание «самого быстрого в мире летающего мотоцикла», подойдет Безумному Максу, Бэтмену или агенту 007.

28. Благодаря двигателю от Suzuki GSX-R1000, транспортное средство способно развивать скорость более 200 км/ч, что доказано во время заездов по соляной пустыне в США. Способность покорять небо, по словам разработчика, летающий мотоцикл получит в ближайшие месяцы.

29. В качестве основы для летательного аппарата изобретатель не зря выбрал именно байк: по американскому законодательству его будет значительно легче зарегистрировать и использовать на дорогах.

30. Сейчас Дежё Молнар работает над тем, чтобы снизить вес G2 и приспособить двигатель, приводящий мотоцикл в движение, для взаимодействия с винтом. Именно тогда инженер и опубликует видео, на котором продемонстрирует все возможности создаваемого им транспортного средства.

Мечта о покорении воздушного пространства человеком отображается в легендах и преданиях практически всех народов населяющих Землю. Первые документальные свидетельства попыток человека поднять в воздух летательный аппарат относятся к первому тысячелетию до нашей эры. Тысячи лет попыток, труда и размышлений привело к полноценному воздухоплаванию только в конце 18 века, вернее к его развитию. Сначала появились монгольфьер, а следом и шарльер. Это два вида летательного аппарата легче воздуха — аэростата, в дальнейшем развитие аэростатной техники привело к созданию — дирижаблей. А на смену этим воздушным левиафанам пришли и аппараты тяжелее воздуха.

Примерно в 400 году до н. э. в Китае массово стали применяться воздушные змеи не только для развлечения, но и в сугубо военных целей, в качестве средства сигнализации. Этот аппарат уже можно охарактеризовать как устройство тяжелее воздуха, имеющее жесткую конструкцию и использующее для поддержания в воздухе аэродинамическую подъемную силу набегающего потока за счет струйных воздушных течений.

Классификация летательных аппаратов

Летательный аппарат — это какое-либо техническое устройство, которое предназначается для полетов в воздушном или космическом пространстве. В общей классификации различают аппараты легче воздуха, тяжелее воздуха и космические. В последнее время все более широко развивается направления конструирования смежных аппаратов, особенно создания гибрида воздушно — космического аппарата.

ЛА классифицироваться могут и иначе, например по следующим признакам:

• по принципу действия (полета);
• по принципу управления;
• по предназначению и сферам применения;
• по типу двигателей, установленных на ЛА;
• по конструктивным особенностям, касающимся фюзеляжа, крыльев, оперения и шасси.

Кратко о летательных аппаратах.

1. воздухоплавательные ЛА. Считаются летательные аппараты легче воздуха. Воздушная оболочка наполнена легким газом. К ним относятся дирижабли, аэростаты и гибридные ЛА. Вся конструкция данного типа аппаратов всецело остается тяжелее воздуха, но из за разности плотностей газовых масс в и вне оболочки, создается разность давлений и как итог — выталкивающая сила, так называемая сила Архимеда.

2. ЛА, использующие аэродинамическую подъемную силу. Данный тип аппаратов считается уже тяжелее воздуха. Подъемная сила у них создается уже за счет геометрических поверхностей — крыльев. Крылья начинают поддерживать ЛА в воздушной среде только после того как вокруг их поверхностей начинают образовываться воздушные потоки. Таким образом крылья начинают работать после достижения ЛА определенной минимальной скорости «срабатывания» крыльев. На них начинает образовываться подъемная сила. Поэтому, например, чтобы подняться самолету в воздух или опуститься из него на землю, нужен пробег.

• Планеры, самолеты, экранолеты и крылатые ракеты - это аппараты, у которых подъемная сила образуется при обтекании крыла;
• Вертолеты и им подобные агрегаты, у них подъемная сила образуется за счет обтекания лопастей несущего винта;
• ЛА, имеющие несущий корпус, созданный по схеме «летающее крыло»;
• Гибридные - это аппараты вертикального взлета и посадки, как самолеты, так и винтокрылы, а также устройства совмещающие качества аэродинамических и космических ЛА;
• Аппараты на динамической воздушной подушке типа экраноплан;

3. ко смические ЛА. Эти аппараты созданные специально для работы в безвоздушном пространстве с ничтожной гравитацией, а так же для преодоления силы притяжения небесных тел, для выхода в космическое пространство. К их числу относятся спутники, космические корабли, орбитальные станции, ракеты. Перемещение и подъемная сила создается за счет реактивной тяги, путем отбрасывания части массы аппарата. Рабочее тело так же образуется благодаря преобразованию внутренней массы аппарата, которая до начала полета еще состоит из окислителя и топлива.

Самые распространенные летательные аппараты - это самолеты. При классификации они подразделяются по многим признакам:

На втором месте по распространенности находятся вертолеты. Они также классифицируются по разным признакам например, по количеству и расположению несущих винтов:

• имеющие одновинтовую схему, которая предполагает наличие дополнительного рулевого винта;
• соосная схема - когда два несущих винта находятся на одной оси друг над другом и вращаются в разные стороны;
• продольная - это когда несущие винты находятся на оси движения друг за другом;
• поперечная - винты располагаются по бокам от фюзеляжа вертолета.

1,5 — поперечная схема, 2 — продольная схема, 3 — одновинтовая схема, 4 — соосная схема

Кроме того вертолеты можно классифицировать по назначению:

• для пассажирских перевозок;
• для боевого применения;
• для применения в качестве транспортных средств при перевозке грузов различного назначения;
• для различных сельскохозяйственных нужд;
• для потребностей медицинского обеспечения и поисково-спасательных работ;
• для применения в качестве воздушно-крановых устройств.

Краткая история авиации и воздухоплавания

Люди, серьезно занимающиеся историей создания летательных аппаратов, определяют, что какое-то устройство является ЛА, в первую очередь исходя из способности подобного агрегата поднять человека в воздух.

Самый первый из известных в истории полетов относится к 559 году нашей эры. В одном из государств на территории Китая приговоренного к смерти человека закрепили на воздушном змее и после запуска он смог пролететь над городскими стенами. Этот змей был скорее всего первым планером конструкции «несущее крыло».

В конце первого тысячелетия нашей эры на территории мусульманской Испании арабский ученый Аббас ибн Фарнас сконструировал и построил деревянный каркас с крыльями, который имел подобие органов управления полетом. Он смог взлететь на этом прообразе дельтаплана с вершины небольшого холма, продержаться в воздухе около десяти минут и вернуться к месту старта.

1475 год — первыми серьезными с научной точки зрения чертежами летательных аппаратов и парашюта считаются эскизы сделанные Леонардо да Винчи.

1783 год — совершен первый полет с людьми на воздушном аэростате Монгольфье, в этом же году в воздух поднимается аэростат с гелиевым наполнением шара и выполняется первый прыжок с парашютом.

1852 год — первый дирижабль с паровым двигателем выполнил успешный полет с возвращением в точку старта.

1853 год — в воздух поднялся планер с человеком на борту.

1881 — 1885 года — профессор Можайский получает патент, строит и испытывает самолет с паровыми двигателями.

1900 год — построен первый дирижабль Цеппелина с жесткой конструкцией.

1903 год — братья Райт выполняют первые реально управляемые полеты на самолетах с поршневым двигателем.

1905 год — создана Международная авиационная федерация (ФАИ).

1909 год — созданный год назад Всероссийский аэроклуб вступает в ФАИ.

1910 год — с водной поверхности поднялся первый гидросамолет, в 1915 году русский конструктор Григорович дает старт летающей лодке М-5.

1913 год — в России создан родоначальник бомбардировочной авиации «Илья Муромец».

1918 год, декабрь — организован ЦАГИ, который возглавил профессор Жуковский. Этот институт многие десятилетия будет определять направления развития российской и мировой авиационной техники.

1921 год — зарождается российская гражданская авиация, перевозящая пассажиров на самолетах «Илья Муромец».

1925 год — совершает полет АНТ-4, двухдвигательный цельнометаллический самолет-бомбардировщик.

1928 год — принят к серийному производству легендарный учебный самолет У-2, на котором будет подготовлено не одно поколение выдающихся советских летчиков.

В конце двадцатых годов был сконструирован и успешно испытан первый советский автожир — винтокрылый летательный аппарат.

Тридцатые годы прошлого века — это период различных мировых рекордов установленных на ЛА разного типа.

1946 год — в гражданской авиации появляются первые вертолеты.

В 1948 году рождается советская реактивная авиация — самолеты МиГ-15 и Ил-28, в этом же году появляется первый турбовинтовой самолет. Через год в серийное производство запускается МиГ-17.

Вплоть до середины сороковых годов XX столетия основным строительным материалом для ЛА были дерево и ткань. Но уже в первые годы второй мировой войны на смену деревянным конструкциям приходят цельнометаллические конструкции из дюралюминия.

Конструкция самолета

У всех летательных аппаратов есть схожие конструкционные элементы. Для воздушных аппаратов легче воздуха — одни, для аппаратов тяжелее воздуха — другие, для космических — третьи. Самая развитая и многочисленная ветка летательных аппаратов — это устройства тяжелее воздуха для полетов в атмосфере Земли. Для всех летательных аппаратов тяжелее воздуха есть основные общие черты, так как все аэродинамическое воздухоплавание и дальнейшие полеты в космос исходили с самой первой конструктивной схемы — схемы аэроплана, самолета по другому.

Конструкция такого ЛА как самолет, независимо от его типа или предназначения, имеет ряд общих элементов, обязательных для того, чтобы это устройство могло летать. Классическая схема выглядит следующим образом.

Планер самолета.

Этим термином называют цельную конструкцию, состоящую из фюзеляжа, крыльев и хвостового оперения. На самом деле — это отдельные элементы, имеющие разные функции.

а) Фюзеляж - это основная силовая конструкция самолета, к которой крепятся крылья, хвостовое оперение, двигатели и взлетно-посадочные устройства.

Корпус фюзеляжа собранный по классической схеме состоит из:
— носовой части;
— центральной или несущей части;
— хвостовой части.

В носовой части этой конструкции, как правило, располагается радиолокационное и радиоэлектронное самолетное оборудование и кабина экипажа.

Центральная часть несет основную силовую нагрузку, к ней крепятся крылья самолета. Кроме того, в ней располагаются основные топливные баки, проложены центральные электрические, топливные, гидравлические и механические магистрали. В зависимости от предназначения ЛА внутри центральной части фюзеляжа могут располагаться салон для перевозки пассажиров, транспортный отсек для размещения перевозимых грузов или отсек для размещения бомбового и ракетного вооружения. Возможны также варианты для топливозаправщиков, самолетов разведчиков или других специальных ЛА.

Хвостовая часть имеет также мощную силовую конструкцию, так как она предназначена для крепления к ней хвостового оперения. В некоторых модификациях самолетов на ней располагаются двигатели, а у бомбардировщиков типа ИЛ-28, ТУ-16 или ТУ-95 в этой части может располагаться кабина воздушного стрелка с пушками.

С целью уменьшения сопротивления трения фюзеляжа о набегающий воздушный поток выбирается оптимальная форма фюзеляжа с заостренными носом и хвостом.

Учитывая большие нагрузки на эту часть конструкции во время полета, он выполняется цельнометаллическим из металлических элементов по жесткой схеме. Основным материалом при изготовлении этих элементов является дюралюминий.

Основными элементами конструкции фюзеляжа являются:
— стрингеры — обеспечивающие жесткость в продольном отношении;
— лонжероны — обеспечивающие жесткость конструкции в поперечном отношении;
— шпангоуты — металлические элементы швеллерного типа, имеющие вид замкнутой рамы разного сечения, скрепляющие стрингеры и элероны в заданную форму фюзеляжа;
— внешняя обшивка — заранее заготовленные по форме фюзеляжа металлические листы из дюралюминия или композиционных материалов, которые крепятся на стрингеры, лонжероны или шпангоуты в зависимости от конструкции ЛА.

В зависимости от заданной конструкторами формы фюзеляж может создавать подъемную силу от двадцати до сорока процентов всей подъемной силы ЛА.

Подъемная сила, за счет которой ЛА тяжелее воздуха держится в атмосфере — это реально существующая физическая сила, образующаяся при обтекании набегающим воздушным потоком крыла, фюзеляжа и других элементов конструкции ЛА.

Подъемная сила прямо пропорциональна плотности среды, в которой образуется воздушный поток, квадрату скорости с которым движется ЛА и углу атаки, который образуют крыло и другие элементы относительно набегающего потока. Она также пропорциональна площади ЛА.

Самое простое и популярное объяснение возникновения подъемной силы это образование разницы давлений в нижней и верхней части поверхности.

б) Крыло самолета - это конструкция имеющая несущую поверхность для образования подъемной силы. В зависимости от типа самолета крыло может быть:
— прямым;
— стреловидным;
— треугольным;
— трапециевидным;
— с обратной стреловидностью;
— с переменной стреловидностью.

Крыло имеет центроплан, а также левую и правую полуплоскости, еще их можно называть консолями. В случае, если фюзеляж выполнен в виде несущей поверхности как у самолета типа Су-27, то имеются только левая и правая полуплоскости.

По количеству крыльев могут быть монопланы (это основная конструкция современных самолетов) и бипланы (примером может служить Ан-2) или трипланы.

По расположению относительно фюзеляжа крылья классифицируются как низкорасположенные, среднерасположенные, верхнерасположенные, «парасоль» (то есть крыло расположено над фюзеляжем). Основными силовыми элементами конструкции крыла являются лонжероны и нервюры, а также металлическая обшивка.

К крылу крепится механизация, обеспечивающая управление самолетом — это элероны с триммерами, а также имеющая отношение к взлетно-посадочным устройствам — это закрылки и предкрылки. Закрылки после их выпуска увеличивают площадь крыла, изменяют его форму, увеличивая возможный угол атаки на малой скорости и обеспечивают увеличение подъемной силы на режимах взлета и посадки. Предкрылки — это устройства для выравнивания воздушного потока и недопущения завихрений и срыва струи на больших углах атаки и малых скоростях. Кроме того, на крыле могут интерцепторы-элероны — для улучшения управляемости ЛА и интерцепторы-спойлеры — как дополнительная механизация уменьшающая подъемную силу и тормозящая ЛА в полете.

Внутри крыла могут размещаться топливные баки, например как у самолета МиГ-25. В законцовках крыла располагаются сигнальные огни.

в) Хвостовое оперение.

К хвостовой части фюзеляжа самолета крепятся два горизонтальных стабилизатора — это горизонтальное оперение и вертикальный киль — это вертикальное оперение. Эти элементы конструкции ЛА обеспечивают стабилизацию самолета в полете. Конструктивно они выполнены также как и крылья, только имеют значительно меньший размер. К горизонтальным стабилизаторам крепятся рули высоты, а к килю — руль поворота.

Взлетно-посадочные устройства.

а) Шасси — основное устройство относящиеся к этой категории.

Стойка шасси. Задняя тележка

Шасси самолета — это специальные опоры предназначенные для взлета, посадки, руления и стоянки ЛА.

Конструкция их достаточно проста и включает стойку с амортизаторами или без них, систему опор и рычагов обеспечивающих устойчивое положение стойки в выпущенном положении и быструю уборку ее после взлета. Также имеются колеса, поплавки или лыжи в зависимости от типа самолета и взлетно-посадочной поверхности.

В зависимости от расположения на планере возможны различные схемы:
— шасси с передней стойкой (основная схема для современных самолетов);
— шасси с двумя основными стойками и хвостовой опорой (примером может служить Ли-2 и Ан-2, в настоящее время практически не применяется);
— велосипедное шасси (такое шасси установлено на самолете Як-28);
— шасси с передней стойкой и выпускающейся при посадке задней штангой с колесиком.

Самой распространенной схемой для современных самолетов является шасси с передней стойкой и двумя основными. На очень тяжелых машинах основные стойки имеют многоколесные тележки.

б) Тормозная система. Торможение самолета после посадки осуществляется с помощью тормозов в колесах, спойлеров-интерцептеров, тормозных парашютов и реверса двигателей.

Двигательные силовые установки.

Самолетные двигатели могут размещаться в фюзеляже, подвешены на крыльях с помощью пилонов или размещены в хвостовой части самолета.

Конструктивные особенности других летательных аппаратов

1. Вертолет. Способность взлетать вертикально и вертеться вокруг своей оси, зависать на месте и летать боком и задом. Все это характеристики вертолета и все это обеспечивается благодаря подвижной плоскости, создающая подъемную силу — это винт, который имеет аэродинамическую плоскость. Винт постоянно находится в движении, не зависимо от того с какой скоростью и в каком направлении происходит полет непосредственно вертолета.
2. Винтокрыл. Особенностью этого ЛА является то, что взлет аппарата осуществляется за счет несущего винта, а набор скорости и горизонтальный полет — за счет классически расположенного пропеллера, установленного на ТВД, как у самолета.
3. Конвертоплан. Эту модель ЛА можно отнести к аппаратам с вертикальным взлетом и посадкой, которые обеспечиваются поворотными ТВД. Они закреплены на концах крыльев и после взлета поворачиваются в самолетное положение, в котором создается тяга для горизонтального полета. Подъемная сила обеспечивается крыльями.
4. Автожир. Особенность данного ЛА заключается в том, что во время полета он опирается на воздушную массу за счет свободно вращающегося винта в режима авторотации. В данном случае винты заменяют собой статичное крыло. Но для поддержания полета необходимо постоянно вращать винт, а он вращается от набегающего воздушного потока, поэтому аппарата, не смотря на винт необходима минимальная скорость для полета.
5. Самолет вертикального взлета и посадки. Взлетает и садится при нулевой горизонтальной скорости, используя тягу реактивных двигателей, которая направлена в вертикальном направлении. В мировой авиационной практике это такие самолеты как Харриер и Як-38.
6. Экраноплан. Это аппарат способный передвигаться на большой скорости, используя при этом эффект аэродинамического экрана, который позволяет этому ЛА держаться на высоте нескольких метров над поверхностью. При этом площадь крыла у этого аппарата меньше, чем у аналогичного самолета. ЛА использующий этот принцип, но способный подниматься на высоту в несколько тысяч метров называется экранолет. Особенностью его конструкции является более широкие фюзеляж и крыло. Такой аппарат имеет большую грузоподъемность и дальность полета до тысячи километров.
7. Планер, дельтаплан, параплан. Это ЛА тяжелее воздуха, как правило безмоторные, которые для полета используют подъемную силу за счет обтекания воздушным потоком крыла или несущей поверхности.
8. Дирижабль. Это аппарат легче воздуха, использующий для управляемого движения двигатель с винтом. Он может быть с мягкой, полужесткой и жесткой оболочкой. В настоящее время используется в военных и специальных целях. Однако целый ряд преимуществ, таких как дешевизна, большая грузоподъемность и ряд других, дают повод к дискуссиям о возврате этого вида транспорта в реальный сектор экономики.

Удивительно, какие только летательные аппараты можно собрать, вложив массу усилий, креативности и много денег. Предлагаю вашему вниманию подборку необычных и порой довольно странных летательных аппаратов.

Проект НАСА «М2-F1» получил прозвище «летающая ванна». Главное его предназначение разработчики видели в использовании в качестве капсулы для приземления астронавтов. Первый полет этого бескрылого летательного аппарата состоялся 16 августа 1963 года, а ровно через три года в тот же день, состоялся последний:

Дистанционно управляемый. С середины 1979 г. до января 1983 г. на авиабазе НАСА проводились испытания двух дистанционно пилотируемых аппаратов HiMAT. Каждый самолет был приблизительно наполовину меньше размера F‑16, но имел почти вдвое превосходство в маневренности. При околозвуковой скорости звука на высоте 7500 м аппарат мог совершать разворот с перегрузкой 8 g, для сравнения, истребитель F‑16 на тех же высотах выдерживает перегрузку только 4,5 g. По окончании исследований оба аппарата были сохранены:

Бесхвостый. Прототип самолета McDonell Douglas X-36, построенный с одной целью: проверить летающие способности бесхвостых самолетов. Был построен в 1997 году и по задумке разработчиков мог управляться дистанционно с земли:

Кособокий. Ames AD-1 (Эймес АД-1) - экспериментальный и первый в мире самолёт с косым крылом Ames Research Center и Бёрта Рутана. Был построен в 1979 году и совершил первый полет 29 декабря того же года. Испытания проводились до начала 1982 года. За это время AD-1 освоили 17 летчиков. После закрытия программы самолёт поместили в музей города Сан-Карлос, где он находится до сих пор:

С вращающимися крыльями. Boeing Vertol VZ-2 - первый в мире летательный аппарат, использующий концепцию поворотного крыла, с вертикальным/укороченным взлетом и посадкой. Первый полет с вертикальным взлетом и зависанием в воздухе был совершен VZ-2 летом 1957 года. После серии успешных испытаний VZ-2 был передан в исследовательский центр NASA в начале 60-х:

Самый большой вертолет. В связи с потребностями советского народного хозяйства и вооруженных сил в конструкторском бюро им. М. Л. Миля в 1959 г. начались исследования сверхтяжелого вертолета. 6 августа 1969 года на вертолете МИ В-12 был установлен абсолютный мировой рекорд подъема груза - 40 тонн на высоту 2 250 метров, не превзойденный до настоящего времени; всего на вертолете В-12 было установлено 8 мировых рекордов. В 1971 году вертолет В-12 успешно демонстрировался на 29-м Международном авиакосмическом салоне в Париже, где был признан «звездой» салона, а затем в Копенгагене и Берлине. В-12 - самый тяжёлый и грузоподъёмный вертолёт, когда-либо построенный в мире:

Летающая тарелка. VZ-9-AV Avrocar - летательный аппарат вертикального взлёта и посадки разработки канадской компании Avro Aircraft Ltd. Разработка летательного аппарата началась в 1952 году в Канаде. 12 ноября 1959 года совершил первый полёт. В 1961 году проект был закрыт, как официально заявлено в связи с невозможностью «тарелки» оторваться от земли выше 1,5 метров. Всего было построено два аппарата «Аврокар»:

Истребитель в виде летающего крыла Northrop XP-79B, оснащенный двумя реактивными двигателями, был построен в 1945 году американской фирмой Northrop. Предполагалось, что он будет пикировать на вражеские бомбардировщики и разбивать их, отрубая хвостовую часть. 12 сентября 1945 года самолет совершил единственный полет, который закончился катастрофой через 15 минут полета:

Самолет-космический корабль. Боинг X-48 (Boeing X-48) - американский экспериментальный беспилотный летательный аппарат, созданный совместными усилиями компании Boeing и агентства NASA. Аппарат использует одну из разновидностей летающего крыла. 20 июля 2007 он первые поднялся на высоту 2 300 метров и приземлился спустя 31 минуту полёта. X-48B стал лучшим изобретением 2007 года по версии Times.

Футуристический. Еще один проект НАСА - NASA Hyper III - самолет, созданный в 1969 году:

Экспериментальный самолет Vought V-173. В 1940-х годах американский инженер Чарльз Циммерман создал самолет уникальной аэродинамической схемы, который до сих пор продолжает удивлять не только своим необычным видом, но и летными характеристиками. За свою неповторимую внешность он удостоился множества прозвищ, среди которых был «Летающий блин». Он стал одним из первых аппаратов вертикального/укороченного взлета и посадки:

Спустившийся с небес. HL-10 - один из пяти летательных аппаратов летно-исследовательского центра НАСА, использовавшийся для изучения и проверки возможности безопасного маневрирования и посадки на аппарате с низким аэродинамическим качеством после его возвращения из космоса:

Обратная стреловидность. Су-47 «Беркут» - проект российского палубного истребителя, разработанный в ОКБ им. Сухого. Истребитель имеет крыло обратной стреловидности, в конструкции планера широко используются композитные материалы. В 1997 г. был построен первый летающий экземпляр Су-47, сейчас он является экспериментальным:

Полосатый. Grumman X-29 - самолёт-прототип с обратной стреловидностью крыла, разработки 1984 года корпорацией Grumman Aerospace (сейчас – Нортроп Грумман). Всего было построено два экземпляра по заказу Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США:

Вертикально взлетающий. LTV XC-142 - американский экспериментальный транспортный самолет вертикального взлета и посадки с поворотным крылом. Совершил первый полёт 29 сентября 1964 года. Построено пять самолетов. Программа прекращена в 1970 году. Единственный сохранившийся экземпляр самолёта находится в экспозиции Музея ВВС США:

Каспийский Монстр. «КМ» (Корабль-макет), за рубежом также известен как «Каспийский монстр» - экспериментальный экраноплан, разработанный в конструкторском бюро Р. Е. Алексеева. Экраноплан имел размах крыла 37,6 м, длину 92 м, максимальную взлётную массу 544 тонны. До появления самолёта Ан-225 «Мрия» это был самый тяжёлый летательный аппарат в мире. Испытания «Каспийского Монстра» проходили на Каспии в течение 15 лет до 1980 года. В 1980 году из-за ошибки пилотирования КМ потерпел аварию, жертв не было. После чего операций по восстановлению или постройке нового экземпляра КМ не проводилось:

Воздушный кит. Super Guppy - транспортный самолет для перевозки негабаритных грузов. Разработчик - Aero Spacelines. Выпущен в количестве пяти экземпляров в двух модификациях. Первый полет - август 1965 года. Единственный летающий «воздушный кит» принадлежит NASA и эксплуатируется для доставки крупногабаритных изделий для МКС:

Остроносый. Douglas X-3 Stiletto - американский экспериментальный самолет-моноплан фирмы «Дуглас». В октябре 1952 года состоялся первый полёт самолёта Douglas X-З:

Для полетов на Луну. Этот спускаемый модуль, построенный в 1963 году, был частью проекта «Аполлон», целью которого была первая пилотируемая высадка на Луну. Модуль был оснащен одним реактивным двигателем:

Винтокрыл. Сикорский S-72 - экспериментальный вертолет. Первый полёт S-72 совершил 12 октября 1976. Полет модернизированного S-72 состоялся 2 декабря 1987 года, но после трех следующих полетов финансирование было прекращено:

Самолет-ракета. Ryan X-13A-RY Vertijet - экспериментальный реактивный самолет вертикального взлета и посадки, созданный в США в 1950-х. Разработчик - компания Ryan. Заказчик-ВВС США. Всего было построено два таких самолета:

Лунный модуль. Еще один спускаемый модуль вертикального взлета и посадки, построенный в 1964 году, был частью проекта «Аполлон», целью которого была первая пилотируемая высадка на Луну.

Желание летать не пропадало у человека никогда. Даже сегодня, когда путешествие на самолёте на другой конец планеты совершенно обычное дело, хочется своими руками собрать хотя бы простейший летательный аппарат и если не полететь самому, то хоть полетать от первого лица при помощи камеры, для этого используют беспилотные аппараты. Мы рассмотрим самые простые конструкции, схемы и чертежи и, возможно, осуществим свою давнюю мечту…

Требования к сверхлёгким летательным аппаратам

Иногда эмоции и желание летать могут победить здравый смысл, а умение конструировать и грамотно проводить расчёты и слесарные работы и вовсе во внимание не берётся. Такой подход в корне неверный и поэтому ещё несколько десятков лет назад Министерством авиации были прописаны общие требования к самодельным сверхлёгким летательным аппаратам. Мы не станем приводить весь свод требований, а ограничимся только самыми важными.

1. Самодельный ЛА обязан быть прост в управлении, простым в пилoтировании на взлёте и при посадке, причём применение нетрадиционных методов и систем управления аппаратом строго запрещается.
2. При выходе из строя двигателя ЛА должен сохранять стабильность и обеспечивать безопасное планирование и посадку.
3. Разбег ЛА до взлёта и oтрыва от грунта не больше 250 м, а взлётная скорость минимум 1,5 м/с.
4. Усилия на ручках управления – в пределах 15-50 кгс в зависимости от выпoлняемого манёвра.
5. Фиксаторы аэродинамических рулевых плоскостей обязаны выдерживать перегрузку не менее 18 единиц.

Требования к конструированию летательного аппарата

Поскольку летательный аппарат - это средство повышенного риска, то при проектировании конструкции ЛА не допускается использование материалов, сталей, тросов, метизов узлов и агрегатов неизвестного происхождения. Если в конструкции применяется древесина, то она обязана быть без видимых повреждений и сучков, а те отсеки и полости, в которых может скапливаться влага и конденсат, обязаны быть оборудованы дренажными отверстиями.

Самый простой вариант моторного летательного аппарата – моноплан с тянущим моторным винтом. Схема достаточно старая, но проверенная временем. Единственный недостаток монопланов в том, что в аварийных условиях покинуть кабину довольно затруднительно, мешает монокрыло. Зато по конструкции эти аппараты очень просты:

• крыло выполняется из дерева по двухлонжеронной схеме;
• рама стальная сварная, некоторые используют клёпаные алюминиевые каркасы;
• обшивка комбинированная или полотняная полностью;
• закрытая кабина с дверью, работающей по автомобильной схеме;
• простое пирамидальное шасси.

На чертеже выше представлен моноплан Малыш с 30-сильным бензиновым двигателем, взлётная масса составляет 210 кг. Самолёт развивает скорость 120 км/ч и имеет дальность полёта с десятилитровым баком около 200 км.

Конструкция подкосного высокоплана

На чертеже представлен одномоторный высокоплан Ленинградец, построенный группой питерских авиамоделистов. Конструкция аппарата также проста и незатейлива. Крыло изготовлено из сосновой фанеры, фюзеляж сварен из стальной трубы, обшивка классическая полотняная. Колеса для шасси - от сельхозтехники для того, чтобы можно было выполнять полёты со стартом с неподготовленных грунтов. Двигатель базируется на конструкции мотоциклетного мотора МТ8 на 32 лошадиных силы, а взлётная масса аппарата - 260 кг.

Аппарат показал себя превосходно с точки зрения управляемости и простоты маневрирования и на протяжении десяти лет успешно эксплуатировался и принимал участие в слётах и соревнованиях.

Цельнодеревянный летательный аппарат ПМК3

Также отличные лётные качества показал цельнодеревянный аппарат ПМК3. Самолёт имел своеобразную форму носовой части, приземлённое шасси с колёсами малого диаметра, кабина имела дверь автомобильного типа. Самолёт имел полностью деревянный фюзеляж с обшивкой из полотна и однолонжеронное крыло из сосновой фанеры. На аппарате установлен лодочный мотор Вихрь3 с водяным охлаждением.

Как видим, при определённых навыках в конструировании и проектировании, можно не только сделать действующую модель самолёта или беспилотник, но и вполне полноценный простейший летательный аппарат своими руками. Творите и дерзайте, удачных полётов!