Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
Исследования
Экспериментальное исследование влияния высокопористого наполнителя
на жесткость длинной полой балки малого поперечного сечения
Несущая балка лопасти несущего винта представляет собой длинную полую балку небольшого поперечного сечения. Обеспечение её жесткости – это обязательное условие работоспособности несущего винта.
В ходе обсуждения конструкции несущей балки лопасти несущего винта, у авторов появилась гипотеза о том, что внутренние напряжения в материале балки, создаваемые высокопористым наполнителем, повышают жёсткость балки. С целью проверки этой гипотезы было решено провести научный эксперимент по исследованию влияния высокопористого наполнителя на прогиб длинной полой балки малого поперечного сечения. Была разработана методика экспериментальных исследований.
Для экспериментального определения жёсткости балки исследовалась статически определимая система (рис. 1).
Рис. 1. Схема закрепления и нагружения балки для экспериментального определения её жесткости
L – длина балки,
q – распределённая нагрузка,
q0 – распределенная масса балки (
),Р – сосредоточенная нагрузка.
При проведении эксперимента использовались следующие материалы и оборудование: балка (труба квадратного сечения 25х25, L=401 мм, материал АМГ6, электродрель, сверло, штангенциркуль, рулетка, линейка, нить, грузы, пена монтажная MacroFlex, электронные весы.
При проведении исследований масса исходной балки определялась взвешиванием на электронных весах: М0 =1.948 кг
После этого определялся прогиб исходной балки у0 от собственной массы М0. Для измерения прогиба натягивалась тонкая нить. Начальный прогиб исходной балки составил:
уН0 = 12 мм = 0.012 м.
Была зафиксирована зависимость прогиба исходной балки у0 от нагружения в точке середины балки массой Р. При этом
q0 = M0/L = 1.948/4.01 = 0.486 кг/м.
q0 = M0/L = 1.948/4.01 = 0.486 кг/м.
На втором этапе балку заполняли монтажной пеной через отверстия, просверленные с максимальным шагом по длине балки в двух противоположных стенках. После затвердевания пены заполненная балка была взвешена на электронных весах. Её масса составила:
М = 2.332 кг.
Начальный прогиб заполненной балки составил:
уН = 12.25 мм = 0.01225 м.
Масса балки с наполнителем:
q = M/L = 2.332/4.01 = 0.582 кг/м.
Далее была определена зависимость прогиба заполненной балки у от нагружения в точке массой Р. После проведения эксперимента следовало построить графические зависимости жёсткостей исходной и заполненной балок.
Жёсткости исходной и заполненной балок вычислялись по теоретической формуле:
Результаты эксперимента были занесены в таблицу 1.
Таблица 1
Результаты экспериментальных исследований жесткости балки
| Масса груза Р, кг | Прогиб исходной балки у0, м | Прогиб заполненной балки у, м | Жёсткость исходной балки (EJ)0, Н•м2 | Жёсткость заполненной балки (EJ), Н•м2 |
| 0 | 0.012 | 0.01225 | 110.8 | 130.0 |
| 0.046 | 0.013 | 0.01225 | 107.0 | 135.0 |
| 0.092 | 0.014 | 0.0125 | 103.8 | 137.2 |
| 0.138 | 0.0145 | 0.01275 | 104.5 | 139.4 |
| 0.184 | 0.015 | 0.013 | 105.1 | 141.5 |
| 0.276 | 0.0155 | 0.01425 | 109.7 | 137.7 |
| 0.476 | 0.018 | 0.01625 | 109.4 | 137.3 |
| 0.676 | 0.02 | 0.01875 | 111.9 | 133.3 |
| 0.916 | 0.0225 | 0.021 | 113.8 | 134.4 |
| 1.116 | 0.024 | 0.0235 | 117.9 | 131.5 |
| 1.356 | 0.027 | 0.0265 | 116.7 | 128.8 |
| 1.556 | 0.0295 | 0.02925 | 115.9 | 125.9 |
| 1.796 | 0.032 | 0.0315 | 116.9 | 127.1 |
| 1.996 | 0.034 | 0.033 | 118.0 | 129.5 |
По данным таблицы 1 были построены графики полученных зависимостей жёсткостей EJ и EJ0 (рис. 2) и график зависимости отношения ((EJ)/(EJ)0)*100% (рис. 3) от величины приложенной сосредоточенной нагрузки P.
Рис. 3. График зависимости отношения ((EJ)/(EJ)0)*100% от величины приложенной сосредоточенной нагрузки P.
Выводы по результатам эксперимента
1) В результате исследований установлено, что жёсткость длинной полой балки малого поперечного сечения повышается при введении высокопористого наполнителя.
2) Установлено, что с увеличением приложенной сосредоточенной нагрузки P, жёсткость исходной балки EJ0 повышается, а жёсткость балки с высокопористым наполнителем EJ понижается. Это можно объяснить тем, что при достижении некоторого прогиба малопрочный наполнитель легко деформируется.
3) Численное значение отношения (EJ)/(EJ)0 стремится к 1,09 при увеличении сосредоточенной нагрузки Р, следовательно, жёсткость балки повышается не менее чем на 9% в результате введения высокопористого наполнителя.
4) Из п.2 следует, что схема закрепления требует приближения к реальным условиям закрепления балки винта мускулолёта.
5) В ходе эксперимента было отмечено, что технологический процесс заполнения балки пеной нуждается в дальнейшем совершенствовании.
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
Новости
15.07.2009. Представление проекта на IX Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ – 2009
Проект «Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»» экспонировался на проходившей с 24 по 27 июня 2009 года IX Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ – 2009 (Москва, ВВЦ). Мнения экспертов и посетителей по поводу проекта были неоднозначны, хотя по большей части позитивны; результат – диплом I степени.
24.05.2009. Представление проекта на IV Всероссийской конференции-семинаре «Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы»
С 22 по 23 мая 2009 г. в СФ СамГТУ проходила IV Всероссийская конференция-семинар «Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы», на которой Илья Худышев и Дмитрий Гужанин выступили с докладом по своему проекту. Результатом стало третье место.
16.05.2009. Представление проекта на Молодежном инновационном форуме Приволжского федерального округа
С 12 по 14 мая 2009 г. мускулолет «Сызрань-2» экспонировался в Ульяновске на Молодежном инновационном форуме Приволжского федерального округа. Стенд мускулолета вызывал живой интерес публики, привлекал множество посетителей, среди которых был и губернатор Ульяновской области С.И. Морозов.
15.02.2009. Заявка на участие в конкурсе «Вертолеты XXI века»
В начале февраля проект «Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»» был заявлен на участие в конкурсе «Вертолеты XXI века».
20.12.2008. Проект «Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»»
В декабре 2008 года началась разработка конструкции мускулолета вертолетного типа «Сызрань-2». Особенностями аппарата должны были стать разборная рама, несущий винт новой конструкции, упрощенная система управления.
1.12.2008. Первые результаты
Свою деятельность студенты Илья Худышев и Дмитрий Гужанин начали с экспериментального исследования влияния высокопористого наполнителя на жесткость длинной полой балки малого поперечного сечения. Эксперимент проводился в лаборатории Университета и дал положительные результаты.
19.11.2008. Новая команда
В ноябре 2008 года в Сызранском филиале Самарского Государственного Технического Университета начала свое существование команда из двух авторов – студентов группы М-403 Худышева Ильи и Гужанина Дмитрия – под руководством к.т.н., доцента, декана механического факультета Осипова Александра Петровича.
2007-2008 учебный год. Мускулолет вертолетного типа «Сызрань»
Работа студентов СФ СамГТУ Максимова Н.В. и Фокина П.Л. под руководством к.т.н., доцента Осипова А.П. над конструкцией мускулолета вертолетного типа «Сызрань» (в рамках дипломного проектирования). Проект был отмечен медалью выставки на НТТМ-2008.
2006-2007 учебный год. Мускулолет вертолетного типа «Стингер»
Разработка студентами СФ СамГТУ Сингеевым А.С. и Шевляковым М.А. под руководством к.т.н., доцента Осипова А.П. мускулолета вертолетного типа «Стингер».
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Область применения
Проектируемый мускулолет вертолетного типа предназначен для эксплуатации в первую очередь в качестве тренажера, развлекательного (спортивного) средства, а также научно-исследовательского оборудования и военного сверхлегкого летательного аппарата.
Рассмотрим некоторые варианты использования данного аппарата в качестве аттракциона (рис. 16) и развлекательного транспортного средства (рис. 17).
Описание следующих аттракционов приводится на примере использования высотной стартовой площадки для доставки аппарата на нужную высоту. Это лишь один из методов доставки аппарата на необходимую высоту (могут также применяться катапульта, раскручивание несущего винта внешним приводом и др.).
1) «Полет на дальность». Пилот стремится достичь максимальную дальность перемещения при полете на режиме авторотации, увеличивая продолжительность и дальность полета, прилагая собственные мускульные усилия;
2) «Мишень». Пилот старается осуществить спуск точно на обозначенную площадку на режиме авторотации;
3) «Слалом». Пилот выполняет полет с прохождением условных «ворот», с огибанием условных препятствий;
Рис. 16. Схема площадки для аттракционов «Полет на дальность», «Мишень» и «Слалом»: 1– мускулолет, 2–платформа, 3–направляющая, 4–условные «ворота», 5–«мишень»
4) Произвольный полет (рис. 17). Пилот осуществляет произвольный развлекательный полет на режиме авторотации, увеличивая продолжительность полета, прилагая мускульные усилия;
Рис. 17. Произвольный полет
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Технические характеристики аппарата:
| Рама | пространственный четырехопорный каркас с элементами пассивной безопасности |
| Амортизаторы | пружинного типа |
| Кабина | полузакрытого типа |
| Привод | мускульная тяга |
| Накопители энергии | есть |
| Внешний подвод энергии | есть |
| Потребная мощность | 300-1000 Вт |
| Передаточный механизм | дифференциальный редуктор и ременный вариатор |
| Сечение ремня | круг |
| Передаточное число | до 1:20 |
| Число пилотов | 1 |
| Компоновка винтов | Соосная |
| Диметр верхнего несущего винта | 3 м |
| Диаметр нижнего несущего винта | 6 м |
| Число лопастей несущего винта | 4 |
| Угол атаки лопастей несущего винта | 9° |
| Коэффициент заполнения несущего винта | 0,05 |
| Число оборотов несущего винта | 100-150 об/мин |
| Общая масса | 20 кг |
| Грузоподъёмность | 60 кг |
| Теоретическая взлетная масса | 80 кг |
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Шасси
Шасси летательного аппарата — часть летательного аппарата, служащая для его передвижения по аэродрому при взлёте и посадке и для смягчения ударов, возникающих в момент приземления. На летательные аппараты могут устанавливаться колёсные шасси, поплавки, лыжи и гусеницы. У небольших летательных аппаратов шасси, как правило, не убирается и имеет конструкцию, допускающую замену колёс лыжами или поплавками.
Основными элементами шасси летательного аппарата являются:
- амортизационные стойки
- колёса (пневматики), снабженные тормозами для уменьшения длины послепосадочного пробега
- система раскосов (стержней), воспринимающих реакции земли и крепящих амортизационные стойки и колёса к крылу и фюзеляжу
- амортизационные стойки
- колёса (пневматики), снабженные тормозами для уменьшения длины послепосадочного пробега
- система раскосов (стержней), воспринимающих реакции земли и крепящих амортизационные стойки и колёса к крылу и фюзеляжу
Мускулолет «Сызрань-2» проектируется для практического использования, поэтому не может обходиться без шасси, как обходятся рассмотренные мускулолеты. При проектировании шасси для аппарата «Сызрань-2» за прототип было взято шасси автожира Falcon Traveller. Такой выбор прототипа объясняется тем, что и мускулолет, и автожир используют авторотацию несущего винта и являются по-существу похожими аппаратами. Шасси мускулолета «Сызрань-2» показано на рис. 15.
Рис. 15. Шасси мускулолета «Сызрань-2»
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Система управления
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2» проектируется для практического применения и в отличие от существующих мускулолетов должен иметь систему управления. В качестве способа управления были рассмотрены вертолетный автомат перекоса и управление рулем. Управление рулем малоэффективно при небольших скоростях движения летательного аппарата, поэтому его применение на мускулолете вертолетного типа нерационально.
Авторами была выбрана схема управления с помощью упрощенного автомата перекоса (поворотом оси несущего винта в продольном направлении) (рис. 14). При этом для упрощения конструкции и уменьшения ее массы применяется винт фиксированного шага. Авторы считают такое упрощение рациональным при использовании аппарата в качестве развлекательного средства и при небольших угловых скоростях вращения несущего винта. При использовании аппарата в развлекательных целях нет необходимости в высокой маневренности. Малая же угловая скорость вращения несущего винта обуславливает небольшие динамические нагрузки на лопасти.
Таким образом, управление будет осуществляться за счет подвода энергии пилота и за счет наклона оси несущего винта в направлении движения. Изменение наклона оси несущего винта позволит изменять скорость движения и двигаться в обратном направлении. На взгляд авторов, эти возможности управления достаточны для применения в развлекательных целях.
Рис. 14. Система управления мускулолета «Сызрань-2»
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Передаточный механизм
Передаточный механизм от педального узла к редуктору выбирался из принципов простоты конструкции и малого веса. Оптимальным решением является ременная передача, позволяющая передавать крутящий момент между двумя взаимно перпендикулярными валами
Для передаточного механизма была предложена схема ременной передачи, изображенная на рис. 7.
Рис. 7. Ременная передача мускулолета «Сызрань-2»
Так как ремень, идущий с педалей на шкив редуктора, передает движение из вертикальной плоскости в горизонтальную, существует возможность его соскальзывания и вылета из шкива. Для устранения этого были установлены направляющие ролики.
Все ролики в передаче изготовлены из текстолита. Этот материал был выбран по следующим причинам: текстолит имеет небольшую плотность, довольно высокую механическую прочность.
Оптимальным решением для использования в передаточном механизме являются клиновые или зубчатые ремни. Но ремню приходится передавать вращение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что ведет к сильному изгибу и скручиванию. Клиноременные и зубчатые ремни не обладают возможность передавать движение в данных условиях. Поэтому был выбран ремень круглого сечения из полиуретана. Это компактные и прочные приводные ремни способные передавать большую мощность, их можно использоваться в передачах с большим числом оборотов (более 10000 об/мин.). Так же полиуретановые ремни отличаются хорошей эластичностью и гибкостью, высокой устойчивостью к абразивному истиранию.
Необходимо было спроектировать редуктор, позволяющий суммировать два потока мощности и распределить ее между двумя винтами, вращающимися в противоположные стороны. Для решения первой задачи была спроектирована дифференциальная передача (рис. 8).
Рис. 8. Дифференциальный редуктор (общий вид).
На корончатое колесо 2 через педальный узел и ременную передачу подается мощность пилота (рис. 9). Эта деталь также является шкивом ременной передачи. На солнечную шестерню 1 – внешняя энергия. Ведомым элементом является водило 4, которое через сателлит 3 будет передавать суммарную мощность на следующую ступень редуктора.
Рис. 9. Первая ступень дифференциального редуктора
Для распределения суммарной мощности между винтами необходимо добавить вторую ступень (рис. 10). Водило 4 передает мощность непосредственно на верхний винт, а на нижний винт через паразитное колесо 6 и корончатое колесо 7. Внешнее зацепление колес 7 и 6 позволяет получить крутящие моменты, направленные в противоположные стороны. Кинематическая схема разработанного редуктора представлена на рис. 11.
Рис. 10. Вторая ступень дифференциального редуктора
Рис. 11. Кинематическая схема дифференциального редуктора: 1– солнечная шестерня, 2– корончатое колесо, 3– сателлит, 4– водило, 5– ось, 6– паразитное колесо, 7– корончатое колесо.
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Рама
Рама, представляющая собой пространственную конструкцию, имеет большую устойчивость, по сравнению с моделями, устанавливающимися на треногу. Так же использование пространственной конструкции увеличивает жесткость рамы без значительного увеличения веса и позволяет применять более легкие материалы с пониженными прочностными характеристиками. Поэтому для конструкции была выбрана рама, имеющая пространственное строение.
Рис. 4. Сборочный чертеж пространственной рамы мускулолета
Рис. 5. Пространственная рама мускулолета: 1– кронштейны, 2–косынки.
Основными опорами рамы являются элементы 1,8 и 14. Спинка кресла пилота крепится к балке 5, а сиденье к балке 3, так как пилот находится в мускулолете в полулежащем положении, то угол между элементами 5 и 3, был выбран равным 120?, как наиболее эргономичный. Элементы 7 служат для предотвращения смещения хвостовкой части мускулолета, они работают на сжатие, в том случае когда мускулолет находится на земле, и на растяжение, при нахождении мускулолета в воздухе. Опоры 8 соединяются поперечной балкой 11, на которую и приходится большая часть веса пилота.
Материал рамы был выбран по тем же принципам, по которым был выбран материал для направляющей лопастей. Самым подходящим является алюминиевый сплав.
Особенностью спроектированной для мускулолета «Сызрань-2» рамы является разборная конструкция, позволяющая легко осуществлять транспортировку (в том числе и скрытную). Для разъемного соединения элементов рамы применяются кронштейны и косынки (рис. 5). На рис. 6 показана схема соединения труб различных сечений с помощью косынок.
Рис. 6. Схема соединения труб различных сечений с помощью косынок:
1– труба большего сечения, 2– труба меньшего сечения, 3,4– косынки, 5,6– прокладки, 7– болт, 8– шайба граверная, 9– гайка.
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Несущий винт
При проектировании несущего винта мускулолета авторы столкнулись с тремя основными проблемами: обеспечение жесткости с одновременным снижением массы лопасти, а также повышение КПД винта. На основе собственных расчетов и экспериментальных исследований, для каждой из названных проблем были предложены решения.
Рис. 1. Расположение несущих винтов
Для решения вопроса увеличения КПД винта (с одновременным отказом от использования рулевого винта) было предложено соосное расположение двух или четырех винтов, ометаемые площади которых не пересекаются и представляют собой кольца (рис. 1). В ходе проектирования несущего винта был проработан вариант с двумя винтами. Верхний винт – меньшего диаметра (рис. 2), во избежание ухудшения условий работы нижнего винта под вращающейся балкой винта большего диаметра (рис. 3).
Рис. 2. Общий вид лопасти нижнего винта Рис. 3. Общий вид лопасти верхнего винта
Коэффициент заполнения σ
Величина σ выбирается в пределах 0,03 — 0,08. Уменьшение σ сверх указанных пределов невыгодно, так как с уменьшением площади лопасти для создания необходимой подъемной силы потребуется увеличить угол установки лопасти.
Увеличение σ более 0,08 за счет увеличения площади лопасти или числа лопастей также невыгодно, так как это снижает КПД несущего винта.
В нашем случае необходимо максимально уменьшить вес лопасти и добиться минимальных потерь в КПД, поэтому принимаем σ = 0,05.
Количество лопастей несущего винта
Наиболее выгодными несущими винтами, удовлетворяющими требованиям уравновешенности и обладающими достаточно хорошим коэффициентом полезного действия, являются трехлопастные и четырехлопастные воздушные винты. Уменьшение числа лопастей приводит к неуравновешенности винта и вследствие этого к вибрациям конструкции вертолета.
Вследствие большого диаметра винта, для облегчения массы лопасти принимаем четырехлопастной винт, так как его лопасти будет иметь меньшую площадь, а, следовательно, меньшие размеры и массу, по сравнению с трех- или двухлопастным винтом.
Форма лопастей в плане
Наиболее распространены лопасти трапециевидной формы с сужением ее к концу. Такая форма лопасти является наиболее выгодной. Хорда ее у комля примерно в 2 раза больше хорды на конце. Несмотря на то, что влияние формы лопасти на величину тяги сравнительно с влиянием других параметров невелико, для облегчения массы принимаем трапециевидную форму лопасти.
Геометрическая крутка лопасти
Обычно лопасти несущих винтов вертолетов имеют отрицательную линейную крутку, так что у комля они работают на больших углах атаки. Это дает более равномерное распределение аэродинамических сил вдоль лопасти и уменьшает индуктивные потери несущего винта, вызываемые неравномерностью распределения потока. Недостаточная эффективность малой окружной скорости комля по сравнению с окружной скоростью конца лопасти частично компенсируется увеличением коэффициента подъемной силы cy за счет увеличения угла атаки α и за счет большей величины хорды лопасти. Принимаем отрицательную линейную крутку лопасти с изменением угла атаки α с 10° у комля лопасти до 8° у конца лопасти.
Для облегчения изготовления и транспортировки лопастей было принято решение изготавливать сборные лопасти.
Таблица 1
Физические свойства материалов для изготовления каркаса лопасти
| Материал | Плотность, кг/м3 | Модуль упругости, МПа |
| Углепластик | 1 400 | 14 600 |
| Алюминий | 2 710 | 71 000 |
| Дерево | 600 | 9 000 |
| Магниевый сплав | 1 800 | 45 000 |
Из таблицы 1 видно, что наилучшими свойствами обладают магниевые сплавы. Однако, достать магниевые трубы достаточно сложно. Исходя из имеющихся возможностей, выбираем материал для изготовления каркаса – алюминиевые сплавы.
Каркас лопасти состоит из несущей балки и нервюр.
Нервюры имеют квадратные отверстия, в которые вставляется несущая балка при сборке. Они располагаются через равные интервалы в 0,25 м по всей длине сектора.
Сечения несущих балок были выбраны исходя из максимально возможного размера отверстий в промежуточных ребрах жесткости.
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Концепция летательного аппарата, предназначенного для индустрии развлечений и для активного отдыха
1) Для обеспечения относительно продолжительного полета с применением несущего винта достаточно малого диаметра, летательный аппарат должен обладать накопителем энергии и/или внешним приводом небольшой мощности.
2) Для использования в качестве аттракциона, конструкция должна иметь средства управления и обеспечения безопасности полета.
3) С целью понижения себестоимости аттракциона, конструкция не должна изготавливаться из особо дорогих материалов.
4) Для исключения излишнего шума и загрязнения воздуха желательно использовать мускульную или электрическую энергию. Мускульный привод делает аппарат средством активного, полезного для здоровья отдыха и дает пилоту осознание полета собственными силами.
Для МВТ для практического использования был спроектированы: соосный НВ с непересекающимися ометаемыми площадями, дифференциальный редуктор, колесное шасси, разборная пространственная рама и упрощенная система управления.
Комплекс конструкторских разработок "Сызрань-3"
|
Библиотека
|
Мускулолет вертолетного типа «Сызрань-2»
Анализ существующих конструкций
В ходе работы над проектом были рассмотрены конструкции существующих мускулолетов вертолетного типа (сокращенно – МВТ). Их анализ показал, что это – громоздкие аппараты с несущим винтом (сокращенно – НВ) диаметром порядка 30 метров, не имеющие системы управления и средств обеспечения безопасности полета.
Лучшее достижение среди МВТ на данный момент принадлежит аппарату Yuri I – подъем на высоту 20 см и зависание в течение 19 секунд (1994 год). Очевидно, такие мускулолеты непригодны для практического использования.
Первым шагом к практическому использованию МВТ является уменьшение диаметра НВ. Но, как следует из формулы Жуковского, при этом возрастает потребная мощность, следовательно, мускульной тяги становится недостаточно для обеспечения полета, и появляется необходимость в дополнительной энергии.
Нами был рассмотрен вариант установки на МВТ двигателя небольшой мощности дополнительно к педальному приводу. Но предварительная оценка показала, что масса аппарата при этом значительно возрастает, мощность двигателя превосходит мощность человека в несколько раз, и мы получаем не мускулолет с дополнительным приводом от двигателя, а вертолет с педалями.
Итак, анализ показал, что любой мускулолет вертолетного типа – это конструкция, создаваемая исключительно для выполнения условий премии Сикорского, и такой аппарат не может использоваться в каких-либо практических целях. Это обусловлено несколькими причинами:
В то же время, анализ показал, что уже существует множество различных конструкций сверхлегких вертолетов (сокращенно – СЛВ). В нижеследующей таблице показаны сравнительные характеристики некоторых СЛВ. Эти аппараты успешно летают, имеют НВ диаметром порядка полутора метров. Но их главный недостаток – отсутствие мускульного привода.
1) Ни один из мускулолетов не способен на сколько-нибудь продолжительный полет, лучшее достижение – это зависание на высоте 20 см в течение 19 с.
2) Исходя из расчета по формуле Жуковского, для отрыва от земли усилиями человека необходимо создавать винт большого диаметра (30 метров и более), либо несколько винтов меньшего диаметра, что подтверждают конструкции рекордных аппаратов.
3) В конструкциях мускулолетов нет систем управления и обеспечения безопасности полета.
4) Для успешного решения задачи снижения массы конструкции, в мускулолетах должны применяться особо легкие и прочные материалы, обладающие очень высокой стоимостью.
Сверхлегкие вертолеты свободны от названных выше недостатков: они вполне успешно летают, малогабаритны, маневренны, относительно безопасны и могут изготавливаться из менее дорогих и более тяжелых материалов. Но эти летательные аппараты нецелесообразно применять в индустрии развлечений. Это видно из следующих фактов:
1) СЛВ приводится в движение двигателем, и пилот осуществляет только управление полетом. Отсутствие мускульного привода не позволяет использовать СЛВ в качестве средства активного отдыха в полном смысле слова, а также не дает возможности осознавать полет собственными усилиями.
2) СЛВ имеет двигатель, следовательно, является источником шума и загрязнения воздуха. Это является серьезным препятствием для использования в таких местах, где люди ищут отдых от шума и выхлопа машин.
Для использования в качестве аттракциона, летательный аппарат не обязан обладать высокими скоростью, маневренностью и грузоподъемностью. Здесь уместно вспомнить водный велосипед, движущийся весьма размеренно и не обладающий высокой маневренностью, но до сих пор не теряющий свою популярность.
