17 апреля 2023

Недавно писал о предстоящей революции в небе. Судя по комментариям, необходимо дополнить техническую часть. Речь идёт не о мультикоптерах и не об электролётах. Уважаемые читатели верно писали, что эти схемы полёта тупиковые по энергозатратам. И то, что именно такие продавливают на западе, это как раз и есть пагубное влияние "повесточки ЛГБТ- экофрендли". Да, будущее полётов только за углеводородами, как наиболее ёмкими концентратами энергии на данном уровне развития технологий. На электрических аккумуляторах просто не получить такой запас энергии. Поэтому они максимум для очень небольших перелётов. Но коптеры сыграли большую роль в отработке ключевых технологий для этой революции. Электромоторы, контролеры и преобразователи, которые стали значительно более компактными и лёгкими, чем ещё лет 20 назад. Тут важно понимать, что электромоторы, это не полное электродвижение. Вместо огромной батареи аккумуляторов в разы эффективнее использовать двигатель внутреннего сгорания, с генератором. В чем конкретно преимущество этой схемы? Максимально просто - для подъёма в воздух любого аппарата необходимо приложить силу, как минимум не меньше, чем вес аппарата. Для надёжного полёта, примерно на 10-20% больше. Для самолётов, тяга двигателя нужна меньше, так как подъёмную силу создаёт крыло на скорости, а задача двигателя лишь разогнать самолёт. У вертолёта, чем больше винт, тем меньше требуется мощность, это по сути похоже на крыло, только которое движется по кругу. Но обычно это требует примерно в два три раза больше энергии чем у самолёта. Самолёт вертикально взлёта и посадки (СВВП), ещё более прожорливый чем вертолёт. Коптер, примерно между вертолётом и СВВП. То есть, в общем чтобы удержаться в воздухе, надо откидывать от себя массу воздуха на какой то скорости. Причём чем больше масса, и ниже скорость, тем меньше энергии на это уходит. И наоборот, чем меньше масса и выше скорость, тем больше требуется энергии. Это закон кинетической энергии из школы, там как раз про то, что энергия растёт в квадратичной зависимости, от скорости. То есть если мы делаем больше диаметр винта, то это снижает расходы энергии на полёт. Но при этом появляется второе ограничение - для полёта нам надо отбросить массу воздуха быстрее, чем мы летим. Таким образом большой винт выгодно для взлёта, но не подходит для полёта. Обычный вертолёт, продукт компромисса. Потому что летит за счёт перекоса винта, что и ограничивает его скорость, и винт недостаточно большой, для экономии полёта. Надеюсь получилось в общих чертах объяснить противоречия полёта. Теперь можно к сути новшества. У вертолёта, значительную часть собственной массы забирает редуктор, по стоимости ещё важен автомат перекоса винта. У самолётов, трансмиссия минимум массы, зато больше масса шасси, ведь надо принимать ударную нагрузку скорости, от всей массы самолёта. Мощность двигателя для самолёта имеет избыточную мощность, чтобы на взлёте давать запас тяги, в полёте это излишнее. Исходя из этого, наиболее рациональным является снизить мощность двигателя, которые даёт электроэнергию. Для компенсации увеличения тяги на взлёте, достаточно увеличить мощность электромоторов и добавить немного аккумуляторов, которые дадут прирост тяги на 30-70% на несколько минут. Это по массе выгоднее, чем таскать весь полёт двигатель с избыточной мощностью. Далее, размещение по коптерной схеме 8 двигателей обеспечивает вертикальные взлёт и посадку. Именно 8, а не 4 необходимо для надёжности, в случае отказа 1 любого мотора, аппарат может скомпенсировать нехватку его мощности. Размещение этих моторов и винтов на балке хвостового оперения, сводит к минимуму их аэродинамическое сопротивление и вес конструкции. И при этом, облегчение массы шасси за счёт того, что отпадает необходимость садится на скорости, во многом компенсирует дополнительную массу подъёмных моторов. Таким образом, мы получаем аппарат, который экономически выгоден как самолёт, но с достоинством вертолёта по вертикальной посадке. И как я говорил, для этого все технологии готовы, и нас не лимитирует "повестка" Русский инженер