Тест-драйв планера: как летают без мотора. Летательный аппарат. Классификация, виды летательных аппаратов Как называется безмоторный летательный аппарат

Ещё в древние времена люди мечтали подняться в воздух и научиться летать, подобно птицам. История донесла до нас немало свидетельств попыток различных людей смастерить крылья и полетать. Так, в 1020 г. английский монах Эйлмер из Малмсбери, вдохновлённый греческим мифом об Икаре, сделал искусственные крылья и спрыгнул с башни местного аббатства. Пролетев небольшое расстояние, при приземлении монах сломал ноги и хотел, усовершенствовав конструкцию и добавив хвост, повторить полёт, но аббат запретил ему это. Большинство же «изобретателей» заканчивали куда хуже — разбивались насмерть. И всё же — какова история летательных аппаратов и когда появились первые удачные приспособления, позволявшие людям подняться в воздух?

Начинается история полётов в древнем Китае. Ещё в 3-4 веках до н. э. китайцы изобрели воздушный змей. Изначально это приспособление использовалось для развлечения народа на всяких праздниках.

китайский воздушный змей в форме дракона

Однако вскоре воздушным змеям нашли и другое применение. Например, рыбаки стали использовать воздушных змеев для ловли рыбы, привязывая к ним приманку, воздушные змеи применялись для обмена сигналами на больших расстояниях, с их помощью даже доставляли сообщения и разбрасывали листовки. Конечно же, китайцев посетила и мысль, что большой воздушный змей может поднять в воздух и человека. Полёт на воздушном змее был довольно рискованным, однако история сохранила свидетельства удачных полётов. Первое дошедшее до нас письменное упоминание о таком полёте относится к 559 году. В этом году жестокий император Ци Вэньсюаньди приказал запускать на больших воздушных змеях своих политических оппонентов, осуждённых на казнь. Одному из них удалось пролететь несколько километров и благополучно приземлиться за чертой города.

Удивительно, что прошли тысячи лет, прежде чем полёты на дельтапланах, т. е., фактически таких же простых летательных аппаратах без двигателя, как и китайский воздушный змей, стали популярными и получили распространение. Одним из энтузиастов таких полётов стал Отто Лилиенталь, совершивший конце 19 в. более 2000 успешных полётов на планерах собственной конструкции. Он использовал те же материалы, что и китайцы — деревянные прутья и шёлк.

фото — полёты Лилиенталя

К сожалению, один из полётов закончился несчастным случаем — порыв ветра опрокинул планер и Лилиенталь упал, сломав позвоночник. «Жертвы неизбежны» — сказал он по этому поводу. А современная история дельтапланеризма началась лишь в 70-е годы 20 в. Датой рождения современного дельтаплана считается 1971 год.

До появления самолётов и вертолётов самым простым способом совершить полёт было использование летательных аппаратов легче воздуха — воздушных шаров и дирижаблей. Что интересно, история здесь снова ведёт нас в Китай. Вероятно, ещё в 3м в. до н. э. в Китае были изобретены воздушные фонарики. Этот фонарик — простая конструкция из рисовой бумаги с небольшой горелкой внутри.

китайские воздушные фонарики

Китайцы использовали воздушные фонарики в церемониях и как средство сигнализации. Прошли тысячи лет, прежде чем на воздушных шарах начали летать люди.

Изобретателями воздушного шара считаются братья Монгольфье из Франции. Руководствовались братья не совсем правильными идеями — им пришла в голову мысль сделать аналог облака и поместить его в мешок, чтобы оно могло поднять этот мешок в воздух. С этой целью они наполняли свои шары дымом от сожжения смеси соломы и мокрой шерсти. Тем не менее, их подход привёл к успеху. Сначала браться проводили эксперименты с небольшими шарами у себя дома, а затем устроили большую демонстрацию воздушного шара для жителей своего города Анноне. Это произошло 4 июня 1783 года. Вскоре о воздушном шаре узнали в Париже, и осенью того же года братья Монгольфье запускали свои шары уже в Версале. Впервые на воздушном шаре решили запустить пассажиров — ими стали овца, утка и петух. Наконец, убедившись, что полёт на воздушном шаре не повредит человеку, 19 октября 1783 года первый полёт на воздушном шаре совершили люди.

первый полёт на воздушном шаре

Воздушные шары имели существенный недостаток — их полёт зависел от направления ветра, поэтому в течение 19 в. не прекращались попытки создать управляемый летательный аппарат с двигателем. Пробовали как варианты с установкой двигателя на воздушный шар, так и с установкой двигателя на планер. Но несмотря на то, что идея управляемого полёта была высказана вскоре после полёта первого воздушного шара, прошло больше ста лет, прежде чем управляемый полёт стал реальностью. Лишь в 1884 году французы Шарль Ренар и Артур Кребс смогли построить дирижабль, способный свободно перемещаться в любом направлении. Их дирижабль имел удлинённую форму и был оснащён электрическим двигателем, работавшим на аккумуляторах.

дирижабль Ренара и Кребса

Попытки поставить двигатель на планер и изобрести, таким образом, самолёт, долгое время не приводили к особым успехам. Среди таких попыток был, например, самолёт Можайского. Можайский, контр-адмирал российского флота, стал изобретать самолёт ещё в 50-е годы 19 в. Начав с планеров, которые поднимали в воздух запряжённые лошади, Можайский перешёл к конструированию самолёта с двигателем. К сожалению, паровые двигатели, которыми он пробовал оснастить самолёт, были слишком тяжёлыми, и удержать его в воздухе не могли, хотя и имеются свидетельства, что самолёт Можайского был способен взлетать на короткое время.

самолёт Можайского (модель)

Можайский потратил на изобретательскую деятельность все свои деньги, продал имение и в конце концов умер от болезни в нищете. Тогдашние российские чиновники не заинтересовались идеями Можайского и не стали финансировать его работу, в результате общепризнанными изобретателями самолёта стали американцы братья Райт. Они совершили свой первый подтверждённый полёт в 1903 году, через 13 лет после смерти Можайского.

Первый документально зафиксированный полёт самолёта конструкции братьев Райт состоялся 17 декабря 1903 года. При этом самолёт запускался с помощью рельсовой катапульты, а расстояние, которое он пролетел, составило всего 30 метров.

первый полёт самолёта братьев Райт

Братья Райт изобрели не только сам самолёт, но и лёгкий бензиновый двигатель для него, что и стало настоящим прорывом в самолётостроении. Тем не менее от первого полёта до активного развития авиации прошло время. В следующем году братья Райт в присутствии журналистов не смогли повторить свой успех, самолёт отправился в ангар, а изобретатели занялись конструированием новой, более совершенной модели. Военное ведомство США не спешило заключать контракт с братьями Райт, сомневаясь в способности велосипедных механиков (именно такая специальность была у изобретателей) сконструировать что-то стоящее. В Европе же сообщения о полётах братьев Райт и вообще считали враньём. Лишь в 1908 г. после впечатляющих демонстрационных полётов, проведённых изобретателями как в США, так и в Европе, мнение изменилось, а братья Райт стали не только знаменитыми, но и богатыми.

В 1909 г. российское правительство, наконец, осознало важность изобретений в области авиации. Оно отказалось покупать самолёт братьев Райт и приняло решение создать собственный самолёт самостоятельно. Первый российский аэроплан построил и в 1910 году совершил на нём полёт профессор Александр Кудашев.

В 1873 году француз Жозеф Монгольфье обратил внимание на то, что летают не только птицы, насекомые и летучие мыши. Дым из труб тоже летит вверх. Вот бы поймать его, запрячь и заставить поднимать груз!

Вместе с братом Этьеном Жозеф Монгольфье соорудил воздушный шар. Это был лёгкий мешок из полотна и бумаги. К нему подвесили корзину и наполнили мешок горячим дымом. Для пробы в корзину посадили животных: барана, петуха и утку.

Они стали первыми воздухоплавателями. Летали восемь минут и остались живы и здоровы. Только после этого подниматься на шаре стали люди.

Воздушные шары летают до сих пор. В память об изобретателях они называются монгольфьерами.

Как устроен воздушный шар? Оболочку воздушного шара делают из нейлона. Наполненный воздухом шар может быть величиной с дом. Внизу к воздушному шару на канатах подвешивается корзина, в которой размещается экипаж и пассажиры, а также баллоны с газом и приборы, по которым экипаж определяет высоту и направление полёта, следит за расходом топлива.

Дирижабли

В 1873 году, всего через две недели после полёта построенного братьями Монгольфье воздушного шара, состоялся первый полёт воздушного шара, наполненного водородом - дирижабля.

Дирижабль - воздушный корабль, продолговатой конструкции, наполненный лёгким газом и управляемый с помощью двигателя.

Современные дирижабли не производят шума, безопасны и комфортабельны. Под днищем дирижабля располагается закрытая гондола, где могут расположиться до 20 пассажиров. На гондоле крепятся моторы, приводящие в действие пропеллеры, благодаря которым дирижабль движется. Для управления полётом пилот использует большой руль.

Дирижабли не получили широкого применения для пассажирских перевозок. Однако способность неподвижно зависать в воздухе делает их идеальными для фото - и телевизионных съёмок.

Дельтапланы

Появлению на свет дельтаплана, люди обязаны итальянскому художнику Леонардо да Винчи, жившему в 16 веке. Именно он сделал чертёж этой «летательной машины» и назвал её «Пёрышко».

Современные дельтапланы рассчитаны на одного человека, который висит под крыльями на специальной раме. На отдельных больших дельтапланах предусмотрено место ещё для одного пассажира.

Дельтапланерист поднимается в воздух, разбежавшись против ветра на склоне холма. Для безопасности он обязан надевать шлем и иметь при себе парашют.

Дельтапланеризм - не только популярный активный отдых, но и увлекательный вид спорта.

Воздушные змеи

Воздушные змеи были изобретены в Китае свыше 3000 лет тому назад.

Первые змеи были сделаны из шёлка и бамбуковых реек и летали на одном шнуре.

Современные воздушные змеи изготавливаются из пластика на алюминиевой раме и крепятся на двух шнурах. Натягивая один шнур сильнее, чем другой, можно управлять змеем, заставляя его нырять и разворачиваться.

Воздушные змеи обычно запускают на праздниках, спортивных состязаниях, для развлечения, а иногда и для практических целей. В некоторых районах Азии рыбаки ловят рыбу, прикрепив леску с крючком к воздушному змею.

Парашюты

Первый парашют был сделан из ткани, натянутой на бамбуковую рамку в 1797году. Его создатель, Андре Гарнерен, совершил прыжок в Париже.

Парашютный спорт пользуется широкой популярностью. Парашютисты выполняют прыжки со специально оборудованного самолёта. Они выполняют в воздухе различные манёвры как до, так и после раскрытия парашюта.

Парашютисты могут изменять скорость падения, выполняя в воздухе акробатические трюки и меняя положение тела. Когда группа парашютистов соединяется в воздухе, образуя различные фигуры, это называется групповым прыжком.

В середине прошлого десятилетия конструкторы ведущих стран мира занимались поиском новых схем летательных аппаратов, позволяющих получить высокие характеристики на разных режимах полета. В частности, предлагались различные варианты повышения взлетно-посадочных характеристик и соответствующего расширения круга решаемых задач. Одна из новых идей была предложена и относительно успешно реализована американской компанией Vanguard в рамках проекта Omniplane.

Новый вариант перспективного летательного аппарата вертикального / укороченного взлета был разработан компанией Vanguard Air and Marine Corporation, основанной двумя инженерами-авиастроителями. Президентом и вице-президентом небольшой, но амбициозной корпорации были Эдвард Дж. Вандерлип и Джон Л. Шнайдер соответственно. В начале сороковых годов Э.Дж. Вандерлип участвовал в разработке систем управления для ракетного вооружения. Позже он перешел в компанию Piasecki Helicopter, где внес заметный вклад в создание первого вертолетного автопилота. Дж.Л. Шнайдер тоже успел сменить несколько мест работы и принять участие в создании целого ряда авиационной техники, как самолетов, так и вертолетов.

Опытный Vanguard Omniplane 2C

В конце пятидесятых годов Э.Дж. Вандерлип и Дж.Л. Шнайдер работали в компании Piasecki Helicopter, но вскоре уволились, чтобы организовать собственное предприятие. Несмотря на малую численность сотрудников и отсутствие развитых производственных мощностей, новая компания Vanguard Air and Marine Corporation без особых проблем справилась с проектированием и строительством экспериментального летательного аппарата. Разработка нового проекта стартовала в феврале 1959 года и заняла всего несколько месяцев. Характерный подход к формированию облика техники упростил строительство прототипа, на которое тоже ушло не слишком много времени.

К этому времени несколькими авиастроительными компаниями Соединенных Штатов и зарубежных стран был предложен целый ряд методов повышения основных летных характеристик. В частности, уже были проверены на практике т.н. винтокрылы – машины, имеющие отдельные несущие винты и винтовые либо реактивные двигатели для поступательного движения. Вероятно, основатели компании «Вэнгард» изучили подобные разработки других организаций, и решили создать на их основе новый вариант летательного аппарата.

Авторы проекта планировали создать летательный аппарат с возможностями самолетов и вертолетов. Именно этим можно объяснить название проекта – Vanguard Omniplane. Имя программы было составлено из слов «omni» – «всенаправленный» и «plane» – «самолет». Что именно имели в виду конструкторы, используя термин «omni-» – не совсем понятно. Вероятно, речь шла об одновременном создании тяги, направленной в двух направлениях. Первый опытный образец перспективного летательного аппарата получил собственное обозначение 2C. В дальнейшем оно позволило отличать его от переработанной версии под названием 2D.

Основная идея проекта Vanguard Omniplane заключалась в создании подъемной силы за счет попеременного использования крыла и пары несущих винтов. Для оптимизации компоновки летательного аппарата винты, необходимые для подъема, предложили устанавливать в вертикальных кольцевых каналах крыла. За поступательное движение должен был отвечать толкающий хвостовой винт, оснащенный набором аэродинамических рулей. Одновременно с этим проектом предусматривалась эксплуатация летательного аппарата исключительно «по-самолетному», для чего крыло должно было оснащаться крышками или закрывающимися створками.

Вид сверху

Впоследствии подобные идеи были использованы в нескольких новых проектах, что позволило говорить о появлении целого класса техники. В зарубежных материалах летательные аппараты такой конфигурации обычно именуются как Lift fan («Подъемный вентилятор»). Полноценный и общепринятый русскоязычный термин, в силу определенных обстоятельств, отсутствует. В публикациях на русском языке Omniplane и другую технику с аналогичными возможностями нередко относят к более обширному классу аппаратов с вертикальным / укороченным взлетом.

С целью упрощения и ускорения разработки и последующего строительства инженеры компании «Вэнгард» решили использовать максимальное число существующих узлов и агрегатов. К примеру, фюзеляж для экспериментальной машины заимствовался у одного из серийных самолетов. Схожим образом обстояло дело и с некоторыми другими агрегатами, хотя значительную часть изделий пришлось изготавливать самостоятельно и специально для нового прототипа.

Большинство основных узлов и агрегатов летательного аппарата Omniplane 2C должно было помещаться в фюзеляже самолетного типа. Было предложено использовать конструкцию сравнительно большого удлинения, собранную на основе металлического каркаса. Носовая часть фюзеляжа получила скругленный обтекатель, позади которого находился козырек фонаря. На этом участке высота фюзеляжа резко увеличивалась, образуя отсеки для размещения экипажа и силовой установки. Хвостовая балка была выполнена сужающейся и поднимающейся вверх. В центральной и хвостовой частях фюзеляжа предусматривались узлы для монтажа крыла и оперения.

Проект «Омниплейн» предлагал одновременное использование доработанной версии традиционного крыла и двух несущих винтов. Размещение винта в кольцевом канале внутри крыла привело к формированию характерной конструкции последнего. Плоскости должны были отличаться большими размерами, толстым профилем типа NACA 4421 и необычными очертаниями кромок. Крыло предлагалось устанавливать с небольшим поперечным V и с определенным углом атаки.

Первый прототип не имел полного комплекта средств управления потоком

Носок крыла имел требуемый изогнутый профиль, но при этом был выполнен полукруглым в плане. Возле корневой части изогнутого носка имелся небольшой прямой участок центроплана, обеспечивавший соединение с фюзеляжем. Внешняя законцовка, плавно сопряженная с выгнутым носком, располагалась параллельно продольной оси машины. Задняя кромка состояла из длинного внешнего участка, имевшего проем для установки элерона, а также скошенного внутреннего, соединенного с фюзеляжем. В связи с установкой подъемных винтов крыло отличалось большой относительной толщиной и соответствующими пропорциями.

Проектом предусматривалось использование сдвижных крышек или жалюзи, перекрывающих кольцевые каналы во время горизонтального полета. Изначально первый прототип не имел подобного оснащения, но впоследствии на него установили жалюзи. Подвижные створки располагались на нижней поверхности крыла и, в зависимости от режима полета, могли устанавливаться горизонтально, закрывая проем кольцевого канала, или вертикально. В последнем случае воздушный поток от подъемных винтов мог проходить через канал и удерживать машину в воздухе. Также рассматривалась возможность использования верхних крышек, однако такие изделия не вышли из стадии отработки на макетах.

В передней части крыла со сдвигом к фюзеляжу в крыле имелся крупный кольцевой проем, необходимый для монтажа подъемного вентилятора. В нем находились четыре радиальные балки несимметричного расположения, служившие опорой для редуктора винта. Для сокращения негативного влияния на поток балки получили обтекатели соответствующего профиля. Верхняя грань этих силовых элементов находилась на уровне поверхности крыла. Обтекатель балки занимал около трети высоты кольцевого канала, благодаря чему винт помещался в средней части последнего.

Машина Vanguard Omniplane 2C получила необычное хвостовое оперение, конструкция которого была обусловлена специфической архитектурой винтомоторной группы. На сужающейся хвостовой части фюзеляжа предлагалось монтировать стреловидный киль и подфюзеляжный гребень схожей конструкции. Гребень при этом отличался большей толщиной. В нижней части киля располагался стреловидный стабилизатор. Задние участки киля, гребня и стабилизатора имели прямоугольный вырез, в котором помещался кольцевой обтекатель третьего воздушного винта. Позади такого обтекателя-канала находились крупный высокий руль направления и два руля высоты. Последние, по понятным причинам, были выполнены в виде отдельных деталей, а их внутренние грани имели скошенную форму.

Моторный отсек фюзеляжа

В центральной части фюзеляжа, непосредственно за кабиной пилотов и рядом с центром тяжести, предлагалось устанавливать шестицилиндровый бензиновый авиационный двигатель Lycoming O-540-A1A мощностью 265 л.с. Летательный аппарат пришлось оснастить сравнительно сложной трансмиссией. Главный редуктор должен был распределять крутящий момент сразу на три вала. Два из них помещались перпендикулярно оси машины и были связаны с редукторами винтов, установленными в центре кольцевых каналов крыла. Третий вал уходил в хвост и предназначался для маршевого воздушного винта.

В качестве средства вертикального или укороченного взлета проектом Omniplane предлагалось использовать два подъемных винта диаметром 6,5 фута (1,98 м). Каждый такой винт имел по три прямоугольные лопасти шириной 3,75 дюйма (95 мм), построенные на основе профиля NACA 0009. Винты строились на основе компактных автоматов перекоса, при помощи которых пилот мог управлять их тягой.

Горизонтальный полет предлагалось выполнять при помощи хвостового воздушного винта диаметром 5 футов (1,54 м). Он располагался внутри кольцевого канала, позади которого находились рули направления и высоты. По-видимому, на взлетно-посадочном режиме маршевый винт, не дающий достаточную тягу для разгона, мог использоваться в качестве средства создания тяги для управления по тангажу и рысканью.

Будучи экспериментальным образцом, аппарат Omniplane 2C не нуждался в сложном шасси. Он получил трехопорное шасси с носовой стойкой. Передняя стойка с колесом малого диаметра помещалась под кабиной пилотов. На уровне задней части крыла находились основные опоры с подрессоренными колесами большего диаметра. Механизмы уборки не предусматривались.

Хвостовое оперение и толкающий винт

В носовой части фюзеляжа располагалась открытая двухместная кабина. Сбоку пилотов прикрывали борта фюзеляжа, спереди – прозрачный козырек большой площади. Боковые створки и крыша фонаря отсутствовали. Левое рабочее место в кабине предназначалось для пилота, полностью контролировавшего все процессы. Органы управления имели связь с двигателем, трансмиссией, автоматами перекоса, рулями и т.д. Кроме того, пилот располагал значительным числом стрелочных приборов для слежения за работой систем. На правом кресле мог располагаться пассажир или инженер, следящий за ходом испытаний.

По имеющимся данным, органы управления позволяли контролировать машину на всех режимах полета. Так, в горизонтальном полете ручка управления отвечала за элероны и рули высоты, а педали контролировали руль направления. При вертикальном взлете управление по крену осуществлялось за счет дифференцированного изменения угла атаки лопастей подъемных винтов, приводившего к определенной разнице в тяге. Контроль по рысканью и тангажу осуществлялся при помощи хвостовых рулей.

Экспериментальная машина первого типа получилась достаточно компактной. Ее длина не превышала 25 футов – около 7,6 м. Взлетная масса составляла 2600 фунтов – чуть менее 1200 кг. При этом Omniplane 2C являлся полноценным опытным образцом-демонстратором технологий, способным показать все преимущества и недостатки оригинальной схемы с «подъемными вентиляторами».

Предполагалось, что перспективная машина, в зависимости от поставленных задач, сможет взлетать с разбегом, с укороченной взлетной дистанцией или вертикально. В последнем случае подъемные винты отвечали за взлет, после чего в работу включался хвостовой вентилятор. Набрав определенную горизонтальную скорость, пилот должен был закрывать проемы каналов крыла и выключать подъемные винты. При необходимости висения или вертикальной посадки процедура перехода повторялась в обратном порядке.

Опытный Omniplane 2C в аэродинамической трубе

На определенном этапе компании Vanguard Air and Marine Corporation удалось заинтересовать армейские и научные структуры, что положительным образом сказалось на дальнейших работах. Так, строительство и испытания опытного образца осуществлялись при прямом содействии NASA и центра Wright Air Development Center военно-воздушных сил. В дальнейшем аэрокосмическое управление помогло провести испытания в аэродинамических трубах, что в значительной мере ускорило дальнейшие работы и совершенствование имеющихся идей.

Опытный образец летательного аппарата «Омниплейн» был построен летом 1959 года и вскоре отправился на наземные испытания. Готовую машину продули в аэродинамической трубе, после чего появилась возможность приступить к наземным испытаниям. По-видимому, на ранних этапах проверок прототип планировалось изучать только на взлетно-посадочных режимах, из-за чего он не сразу получил жалюзи кольцевых каналов. Тем не менее, и без этого оборудования он мог взлетать и садиться вертикально.

С августа 1959 года осуществлялись полеты на привязи, в ходе которых испытатели изучали поведение машины и особенности управления ею, а также искали различные недостатки. Известно, что такие испытания, в целом, были успешными. В то же время, были установлены определенные недочеты. Так, управление по тангажу и рысканью на взлетном режиме оказалось не слишком удобным, поскольку рули традиционной конструкции в таком случае имели недостаточную эффективность. Кроме того, имеющийся 265-сильный бензиновый двигатель оказался недостаточно мощным и требовал замены.

По результатам испытаний экспериментального аппарата Omniplane 2C конструкторы компании «Вэнгард» приступили к разработке нового проекта. Обновленный вариант «лифт-фэна» получил собственное обозначение 2D. Его предлагалось строить на основе существующей конструкции, но с применением ряда новых узлов и агрегатов, в том числе значительно меняющих технический облик машины.

Схема летательного аппарата типа "2D"

В новом проекте было предложено заменить носовой обтекатель фюзеляжа. Теперь следовало использовать новый агрегат, удлиненный на 5 футов (1,54 м). В нем следовало разместить третий кольцевой канал с дополнительным подъемным вентилятором. Для его привода в состав трансмиссии нужно было включить четвертый вал и еще один редуктор. Как и два других винта, носовой должен был иметь автомат перекоса для управления тягой.

Проблема недостаточной мощности двигателя была решена путем полной переработки силовой установки. Теперь в центральном отсеке фюзеляжа должен был располагаться турбовальный двигатель Lycoming YT53-L-1 мощностью 860 л.с. Более мощный двигатель соединялся с переработанным главным редуктором, теперь распределявшим крутящий момент на четыре воздушных винта. Позади кабины пилотов появились проемы воздухозаборников. Горячие газы двигателя должны были выводиться наружу через изогнутую выхлопную трубу с соплом на днище хвоста. Также фюзеляж предлагалось оснастить закрытым фонарем.

Некоторым доработкам в проекте Omniplane 2D подверглось крыло. Так, передняя кромка центроплана была вынесена вперед, из-за чего пропал скругленный участок в корневой части крыла. Предлагалось переработать механизацию задней кромки и установить верхние крышки кольцевых каналов. Также новым проектом предусматривалось определенное совершенствование систем управления.

Разработка нового проекта с последующей перестройкой имеющегося опытного образца продолжались около двух лет. «Омниплейн» вернулся в аэродинамическую трубу только в 1961 году. Проверки показали правильность предложенных идей. Доработанная машина лучше показывала себя на висении и переходных режимах. После проверок в испытательных комплексах опытный образец допустили к полетам на привязи.

Компоновка машины с тремя подъемными винтами

Полеты со страховочными тросами подтвердили ранее сделанные выводы. Наличие более мощного двигателя и третьего подъемного вентилятора упростили вертикальный взлет и посадку. Кроме того, носовой винт улучшил управление по тангажу, а также в определенной мере повлиял на управляемость в канале рысканья. По результатам испытаний на привязи могло быть принято решение о начале свободных полетов, однако оно так и не появилось.

В начале 1962 года, во время очередного испытательного полета со страховкой, произошел инцидент, в результате которого опытный летательный аппарат Omniplane 2D получил некоторые повреждения. После проведения небольшого ремонта машину можно было возвращать к проверкам. Тем не менее, восстановление прототипа посчитали нецелесообразным. К этому времени специалисты компании Vanguard, NASA и ВВС США успели собрать достаточно информации, позволявшей сделать выводы и определить перспективы оригинальной схемы. Таким образом, продолжение испытаний, в целом, не имело смысла.

В ходе испытаний в аэродинамической трубе и на аэродроме единственный прототип, как в исходной, так и в доработанной версии, показал весь свой потенциал. Он подтвердил возможность вертикального взлета и посадки, а также выполнения различных маневров. Кроме того, был определен потенциал машины с точки зрения переходных режимов и горизонтального полета. В целом, летательный аппарат выглядел неплохо и представлял интерес, как минимум, с научной и технической точки зрения.

Тем не менее, не обошлось без критики. Так, подъемные воздушные винты использовались только на взлетно-посадочных режимах или во время висения. При горизонтальном полете винты, их редукторы и соответствующая часть трансмиссии оказывались «мертвым грузом». Кроме того, они требовали использования крышек или жалюзи кольцевого канала, приводивших к усложнению и утяжелению конструкции летательного аппарата. Наконец, крупные винты с редукторами требовали использовать толстый профиль крыла, накладывавший заметные ограничения на летные характеристики.

Многоцелевая машина Vanguard Model 30

Экспериментальный проект полностью справился с возложенными на него задачами и показал реальные возможности оригинальной компоновки Lift fan. Как нередко бывает с оригинальными и смелыми предложениями, реальные перспективы оказались неоднозначными. При всех своих преимуществах, машина с «подъемными вентиляторами» оказывалась сложной в строительстве и эксплуатации, но при этом не показывала никаких заметных преимуществ перед техникой существующих классов. Как следствие, проект Vanguard Omniplane после завершения испытаний был закрыт.

Единственный построенный опытный образец, в 1959-61 годах доработанный по новому проекту, в течение некоторого времени оставался на хранении, после чего был отправлен на утилизацию. К сожалению любителей оригинальной исторической техники, теперь уникальный образец можно увидеть только на фотографиях.

Следует отметить, что параллельно с проверкой опытной машины 2D осуществлялась проработка облика перспективных пассажирских летательных аппаратов подобной схемы. Так, машину Model 18 длиной 63 фута (19,2 м) с 50-футовым крылом (15,2 м) планировалось оснастить двумя турбовальными двигателями Allison T-56. При взлетном весе 13,6 т она могла бы брать на борт до 40 пассажиров и развивать скорость до 275 миль в час (440 км/ч).

Также предлагался проект Model 30, в котором рассматривалась возможность оснащения крыла сразу четырьмя подъемными винтами и парой гондол с турбовинтовыми двигателями. Такая машина могла бы перевозить 40 пассажиров или эквивалентный груз, развивая скорость до 550 миль в час (885 км/ч). По понятным причинам, все новые проекты были закрыты на стадии предварительной проработки.

Несмотря на преждевременное закрытие и отказ от дальнейших работ в направлении Lift fan, проект «Омниплейн» можно считать ограниченно успешным. Исследования и испытания опытного образца продемонстрировали специфическое соотношение положительных и отрицательных качеств, что позволило оценить реальные перспективы оригинального предложения. Впрочем, наличие минусов у творения компании Vanguard Air and Marine Corporation не слишком смутило специалистов других организаций. Вскоре были созданы новые опытные образцы с похожими средствами для вертикального и горизонтального полета.

По материалам:
https://vertipedia.vtol.org/
http://xplanes.free.fr/
http://126840.activeboard.com/
Fan-Winged Plane Flies Straight Up and Down // Popular Science. 1959, №12.

При нынешнем технологическом прогрессе никого не удивишь таким явлением, как летательный аппарат. Но далеко не каждый обыватель знает, с чего начиналась эпоха покорения неба и до какого уровня дошли современные технологии. Поэтому есть все причины для того, чтобы уделить больше внимания технике, которая передвигается в атмосфере.

Что можно определить как аппарат, способный летать?

Прежде чем переходить к более подробной информации, стоит выяснить значение ключевых терминов. Летательный аппарат - это устройство, предназначенное для полета в атмосфере нашей планеты и даже в космосе. Такую технику, как правило, разделяют на три основных вида: модели, которые легче воздуха, тяжелее и космические.

Для того чтобы каждый тип аппаратов смог успешно летать, используется аэродинамический, аэростатический и газодинамический принцип подъемной силы. Например, дирижабль поднимается в воздух благодаря разности плотности газа, который находится внутри него, и непосредственно самой атмосферы.

Летательный аппарат управляется посредством использования силы тяги и подъемной силы. Этот принцип ярко реализован в самолетах с реактивным двигателем и современных вертолетах.

С чего все начиналось?

Смелые шаги к преодолению притяжения человечество начало предпринимать очень давно. Но первые летательные аппараты мир увидел только после 1647 года. Именно тогда в воздух поднялся аэроплан с мотором, который совершил полноценный полет. Для того чтобы этот аппарат смог двигаться, итальянский разработчик Титу Ливио Бураттини оборудовал свое творение двумя парами неподвижных крыльев, а другие четыре (в передней и задней части корпуса) оснастил пружинами, которые позволяли использовать для полета принцип орнитоптера.

Англичанин Роберт Гук также смог собрать похожий механизм. Его орнитоптер успешно взлетел в воздух спустя 7 лет после успеха итальянского изобретателя.

В 1763 году Мельхиор Бауэр представил общественности проект, согласно которому его аппаратимел неподвижные крылья и двигался при помощи пропеллера.

Знаменательным является тот факт, что именно российский ученый М. В. Ломоносов первым разработал и построил модель, которая была тяжелее воздуха и работала по принципу вертолета, оборудованного соосными винтами.

Почти сто лет спустя, в 1857 году, аэроплан француза Феликса дю Тампля совершил полноценный полет. В движение этот аппарат приводился благодаря электрическому двигателю и двенадцатилопастному винту.

Виды летательных аппаратов

Как говорилось выше, есть несколько типов устройств, способных преодолевать земное притяжение: те, что легче и тяжелее воздуха, а также модели, которые предназначены для полета в космос.

К тем аппаратам, которые принято считать тяжелыми, относится такая техника, как вертолеты, самолеты , винтокрылы, экранопланы, автожиры, планёры и другие. При этом подъемная сила, необходимая для полета, обеспечивается преимущественно за счет неподвижных крыльев и лишь частично хвостовым оперением, а также фюзеляжем. Поскольку корпус таких аппаратов имеет большой вес, для того чтобы подъемная сила превысила массу самолета или планера, необходимо развить определенную скорость. Именно по этой причине и нужны взлетные полосы.

В случае с вертолетами, автожирами и винтокрылами подъемная сила создается благодаря вращению лопастей несущего винта. В связи с этим подобным аппаратам не нужна взлетная полоса для подъема в воздух, равно как и для приземления.

Стоит отметить, что, в отличие от вертолетов, винтокрылы поднимаются в атмосферу при помощи вращения как несущего, так и воздушных винтов. Сейчас есть множество моделей различной конструкции. Например, в некоторых аппаратах используется воздушно-реактивный двигатель.

Легкая авиация

Желание покорить воздушное пространство привело к развитию технологий, позволивших подниматься в воздух всем желающим. Речь идет об СЛА (сверхлегкие летательные аппараты). Такой тип техники отличается тем, что его предельная взлетная масса не превышает отметку в 495 кг.

При этом подобные аппараты делятся на два основных вида:

Моторные (автожиры, аэрошуты, сверхлегкие вертолеты, мотодельтапланы, паролеты, амфибии-СЛА, гидро-СЛА, мотопарапланы, дельталеты и микросамолёты);
- безмоторные (парапланы, дельтапланы).

Важно понимать, что в категорию «сверхлегкие летательные аппараты» не попадают аэростаты, воздушные шары и парашюты.

Такое направление авиации, как СЛА, пользуется большой популярностью, в связи с чем постоянно разрабатываются новые модели и виды этой техники.

Любительские проекты

Страсть многих обывателей к свободному перемещению в воздушном пространстве настолько сильна, что немало энтузиастов самостоятельно собирают аппараты, способные летать.

Разумеется, если кто и делает детали техники, предназначенной для смелых полетов, в условиях гаража, то крайне редко. Подавляющее большинство обывателей, ориентированных на самодельные летательные аппараты, заказывают составляющие у надежных производителей и, следуя инструкции, собирают собственное небесное детище.

Если внимательно выполнять все указания, да к тому же проконсультироваться у живого инструктора, то есть все шансы получить качественную конструкцию, на которой можно смело подниматься в небо.

Самодельные летательные аппараты, как правило, имеют вид планера. Причем есть модели с мотором и без него. Для того чтобы использовать планер, в принципе, никакой документации не нужно. Но в том случае, если имеет место мотор, управление аппаратом возможно только при наличии соответствующего разрешения.

Автоматизация процесса

Прогресс не стоит на месте, и с развитием научно-технической базы появились беспилотные летательные аппараты(БПЛА).

Впервые такие устройства начали использовать в Израиле (1973) для сбора разведданных. В наши дни подобные технологии применяют в самых разных сферах жизни современного общества, и популярность их постоянно растет.

Объяснить повышенный спрос на БПЛА нетрудно: они исключают необходимость присутствия экипажа и достаточно экономны как в производстве, так и в эксплуатации. Более того, без труда могут выполнять те маневры, которые недоступны для обычных самолетов из-за сильных физических перегрузок летчиков. К тому же становится неактуальным такой фактор, как усталость экипажа, что значительно увеличивает потенциальную длительность полета.

На данный момент существует более 50 производителей беспилотных аппаратов. Количество типов БПЛА, которые они выпускают, превышает отметку в 150 моделей.

В основном такие летательные аппараты используются для военных целей (разведка, поражение наземных элементов).

Видеосъемка с воздуха

Поскольку различные способы запечатления прекрасных видов давно являются увлечением тысяч людей по всей планете, летательным аппаратам не пришлось долго ждать такого апгрейда, как цифровая видеокамера. Сейчас есть масса мультикоптеров и квадрокоптеров (они же дроны), которые активно используются для получения оригинального видео и не только.

Фактически летательный аппарат с камерой, который управляется дистанционно, можно использовать для любых частных целей или профессиональных задач (аэрофотосъемка местности, воздушная слежка, создание документального кино и др.). По этой причине такая техника очень популярна. К тому же приобретение мультикоптера не требует больших затрат.

Гражданское население нередко использует дроны для обзора труднодоступной местности и съемки авторских видеороликов.

Системы управления летательными аппаратами

Для того чтобы задействовать различные механизмы самолета во время полета, используется передача сигналов непосредственно от самих органов управления, которые расположены в кабине, к различным приводам аэродинамических поверхностей.

Такая система называется электродистанционной (ЭДСУ). Для передачи управляющих команд в ней используются электрические сигналы.

При этом электродистанционную систему управления можно разделить на два основных типа: с механическим резервом и полной ответственностью. Механическая проводка используется в том случае, если отказывает ЭДСУ.

При этом в современных моделях летательных аппаратов с экипажем используется автопилот, который собирает информацию об угловых перемещениях и корректирует положение самолета, равно как и его курс.

В случае с вертолетами автоматическая система пилотирования частично облегчает работу летчика. Например, убирает необходимость следить за угловыми перемещениями.

Что касается дистанционного управления, скажем дронами, то в этом случае может использоваться специальный пульт. Нередко такой летательный аппарат управляется при помощи смартфонов.

Итоги

На основе вышеизложенной информации можно сделать вывод, что самолеты, вертолеты, беспилотники и различные виды дронов заняли прочное место как в частной жизни обычных граждан, так и в военной индустрии многих стран. Поэтому есть все основания ожидать, что будущий уровень повседневного комфорта и тактического превосходства государств неизменно будет связан с технологическим развитием основных направлений авиации.

«Мотор? Кому нужен мотор?» — смеется сидящий сзади инструктор, мастер спорта по планеризму и президент Федерации планерного спорта России Сергей Рябчинский. Его совершенно не беспокоит, что после отцепки от буксира стрелка вариометра, показывающая вертикальную скорость, отклоняется вниз. Впрочем, скорость снижения — чуть больше 1 м/с, так что времени у нас еще много. Мы ищем термик — восходящий поток, который позволит планеру набрать высоту и дольше продержаться в воздухе. Но похоже, что в этот раз нам не повезло — пару раз стрелка вариометра дергается, застывая около нуля, но потоки оказываются слишком слабыми, чтобы удержать планер. И минут через пятнадцать, совершив эффектный проход над площадкой, Сергей заходит на посадку.

Оседлав поток

Согласно определению, планер, или планёр (фр.planeur, от лат. planum — плоскость) — безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полете за счет аэродинамической подъемной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха. Но сухое определение не отражает всех достоинств планера. «Если судить с точки зрения аэродинамики, это самые совершенные летательные аппараты, которые были когда-либо созданы, — объясняет Сергей Рябчинский.- Существует такой показатель, как аэродинамическое качество, — это отношение расстояния, которое может пролететь ЛА с выключенным двигателем с некоторой высоты, к потере этой высоты. У легких самолетов он обычно составляет 10−15, а у планеров от 25−30 только начинается, то есть с высоты 1 км такой планер может пролететь по горизонтали 30 км. И это если только планировать и не использовать восходящие потоки».

Пилот в кабине планера располагается почти лежа. Парашют обязателен и вполне может пригодиться, скажем, в случае столкновения планеров в воздухе — на соревнованиях такое случается. Приборы и органы управления почти идентичны самолетным, за исключением ручек управления двигателями — у планера их нет.

На самом деле планеры летают намного дальше, если пилоту удается «оседлать» восходящий поток. Например, термик — термический поток в местах нагрева земной поверхности солнечным излучением. Обычно такие потоки образуются над пашнями, дорогами и местами городской застройки. Часто из-за конденсации паров воды в восходящем теплом потоке при попадании в более холодные вышележащие слои атмосферы термики «выдают себя» кучевыми облаками. Попав в такой восходящий поток, имеющий скорость несколько метров в секунду, планер может по винтовой линии снижаться относительно потока, но при этом подниматься относительно земли. Термики могут подниматься до 3000 м и дают возможность набрать высоту, необходимую для длительного планирования — до следующего восходящего потока. В средних широтах солнце прогревает воздух только с поздней весны до начала осени, так что планеризм здесь — спорт сезонный. Впрочем, термики не единственный вид восходящих потоков. При взаимодействии воздушных масс с элементами рельефа (холмы, крутые берега) возникают потоки обтекания, взбирающиеся на высоту в несколько сотен метров. А в горах можно встретить постоянные волновые потоки — одну из разновидностей стоячих волн (волн Ли) в атмосфере, которые образуются при обтекании воздушными потоками горных хребтов. Волновые потоки взбираются до высот в 10−15 км и поэтому используются планеристами для установления мировых рекордов высоты и дальности полета.

Планер довольно прост по конструкции, но имеет свои особенности, выделяющие его среди других летательных аппаратов.

Оторваться от земли

Но для полета планеру нужно набрать первоначальную высоту. Классические безмоторные планеры самостоятельно сделать этого не могут, и для взлета используется буксировочная лебедка или буксировка за самолетом. Роль буксировщика, как правило, выполняет польский легкий самолет «Вильга-35А» (PZL-104 Wilga), оснащенный специальным замком для буксировочного троса. Замок есть и у планера, и при штатной буксировке именно планер, набрав высоту, «отпускает» свой конец троса. А вот в случае возникновения нештатной ситуации это может сделать и пилот буксировщика. «В моей практике были такие случаи, — рассказал «ПМ» замначальника взлетно-посадочной площадки «Шевлино» по летной подготовке и руководитель полетов Леонид Домбровский. — Например, один из планеристов при взлете слишком резко потянул за ручку управления и начал уходить вверх- возник риск того, что самолет «клюнет» при рывке троса. Одна из обязанностей летчика при буксировке планера — следить за вот такими ситуациями, и как только я заметил это, сразу же сбросил трос. Особенности пилотирования при буксировке? Не сложнее, чем буксировать автомобиль на земле — нужно просто учитывать наличие планера, выдерживать оптимальную скорость (скажем, для учебного чешского планера L-13 BlanТk это 115 км/ч) и не совершать резких маневров».

Некоторые современные планеры оснащаются собственными двигателями — такие аппараты называют мотопланерами. Отдельные модели способны взлететь и набрать высоту самостоятельно, после чего двигатель выключается, пропеллер складывается (для улучшения аэродинамики), а аппарат продолжает полет как обычный классический планер. Впрочем, для этого нужен достаточно мощный (а значит — тяжелый) двигатель. Поэтому чаще всего мотопланеры имеют маломощный маршевый движок, недостаточный для взлета, но способный предотвратить вынужденную посадку на неподготовленную площадку — если пилот не найдет восходящих потоков или, скажем, резко изменится погода. Такая посадка грозит как минимум серьезными неудобствами — в самом лучшем случае придется вызывать самолет-буксировщик (если площадка позволяет взлететь) или вовсе вывозить планер в разобранном виде (не говоря уже о более жестких вариантах посадки). Впрочем, есть и обратная сторона медали — мотопланеры имеют большую массу, и для парения им требуются более сильные восходящие потоки.

Пилоту планера не мешает звук мотора — лишь легкий свист обтекающего кабину воздуха сопровождает полет аппарата.

Лететь впереди планера

Соревнования по планерному спорту для парителей предусматривают набор различных упражнений, среди которых — полеты по заданному маршруту (в том числе через назначенные области). При этом оценивается точность следования, средняя скорость, время прохождения маршрута. «Длительность маршрутов составляет обычно сотни километров, и все это без единой капли топлива! — говорит Сергей Рябчинский. — Мастерство пилота-планериста состоит не только и не столько в управлении планером — это как раз самая простая часть, она мало отличается от управления легким самолетом. Но в отличие от пилота самолета, у которого есть мотор, планерист должен быть стратегом — условно говоря, он должен лететь впереди планера, предусматривая различные альтернативные варианты маршрутов. Ведь полеты длятся по несколько часов, за это время погода может измениться. Поэтому перед стартом планеристы тщательнейшим образом изучают прогноз погоды по маршруту полета, предоставленный метеорологами аэродрома. А серьезные и достаточно богатые команды даже могут позволить себе собственного метеоролога».

Романтики неба

Спортивные планеры классифицируются по размаху крыла и максимальной взлетной массе: 15-метровый (525 кг), 18-метровый (600 кг), 20-метровый (750 кг). Существует также стандартный класс — это 15-метровые планеры с максимальной разрешенной взлетной массой 525 кг, в крыльевые отсеки которых разрешено заливать водяной балласт (до 250 л). Такое утяжеление повышает нагрузку на крыло и тем самым увеличивает горизонтальную скорость. А если восходящие потоки оказываются недостаточно сильными или погода меняется — воду можно слить, облегчив планер и уменьшив скорость снижения.

Планеры выстроились на поле взлетно-посадочной площадки «Шевлино» в ожидании буксировщика, который поднимет их на высоту в несколько сотен метров, где они смогут начать поиск восходящих потоков.

Но настоящей элитой планерного спорта является открытый класс, в котором ограничена лишь взлетная масса (не более 850 кг), а на размах крыла никаких ограничений не накладывается. Такой планер — настоящее произведение инженерного искусства, в его конструкции используются самые современные сверхлегкие и сверхпрочные материалы. «У современных планеров открытого класса с размахом крыла более 25 м аэродинамическое качество может достигать 60 и выше! И стоимость соответствующая, они гораздо дороже легких самолетов, — говорит Сергей Рябчинский. — Правда, и управлять таким летательным аппаратом может только очень опытный пилот-планерист: чем больше размах крыла, тем меньше ошибок прощает ЛА».

Двухместный учебный планер L-13 Blanik, созданный в Чехии конце 1950-х годов — самый массовый планер в мире (выпущено более 3000 штук). С полета на этом планере начинали свою карьеру практически все планеристы мира.

Именно на планерах этого класса некогда установлены абсолютные мировые рекорды высоты (29 августа 2006 года Стив Фоссетт и Эйнар Эневольдсон на планере Glaser-Dirks DG-505 с крылом в 22 м и установленным на месте двигателя кислородным оборудованием достигли высоты 15 460 м над Аргентиной) и дальности полета (21 января 2003 года Клаус Ольманн на планере Schempp-Hirth Nimbus 4 DM с размахом крыла 26,5 м пролетел 3009 км над аргентинскими Андами). «Да, более трех тысяч километров, — подтверждает Сергей, когда я переспрашиваю его, чтобы убедиться, что не ослышался. — Да, без единой капли топлива, только с использованием волновых восходящих потоков в горах. Планеры — как парусные яхты, ведь не зря же в английском языке их называют sailplanes — парусные самолеты. Наверное, пилоты планеров — это последние настоящие романтики неба».

P. S. Стоит заметить, что рекорд Фосетта и Эневольсона пал совсем недавно, 5 сентября 2017 года. Пилоты Джим Пейн и Морган Сендеркок на планере Airbus Perlan 2 достигли высоты 15902 метра, к слову, там же, над аргентинской Патагонией. А вот рекорд дальности с 2003 год так и не побит.