26.06.2012

18-винтовой вертолёт может быть безопаснее и экономичнее обычного

Проблемы вертолёта известны и многочисленны, а потому ему не быть конкурентом другим ЛА в областях, где не нужны строго вертикальные взлёт и посадка. Однако разработчики из немецкой компании Е-Volo утверждают, что знают, как с этим справиться, пишет Scientific American.

Вертолёт тратит 30% своей энергии на хвостовой винт, не создающий подъёмной или толкающей силы. Его единственная задача — не дать ЛА вертеться вокруг оси. Да, можно сделать «соосник» по типу Ка-50, и он будет и быстрее, и манёвреннее любого традиционного вертолёта. Однако огромные размеры и значительная масса основного винта и так создают серьёзные нагрузки на конструкцию, да и массивный ротор весьма энергопрожорлив. При двух соосных винтах эта проблема проявляется ещё резче. Так что за пределами чисто военного применения даже «Камов» не рискует применять такую схему.

E-Volo предлагает другой подход: просто надо заменить два винта восемнадцатью. Сейчас в разработке компании находится двухместный, как видно из названия, VC Evolution 2P, которому конструкторы хотят придать скорость в 100 км/ч, потолок — в 2 000 м, взлётную массу — в 450 кг, а время полёта должно быть не менее часа.

Задача, интригующая по ряду причин. Обычно все схемы с многочисленными винтами характеризовались сниженным КПД из-за их влияния друг на друга. Это правда, говорят германские инженеры, но мы обеспечили такое расстояние между небольшими винтами, которое сводит подобное взаимодействие на нет. Кстати, наряду со сверхлёгкой и прочной (углепластик) межвинтовой рамой это принципиально исключает перехлёст винтов и связанные с этим аварии, какие бы грубые ошибки ни допустил пилот.

Углепластиковые винты — 18 штук — будут весить всего 500 г каждый и иметь длину в полметра. Чтобы поддерживать аппарат невращающимся, энергия тратиться не будет, поскольку винты изначально рассчитаны на вращение в разных направлениях и при различной скорости таким образом, чтобы исключить вращение ЛА вокруг оси. Движение вперёд осуществляется совсем не так, как в сегодняшних вертолётах (то есть изменением угла наклона переднего винта относительно заднего с соответствующим наклоном всего вертолёта вперёд), — при помощи маленького хвостового толкающего винта самолётного типа. Маневрирование? Посредством изменения скорости вращения винтов друг относительно друга при незначительном наклоне аппарата.

Половина винтов вращается по часовой стрелке, половина — против, поэтому хвостовой винт машине не нужен. При повышенной частоте вращения всех винтов происходит подъём; при ускорении винтов с одной стороны и замедлении с другой аппарат движется в сторону; при ускорении винтов, вращающихся по часовой стрелке, и замедлении вращающихся против, — поворот.

В значительной степени достижение заданных ЛТХ обусловлено конкретными технологическими решениями. Но у этой необычной схемы есть и ряд безусловных преимуществ. Сегодня вертолёт при выходе из строя одного винта на малой высоте незамедлительно падает; авторотация для него, прямо скажем, нетривиальна и на небольшой высоте может не удаться даже опытным пилотам. У нового аппарата 18 винтов, и, по расчётам, он будет лететь при работе хотя бы 12 из них. Винты непосредственно соединены с электромоторами безо всякой трансмиссии (то есть нечему ломаться), а выход из строя 7 из 18 не зависящих друг от друга электромоторов представить довольно сложно.

Ну а источник энергии — ДВС — хотя и один, но даже в случае его поломки авторотация, пусть и возможная, не понадобится. Дело в том, что литий-ионные батареи гибридного вертолёта позволят ему снизиться на запасённой энергии даже с двух километров в контролируемом режиме — так, как будто ничего и не ломалось.

Конечно, из-за углепластика аппарат вряд ли будет дешевле нынешних малых вертолётов. Однако резкое повышение уровня безопасности — если мультикоптеры такого типа получат распространение — вполне может привести к либерализации режима вертолётных полётов над большими городами. В перспективе повышенная надёжность системы потенциально может найти и военное применение, как минимум в БПЛА.

Другое несомненное достоинство такой схемы — простота управления. Нет автомата перекоса; смена направления и высоты (!), как нам обещают, будет реализована на одной ручке; нет механизации крыльев, как в самолётах... Одним словом, теоретически управлять этой штуковиной о 18 винтах будет не сложнее, чем автомобилем с АКПП.

Александр Березин

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА