Op het gebied van verticale start- en landingsvliegtuigen behoort de onbetwiste leiding toe aan helikopters. Er wordt echter nog steeds gezocht naar alternatieve regelingen die reële perspectieven kunnen bieden. In het bijzonder bestuderen Russische specialisten momenteel het concept van de zogenaamde. cyclolet of cyclocopter. Als onderdeel van het Cyclone-programma zijn er al bankmodellen en een prototypevliegtuig gemaakt en getest, en naar verwachting zal in de nabije toekomst een vliegtuig op ware grootte verschijnen.
Gratis opstijgen
In 2017 lanceerde de Russian Foundation for Advanced Study (FPI) de Free Takeoff-competitie. Zijn taak was om alternatieve schema's te vinden voor verticale / ultrakorte startvliegtuigen die konden concurreren met de helikopter. Een van de aanvragen voor de wedstrijd werd ingediend door het bedrijf "Flash-M" (Krasnoyarsk), dat vertegenwoordigers van de creatieve groep "Arey" en het Instituut voor Thermofysica van de Siberische afdeling van de Russische Academie van Wetenschappen (IT SB RAS) verenigde).
"Flash-M" kwam met een voorstel om een zgn. cyclolet. Wetenschappers van de IT SB RAS werken al lang aan dit concept en doen theoretisch en experimenteel onderzoek. Er werd een grote hoeveelheid data verzameld en een proefbankmonster van een veelbelovende cyclische voortstuwing / cycloïde propeller werd gedemonstreerd. Het Flash-M-voorstel interesseerde FPI en het was deze organisatie die de winnaar werd van de Free Takeoff.
In 2018 lanceerde FPI het Cyclone-project, waarbij het de bedoeling was om verder te werken aan het cyclolette-thema en om de eerste prototypes te bouwen en te testen. Ook worden in het kader van dit project kwesties bestudeerd van verdere productie, implementatie en werking van apparatuur op ware grootte die geschikt is voor echt gebruik.
In juli 2020 voerde "Flash-M" de eerste vliegtesten uit van een ervaren onbemand luchtvoertuig. Het apparaat met een gewicht van 50 kg kreeg vier originele cyclische propellers. De mogelijkheden voor verticaal opstijgen en landen, horizontale vlucht en manoeuvres werden bevestigd. Bovendien demonstreerden ze enkele van de capaciteiten die niet beschikbaar zijn voor helikopters. Kort daarna werd een andere experimentele drone genaamd Cyclone 2020 getoond op het Army 2020-forum.
Plannen voor de toekomst
In april van dit jaar werd de start van een nieuwe fase van de werkzaamheden aangekondigd. Het doel van het Cyclone-project is nu om een optioneel bemand vliegtuig op ware grootte te maken met een gewicht tot 2 ton en een laadvermogen van 600 kg. Het is de bedoeling dat een dergelijke "Cyclocar" volgend jaar op de proef wordt gesteld. Op middellange termijn kan massaproductie en introductie van dergelijke technologie op verschillende gebieden beginnen.
De Cyclone-ontwikkelaars zijn van plan een hele reeks apparatuur te maken op basis van gemeenschappelijke principes en technologieën. Ladingen met een gewicht tot 20 kg worden gedragen door een 60 kg UAV "Cyclodron". Grotere ladingen, incl. passagiers zullen een Cyclocar van 2 ton moeten dragen. In de verre toekomst kan een zware Cyclotrack verschijnen, die met een startgewicht van 10 ton tot 4 ton vracht kan vervoeren.
Aangenomen wordt dat nieuwe typen cyclolets toepassing zullen vinden op het gebied van vracht- en personenvervoer. Ook het leger, reddingswerkers, enz. kunnen in hen geïnteresseerd zijn. In sommige gebieden met speciale vereisten kan dergelijke technologie helikopters vervangen. De voordelen worden beschouwd als kleinere afmetingen en gewicht, evenals hogere wendbaarheid en stabiliteit.
Om bestellingen voor apparatuur uit te voeren, is het de bedoeling om een nieuwe vliegtuigbouwfabriek te creëren. De ontwikkelingsorganisatie heeft al een businessplan en naar verluidt zijn er investeerders die klaar staan om de uitvoering ervan te verzekeren.
Technische kenmerken
In het kader van het Cyclone-programma wordt een universeel schema van een fietsend vliegtuig bestudeerd en getest, dat vervolgens in alle geplande projecten zal worden gebruikt. Dit schema leent zich voor schaalbaarheid, waardoor de compacte "Cyclodron" en de zware "Cyclotrac" op elkaar lijken.
Het voorgestelde schema voorziet in de constructie van een vliegtuig met vier cyclische propellers, die zich in paren aan de zijkanten van de gestroomlijnde romp bevinden. Het ontwerp stelt een zo breed mogelijk gebruik van kunststoffen en composietmaterialen voor, wat de perfectie van het gewicht zal verhogen.
Cyclelets krijgen een hybride of volledig elektrische energiecentrale. In beide gevallen wordt de rotatie van de propellers verzorgd door elektromotoren. Er wordt gewerkt aan een fly-by-wire besturing met maximale automatisering. Ze zal volledig zelfstandig moeten werken of de commando's van de piloot moeten volgen en hem moeten lossen.
De belangrijkste innovatie van het project is de zogenaamde. cyclische verhuizer. Dit apparaat is een set van vijf bladen van beperkte lengte, geïnstalleerd tussen de zijschijven. De bladen kunnen vrij rond de lengteas draaien; een speciaal mechanisme - vergelijkbaar met een tuimelschijf op een helikopter - bepaalt hun gemeenschappelijke en cyclische stap.
Wanneer de propeller draait, bewegen de bladen langs een cirkelvormig pad. In de bovenste en onderste delen stelt het bedieningsmechanisme ze bloot aan de aanvalshoek, wat zorgt voor het creëren van lift. Een soortgelijk principe wordt gebruikt om horizontale stuwkracht te creëren. Het gelijktijdige gebruik van vier van dergelijke propellers schept volop mogelijkheden voor verticale en horizontale vlucht, diverse manoeuvres, etc.
Het ontwerp van de cyclische verhuizer kan verschillende afmetingen hebben. Zo is er op de stand al een product getest met een diameter en breedte van 1,5 m. Een voortstuwingsinrichting van dit formaat is bedoeld voor een Cyclocar met een gewicht van 2 ton. Dit betekent dat zo'n apparaat een stuwkracht van 500 kg genereert. Volgens berekeningen zal zo'n apparaat snelheden tot 250 km / u kunnen bereiken en 500 km kunnen vliegen. De lengte en breedte van het product zal op het niveau van 6 m liggen.
Voordelen en perspectieven
Het belangrijkste voordeel van de cycloopter / cyclocopter ten opzichte van de helikopter is het kleinere formaat van de belangrijkste eenheden. Bij dezelfde stuwkrachtindicatoren blijkt de cycloïde propeller veel kleiner te zijn dan de propeller. De propeller van de cyclolet werkt constant in één positie; de afwezigheid van de noodzaak om te kantelen maakt het mogelijk om horizontale stuwkracht te creëren zonder de verticaal te verminderen.
Een vliegtuig met meerdere cycloïde propellers is in staat om stuwkracht in verschillende richtingen te genereren en daardoor verschillende manoeuvres uit te voeren, incl. onbereikbaar voor een helikopter. Door de systemen voor het instellen van de hoek van de bladen te verbeteren, is het mogelijk om de toegestane spoedhoeken tijdens de vlucht te vergroten. Dankzij dit kan een cyclolet in het bijzonder, in tegenstelling tot een helikopter, opstijgen vanaf hellende oppervlakken en erop landen.
De ontwikkelaars merken de veiligheid van het vliegtuig op. Cycloïde propellers zijn eenvoudig uit te rusten met beschermkappen. Op de tentoonstelling "cyclodron" werd bijvoorbeeld een apparaat gebruikt dat bestond uit een paar schijven met daartussen jumpers. In dit apparaat werd een propeller geplaatst. De Cyclocar in de gepubliceerde afbeeldingen wordt beschermd door een raster. Bovendien zal het toestel niet luidruchtig zijn: in dit opzicht mag het niet verschillen van een gewone auto.
Het oorspronkelijke schema heeft echter bepaalde nadelen, die vrij moeilijk te verwijderen zijn. Allereerst is dit het gebrek aan uitgebreide ervaring in de ontwikkeling, constructie en bediening van dergelijke apparatuur. Onderzoek en ontwikkeling van nieuwe oplossingen zal veel tijd kosten, en pas daarna kunnen de cycloletten op elke plaats in het vrachtvervoer rekenen. Helikopters daarentegen zijn al goed bestudeerd en onder de knie, wat zowel de ontwikkeling als de bediening tot op zekere hoogte vereenvoudigt.
Het ervaringsprobleem wordt verergerd door het feit dat een cyclolet technisch complexer is dan een helikopter. Dus in het schema van "Flash-M" en IT SB RAS worden vier originele propellers tegelijk gebruikt. Elk van hen onderscheidt zich niet door eenvoud, en hun gecombineerd gebruik leidt tot de noodzaak om nieuwe technische problemen op te lossen op het gebied van voeding en aandrijvingen, aerodynamica, besturing, enz.
De middelgrote cycloon van het Cyclone-programma wordt beschouwd als een massamodel dat in de toekomst de rol van "luchttaxi" op zich kan nemen. Hieruit volgt een nieuwe uitdaging: ontwikkelaars en regelgevers zullen de regels voor de exploitatie van dergelijke vliegtuigen moeten bepalen, veiligheidskwesties moeten uitwerken, enz. De projectdeelnemers zouden deze problemen al aanpakken.
Technologie voor de toekomst?
Er zij aan herinnerd dat het Cyclone-project van FPI, Flash-M en IT SB RAS niet het eerste in zijn soort is. Het idee van een wielrenner/cyclopter werd aan het begin van de vorige eeuw voorgesteld. In 1909 de Russische ingenieur E. P. Sverchkov bouwde een "orthopter op wielen" - een vliegtuig met twee "peddelwielen". Het product kwam niet van de grond vanwege niet het meest perfecte ontwerp en vanwege een gebrek aan motorvermogen.
In de toekomst werden er herhaaldelijk nieuwe cyclolets ontwikkeld en gebouwd in ons land en in het buitenland. Zelfs de meest succesvolle projecten kwamen echter niet verder dan de vliegtests van de modellen - de complexiteit van het concept en de onvolmaaktheid van de ontwerpen die werden aangetast. Bovendien konden ongebruikelijke vliegtuigen niet concurreren met de al bekende helikopters.
In de afgelopen decennia is het fietsen weer in de herinnering teruggekeerd. Moderne wetenschappelijke methoden, technologieën en materialen maken het mogelijk om een dergelijk concept op een nieuw niveau te bestuderen en te implementeren. In ons land wordt dergelijk werk uitgevoerd in het kader van het Cyclone-project, dat de mock-upfase al heeft doorlopen en het testen van een bemand / onbemand voertuig op ware grootte nadert. Of wetenschappers en ingenieurs opgewassen zijn tegen alle uitdagingen die voor ons liggen, zal in de nabije toekomst duidelijk worden. Volgend jaar vindt de eerste vlucht van de Cyclocar plaats.
