Chương trình phát triển lốc xoáy "Cyclone". Triển khai mới ý tưởng cũ
Sự xuất hiện được đề xuất của máy bay Cyclocar
Trong lĩnh vực máy bay cất cánh và hạ cánh thẳng đứng, trực thăng là người dẫn đầu không thể tranh cãi. Tuy nhiên, việc tìm kiếm các phương án thay thế có thể có triển vọng thực sự vẫn tiếp tục. Đặc biệt, hiện nay các chuyên gia Nga đang nghiên cứu khái niệm về cái gọi là. Cycloplane hoặc Cyclocopter. Là một phần của chương trình Cyclone, các mẫu máy bay thử nghiệm và máy bay thử nghiệm đã được tạo ra và thử nghiệm, đồng thời một cỗ máy có kích thước đầy đủ dự kiến sẽ xuất hiện trong tương lai gần.
"Cất cánh miễn phí"
Năm 2017, Quỹ Nghiên cứu Tiên tiến Nga (APF) đã phát động cuộc thi “Cất cánh miễn phí”. Nhiệm vụ của ông là tìm kiếm các thiết kế máy bay cất cánh thẳng đứng/siêu ngắn thay thế có thể cạnh tranh với trực thăng. Một trong những đơn đăng ký tham gia cuộc thi đã được gửi bởi công ty Flash-M (Krasnoyarsk), công ty hợp nhất các đại diện của nhóm sáng tạo Arey và Viện Vật lý nhiệt thuộc Chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (IT SB RAS).
"Flash-M" đã đưa ra đề xuất tạo ra cái gọi là. cycloleta. Các nhà khoa học từ IT SB RAS đã nghiên cứu khái niệm này trong một thời gian dài và tiến hành các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Một lượng lớn dữ liệu đã được thu thập và một mẫu thiết bị đẩy tuần hoàn/cánh quạt cycloid đầy hứa hẹn đã được trình diễn. Đề xuất về "Flash-M" được FPI quan tâm và chính tổ chức này đã trở thành người chiến thắng trong "Cất cánh miễn phí".
Năm 2018, Quỹ đã khởi động dự án Cyclone, trong thời gian đó dự kiến sẽ tiếp tục nghiên cứu chủ đề về máy bay xích lô, cũng như xây dựng và thử nghiệm các nguyên mẫu đầu tiên. Cũng trong khuôn khổ dự án này, các vấn đề về tiếp tục sản xuất, triển khai và vận hành các thiết bị có kích thước đầy đủ phù hợp với mục đích sử dụng thực tế cũng đang được nghiên cứu.
Thử nghiệm trên băng ghế của thiết bị đẩy tuần hoàn
Vào tháng 2020 năm XNUMX, Flash-M đã tiến hành chuyến bay thử nghiệm đầu tiên máy bay không người lái-cycloleta. Thiết bị nặng 50 kg nhận được bốn động cơ đẩy tuần hoàn nguyên bản. Khả năng cất cánh và hạ cánh thẳng đứng, bay ngang và cơ động của nó đã được xác nhận. Ngoài ra, họ còn thể hiện một số khả năng mà trực thăng không có được. Ngay sau đó, một máy bay không người lái thử nghiệm khác có tên “Cyclone-2020” đã được trình chiếu tại diễn đàn “Quân đội-2020”.
Kế hoạch cho tương lai
Vào tháng 2 năm nay, việc bắt đầu một giai đoạn công việc mới đã được công bố. Giờ đây, mục tiêu của dự án Cyclone là tạo ra một chiếc máy bay có người lái kích thước đầy đủ, nặng tới 600 tấn với trọng tải XNUMX kg. Một chiếc “cyclocar” như vậy dự kiến sẽ được đưa vào thử nghiệm vào năm tới. Trong trung hạn, việc sản xuất hàng loạt và triển khai các thiết bị như vậy trong nhiều lĩnh vực khác nhau có thể bắt đầu.
Các nhà phát triển Cyclone có kế hoạch tạo ra toàn bộ dòng thiết bị dựa trên các nguyên tắc và công nghệ chung. Tải trọng lên tới 20 kg sẽ được vận chuyển bằng UAV Cyclodron nặng 60 kg. Tải lớn hơn, bao gồm. hành khách sẽ phải di chuyển bằng xe xích lô nặng 2 tấn. Trong tương lai xa, một chiếc Cyclotruck hạng nặng có thể xuất hiện, với trọng lượng cất cánh 10 tấn, có thể vận chuyển tới 4 tấn hàng hóa.
Người ta cho rằng các loại máy bay xích lô mới sẽ được ứng dụng trong lĩnh vực vận tải hàng hóa và hành khách. Chúng cũng có thể được quân đội, lực lượng cứu hộ, v.v. quan tâm. Ở một số khu vực có yêu cầu đặc biệt, những thiết bị như vậy có thể thay thế trực thăng. Ưu điểm của nó được coi là kích thước và trọng lượng nhỏ hơn, cũng như khả năng cơ động và ổn định cao hơn.
UAV có kinh nghiệm cất cánh từ một nền tảng nghiêng
Để đáp ứng các đơn đặt hàng về thiết bị, dự kiến sẽ thành lập một nhà máy sản xuất máy bay mới. Tổ chức phát triển đã có kế hoạch kinh doanh và cũng báo cáo sự hiện diện của các nhà đầu tư sẵn sàng đảm bảo việc thực hiện kế hoạch đó.
Tính năng kỹ thuật
Là một phần của chương trình Cyclone, một thiết kế phổ quát của máy bay lốc xoáy đang được nghiên cứu và phát triển, sau đó sẽ được sử dụng trong tất cả các dự án đã được lên kế hoạch. Sơ đồ này có thể mở rộng, do đó, “Cyclodron” nhỏ gọn và “Cyclotruck” hạng nặng sẽ giống nhau.
Kế hoạch đề xuất liên quan đến việc chế tạo một chiếc máy bay có bốn động cơ đẩy tuần hoàn, được đặt thành từng cặp ở hai bên thân máy bay được sắp xếp hợp lý. Người ta đề xuất sử dụng nhựa và vật liệu composite nhiều nhất có thể trong thiết kế, điều này sẽ làm tăng độ hoàn thiện về trọng lượng.
Cycloplanes sẽ nhận được một nhà máy điện hybrid hoặc hoàn toàn bằng điện. Trong cả hai trường hợp, chuyển động quay của động cơ đẩy được cung cấp bởi động cơ điện. Một hệ thống điều khiển fly-by-wire với khả năng tự động hóa tối đa đang được phát triển. Cô ấy sẽ phải làm việc hoàn toàn độc lập hoặc tuân theo mệnh lệnh của phi công, dỡ hàng cho anh ta.
Sự đổi mới chính của dự án là cái gọi là. động cơ tuần hoàn. Thiết bị này là một bộ năm lưỡi dao có chiều dài giới hạn được lắp đặt giữa các đĩa bên. Các lưỡi dao có thể xoay tự do quanh trục dọc; một cơ chế đặc biệt - tương tự như tấm chắn trên máy bay trực thăng - thiết lập cao độ chung và chu kỳ của chúng.
Khi bộ phận đẩy quay, các cánh quạt sẽ di chuyển dọc theo một đường tròn. Ở phần trên và phần dưới của nó, cơ cấu điều khiển thiết lập góc tấn, đảm bảo tạo ra lực nâng. Nguyên tắc tương tự được sử dụng để tạo lực đẩy ngang. Việc sử dụng đồng thời bốn động cơ đẩy như vậy tạo ra nhiều cơ hội cho chuyến bay thẳng đứng và bay ngang, nhiều thao tác khác nhau, v.v.
Thiết kế của thiết bị đẩy tuần hoàn có thể có nhiều kích cỡ khác nhau. Do đó, một sản phẩm có đường kính và chiều rộng 1,5 m đã được thử nghiệm tại gian hàng. Động cơ có kích thước này dành cho một chiếc “Xyclocar” nặng 2 tấn. Điều này có nghĩa là một thiết bị như vậy tạo ra lực đẩy 500 kg. Theo tính toán, thiết bị như vậy sẽ có thể đạt tốc độ lên tới 250 km/h và bay được 500 km. Chiều dài và chiều rộng của sản phẩm sẽ là 6 m.
Lợi ích và triển vọng
Ưu điểm chính của máy bay xích lô/máy bay trực thăng so với trực thăng là kích thước nhỏ hơn của các bộ phận chính. Với cùng chỉ số lực đẩy, cánh quạt cycloid hóa ra nhỏ hơn đáng kể so với cánh quạt. Hệ thống đẩy xích lô hoạt động liên tục ở một vị trí; việc không cần nghiêng cho phép nó tạo ra lực đẩy ngang mà không làm giảm lực đẩy dọc.
Một chiếc máy bay có nhiều cánh quạt xích lô có khả năng tạo ra lực đẩy theo các hướng khác nhau và do đó thực hiện nhiều thao tác khác nhau, bao gồm cả chuyển động quay. không thể tiếp cận được bằng trực thăng. Bằng cách cải tiến hệ thống cài đặt góc cánh, có thể mở rộng các góc nghiêng cho phép trong chuyến bay. Đặc biệt, nhờ điều này, cycloplane, không giống như trực thăng, có thể cất cánh từ các bề mặt nghiêng và hạ cánh trên chúng.
Các nhà phát triển lưu ý sự an toàn của máy bay. Cánh quạt cycloid dễ dàng được trang bị bảo vệ. Ví dụ, triển lãm “cyclodron” đã sử dụng một thiết bị bao gồm một cặp đĩa có nút nhảy ở giữa chúng. Một cánh quạt được đặt bên trong thiết bị này. Xe xích lô trong các hình ảnh được công bố có lớp bảo vệ ở dạng lưới. Ngoài ra, thiết bị sẽ không ồn ào: về mặt này, nó không khác gì một chiếc ô tô thông thường.
Tuy nhiên, sơ đồ ban đầu có những nhược điểm nhất định, khá khó loại bỏ. Trước hết, đó là sự thiếu kinh nghiệm sâu rộng trong việc phát triển, xây dựng và vận hành các thiết bị đó. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới sẽ đòi hỏi rất nhiều thời gian và chỉ sau khi máy bay xích lô này mới có thể chiếm được vị trí nào đó trong vận chuyển hàng hóa. Ngược lại, máy bay trực thăng đã được nghiên cứu và làm chủ kỹ lưỡng, điều này ở một mức độ nhất định giúp đơn giản hóa cả quá trình phát triển và vận hành.
Vấn đề về kinh nghiệm càng trở nên trầm trọng hơn bởi thực tế là máy bay xích lô phức tạp hơn về mặt kỹ thuật so với máy bay trực thăng. Do đó, trong sơ đồ từ Flash-M và IT SB RAS, bốn động cơ đẩy ban đầu được sử dụng cùng một lúc. Mỗi trong số chúng đều không đơn giản và việc sử dụng chung của chúng dẫn đến nhu cầu giải quyết các vấn đề kỹ thuật mới trong lĩnh vực cung cấp điện và truyền động, khí động học, điều khiển, v.v.
Triển lãm UAV tại diễn đàn Army 2020
Xe xích lô trung bình của chương trình Cyclone được coi là mẫu đại trà, trong tương lai có khả năng đảm nhiệm vai trò “taxi hàng không”. Điều này dẫn đến một thách thức mới: các nhà phát triển và cơ quan quản lý sẽ phải xác định các quy tắc vận hành những chiếc máy bay đó, giải quyết các vấn đề an toàn, v.v. Những người tham gia dự án được cho là đã giải quyết những vấn đề này.
Công nghệ của tương lai?
Cần nhắc lại rằng dự án Cyclone của FPI, Flash-M và IT SB RAS không phải là dự án đầu tiên thuộc loại này. Ý tưởng về cyclolet/cyclopter đã được đề xuất vào đầu thế kỷ trước. Năm 1909, kỹ sư người Nga E.P. Sverchkov đã chế tạo một "máy bay trực thăng có bánh" - một chiếc máy bay có hai "bánh chèo". Sản phẩm không bao giờ thành công do thiết kế kém hoàn hảo và thiếu sức mạnh động cơ.
Sau đó, máy bay xích lô mới liên tục được phát triển và chế tạo ở nước ta và nước ngoài. Tuy nhiên, ngay cả những dự án thành công nhất cũng không tiến triển vượt quá việc thử nghiệm chuyến bay của các mẫu - sự phức tạp của ý tưởng và sự không hoàn hảo của thiết kế đã ảnh hưởng đến chúng. Ngoài ra, những chiếc máy bay khác thường không thể cạnh tranh với những chiếc trực thăng vốn đã quen thuộc.
Trong những thập kỷ gần đây, xe xích lô lại được nhớ đến. Các phương pháp khoa học, công nghệ và vật liệu hiện đại giúp nghiên cứu và thực hiện khái niệm này ở một cấp độ mới. Ở nước ta, công việc như vậy được thực hiện trong khuôn khổ dự án Cyclone, dự án đã đi qua giai đoạn nguyên mẫu và đang tiến tới thử nghiệm phương tiện có người lái/không người lái cỡ lớn. Liệu các nhà khoa học và kỹ sư có thể đương đầu với mọi thách thức phía trước hay không sẽ trở nên rõ ràng trong tương lai gần. Chuyến bay đầu tiên của Cyclocar sẽ diễn ra vào năm tới.
tin tức