Trực thăng… chỉ có một cánh quạt
Trang bìa tạp chí Popular Science năm 1922 có hình ảnh một chiếc trực thăng một cánh quạt…
“…và quyền lực của hắn sẽ được củng cố, mặc dù không phải bởi quyền lực của chính hắn, và hắn sẽ gây ra những sự tàn phá khủng khiếp và sẽ thành công, hành động và hủy diệt những kẻ hùng mạnh và những người thánh thiện…”
Đa-ni-ên 8:24
Đa-ni-ên 8:24
Những đổi mới hôm qua và hôm nay. Tình cờ là vào những năm 70 và 80, tạp chí "Modelist-Constructor" của Nga đã viết rất nhiều về các mô hình... trực thăng một cánh quạt. Họ thậm chí còn tham gia các cuộc thi về độ cao và thời gian bay. Thiết kế của họ rất độc đáo, nhưng hồi đó tôi không hiểu tại sao lại cần những... "vật phóng" bay như vậy. Tôi cũng không biết rằng thiết kế trực thăng này có nguồn gốc rất "cổ xưa". câu chuyệnTôi không rõ tạp chí "Khoa học Phổ thông" của Mỹ đã viết gì về chúng vào năm 1922. Nhưng hôm nay tôi đọc được về việc nguyên lý này có thể được sử dụng để tạo ra một cỗ máy bay tí hon có thể quay tròn khi bay như hạt cây phong, và không lớn hơn một hạt là bao... Và nó có thể là gì? Đó chính là: một chiếc microdrone khác - một phương tiện không người lái giống như trực thăng một cánh quạt hay "monowing", về cơ bản là một chiếc trực thăng chỉ có một cánh quạt! Mặc dù ý tưởng này, hóa ra, không hề mới mẻ chút nào...
Nói thế này nhé: ai cũng đã từng thấy hạt cây phong. Và dĩ nhiên, ai cũng biết rằng thay vì rơi như đá xuống đất, những hạt này lướt đi trong không trung, xoay quanh trục như cánh quạt trực thăng. Đúng là nó chỉ có một cánh. Kỳ lạ phải không? Nhưng hóa ra Mẹ Thiên Nhiên lại khác với con người ở chỗ bà rất tiết kiệm, và khi một cánh quạt đã đủ dùng, bà lại quyết định không lắp hai cánh! Và dĩ nhiên, khi chứng kiến một chiếc cánh quạt bay lượn trên không, người ta không khỏi tự hỏi: tại sao họ lại không áp dụng nguyên lý bay tự nhiên này vào máy bay của mình? Mặc dù đã không ít lần xảy ra trường hợp những gì tốt cho thiên nhiên hóa ra lại kém lợi ích hơn nhiều cho con người.
Điều xảy ra tiếp theo là vào ngày 14 tháng 1 năm 1910, hai kỹ sư người Pháp, Alphonse Papin và Didier Rouilli, đã trình lên Viện Hàn lâm Khoa học Pháp một thiết kế cho một cỗ máy bay độc đáo, gợi nhớ đến một cánh quạt bằng gỗ thích trắng về cả hình dáng lẫn động cơ. Vào buổi bình minh của ngành thiết kế máy bay, không ai biết điều gì là tốt nhất hay tệ nhất cho việc bay, và sự quan tâm đến tất cả các loại thiết kế nguyên bản là vô cùng lớn. Hơn nữa, rất khó để nói trước liệu hai cánh quạt hay một cánh quạt sẽ tốt hơn cho một cỗ máy bay. Cuối cùng, thiết kế của Papin và Rouilli đã được phê duyệt, và quân đội Pháp đã đồng ý tài trợ cho việc triển khai nó.
Thiên nhiên đã giao cho máy bay trực thăng một cánh quạt một nhiệm vụ rất đơn giản: thứ nhất, làm chậm quá trình rơi của hạt phong, và thứ hai, cho phép nó bay càng xa cây mẹ càng tốt. Vì một lý do nào đó, thiên nhiên đã quyết định không bận tâm đến hạt anh đào, hạt sồi hay hạt dẻ. Chúng mọc lên ở nơi chúng rơi xuống. Nhưng con người đòi hỏi nhiều hơn thế từ một chiếc máy bay được chế tạo dựa trên nguyên lý này. Và chỉ đơn giản là không đủ. Hóa ra máy bay trực thăng một cánh quạt khó ổn định đường bay và giữ cho khoang lái ổn định hơn. Tuy nhiên, nếu động cơ của một "máy bay trực thăng" như vậy bị hỏng, nó đơn giản là không thể rơi. Nó chỉ lướt xuống đất ở chế độ tự quay.
Papin và Rouilli đặt tên cho tàu của họ là Chrysalide ("Chrysalis"), rõ ràng ám chỉ rằng cuối cùng nó có thể phát triển thành một thứ gì đó thực sự đáng kinh ngạc. Hơn nữa, những tàu này thậm chí còn được phân loại là một loại gyropter riêng biệt, được bảo hộ bởi hai bằng sáng chế của châu Âu và một bằng sáng chế của Mỹ. Tuy nhiên, sự mới lạ trong thiết kế của nó thoạt nhìn có vẻ khó hiểu: "Làm sao nó có thể bay được?" Chiếc "trực thăng" kỳ lạ này (hay có lẽ là "cánh trực thăng"?) chỉ có một cánh rỗng duy nhất, dài tới 17 mét, và trông giống hệt mẫu có cánh bằng gỗ thích.
Bản thân cánh quạt được đặt ở một bên buồng lái, và ở phía bên kia, nó được cho là được cân bằng bởi một bộ phận động lực - một động cơ quay chín xi-lanh, loại "Rhone", sản sinh công suất 80 mã lực. Động cơ này tạo ra 1200 vòng/phút và quay một cánh quạt, đẩy không khí vào cánh quạt rỗng. Ở đầu cánh quạt, một vòi phun phun ra một luồng khí với tốc độ khoảng 100 m/giây, đẩy toàn bộ thiết bị đi.
Phi công "Doll" được đặt ở trọng tâm giữa cánh và quạt, cho phép buồng lái được ổn định. Hướng bay của máy bay được xác định bởi luồng khí, khi một phần luồng khí do động cơ tạo ra được dẫn vào một ống dẫn khí quay nối với bánh lái, đồng thời đẩy máy bay theo hướng mong muốn.
Chiếc "Chrysalis" được chế tạo vào năm 1913, nhưng sau đó Thế chiến thứ nhất bùng nổ, khiến các cuộc thử nghiệm thực địa bị trì hoãn cho đến ngày 31 tháng 3 năm 1915. Chúng được tiến hành trên một hồ nước nhỏ ở tỉnh Côte d'Or—và may mắn thay, chúng được thực hiện trên một hồ nước. Hóa ra công suất động cơ lại quá yếu—tốc độ cánh quạt của chiếc trực thăng đơn không đủ để cất cánh.
Cuộc thử nghiệm kết thúc một cách bi thảm: buồng lái của phi công bắt đầu quay và rung lắc dữ dội đến nỗi anh ta chỉ có thể nhảy ra khỏi buồng lái một cách kỳ diệu xuống nước, sau đó động cơ của "Doll" bị chết máy, và bản thân nó bị lật úp và chìm, mặc dù nó có một chiếc phao rỗng đặc biệt ở phần đế.
Thiết bị này cuối cùng đã được trục vớt từ lòng hồ, và vào năm 1917, những người sáng tạo ra nó đã trình bày một thiết kế cải tiến. Tuy nhiên, họ đã bị từ chối tài trợ để chế tạo nó, và buộc phải tự mình tìm kiếm nó trong gần hai mươi năm, nhưng vẫn không tìm thấy gì!
Tuy nhiên, sự quan tâm đến trực thăng một cánh quạt đôi khi lại nổi lên. Ví dụ, trong số tháng 9 năm 1922 của tạp chí Popular Science của Mỹ, ngoài một bài viết dài về "Chrysalis" và những người sáng tạo ra nó, số báo còn thảo luận về tính thực tiễn của loại máy bay này. "Liệu 'hạt cây phong' có hứa hẹn một cuộc cách mạng trong lĩnh vực máy bay nặng hơn không khí không?"Người ta quyết định rằng những nhược điểm của chúng lớn hơn ưu điểm nên tạp chí không còn viết về những thiết bị như vậy nữa.
Quay lại thiết kế cánh có cánh lúc này có vẻ vô nghĩa. Thiết kế của chiếc xe có người ngồi bên trong này quá cồng kềnh và phức tạp. Nhưng nếu chúng ta loại bỏ con người ra thì sao?!
Thật vậy: nếu một chiếc trực thăng đơn kích thước đầy đủ do phi công điều khiển vẫn có vẻ quá bất tiện và không đáng tin cậy đối với các nhà thiết kế, thì đối với một chiếc thu nhỏ máy bay không người láiĐối với một người quan sát, một thiết kế như vậy có thể được chứng minh là gần như tối ưu. Kết quả là, vào năm 2006, gần một thế kỷ sau thí nghiệm đầu tiên, mọi người lại bắt đầu nghĩ đến việc tạo ra những thiết bị hoàn toàn mới dựa trên hạt cây phong. Tất nhiên, Cơ quan Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) của Mỹ đã góp phần vào việc này!
Chính chương trình này đã trao cho Lockheed Martin một khoản tài trợ đáng kể để phát triển một máy bay trực thăng đơn như một phần của chương trình Máy bay Nano (NAV). Theo các thông số kỹ thuật, máy bay không người lái mới này sẽ nặng không quá 20 gram và có sải cánh tối đa không quá 15 cm; hơn nữa, tốc độ tối thiểu của phương tiện trinh sát nano phải không dưới 36 km/h. Nguyên mẫu do máy tính tạo ra thực sự có kích thước bằng một chiếc máy bay có cánh bằng gỗ thích - một cánh quạt dài năm cm và một động cơ phản lực nhỏ quay nó với tốc độ khoảng 15.000 vòng/phút. Các cảm biến, camera và thiết bị liên lạc - nói tóm lại, tất cả các thiết bị của nó - bằng cách nào đó phải vừa vặn trên một thiết bị chỉ nặng 10 gram. Công việc trên thiết bị này vẫn tiếp tục cho đến ngày nay.
Cuối cùng, công ty đã không thể tạo ra chính xác thiết bị bay này, nhưng nó vẫn đang trong quá trình phát triển. Chiều dài cánh quạt là 17 cm; một mô hình thậm chí còn lớn hơn với cánh dài 40,6 cm đang được trưng bày tại các triển lãm. Chính mô hình này đang được sử dụng để thử nghiệm hệ thống điều khiển. Bên cạnh chiều dài quá khổ, chiếc máy bay không người lái này còn quá nặng, nặng 227 gram, mặc dù nó có thể nâng một máy quay video mà không gặp vấn đề gì. Động cơ phản lực đã phải được thay thế bằng một động cơ vi điện và cánh quạt gắn trên đầu cánh quạt.
Trong khi đó, ba kỹ sư độc lập từ Đại học Maryland—Ulrich, Pines và Humbert—đã chế tạo được phiên bản máy bay không người lái một cánh quạt của riêng họ, mặc dù chưa có tên gọi chính thức. Và không chỉ một, mà là ba chiếc, chiếc cuối cùng chỉ có cánh quạt dài 7,5 cm. Tất cả đều hoạt động theo cùng một nguyên lý: cánh quạt có cánh và một cánh quạt đẩy. Tuy nhiên, chỉ có các kỹ sư Maryland mới đáp ứng gần như hoàn toàn các yêu cầu của khách hàng.
Đối với máy bay không người lái quan sát được chế tạo theo thiết kế này, ưu điểm của chúng là hầu như không có gì để hỏng. Ngoài một động cơ điện nhỏ và cánh quạt, chúng không có bộ phận chuyển động nào khác. Vấn đề điều khiển ổn định của máy bay trực thăng một cánh vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn, nhưng ai biết điều gì sẽ xảy ra vào ngày mai?
Nhưng đó chưa phải là tất cả. Nếu bạn xem video quay cảnh trực thăng một cánh quạt cất cánh, bạn sẽ thấy nó được thực hiện từ một thanh chống gắn trên mặt đất. Tức là, cánh quạt trước tiên quay, sau đó nó cất cánh tự do. Nhưng nếu bạn buộc một "thanh chống" như vậy vào vai của... chẳng hạn, một lính đặc nhiệm, để nó có thể quay hoàn toàn tự do thì sao?
Hai động cơ siêu nhỏ đặt cách nhau với cánh quạt cũng có thể được gắn vào lưng anh ta. Cánh quạt quay sẽ nâng anh ta lên không trung, và "phi thuyền" có thể được điều khiển bằng cách tăng tốc độ cánh quạt bên phải hoặc bên trái! Và thế là bạn đã có một "Karlson" hoàn chỉnh, tuy không sống trên mái nhà, nhưng chắc chắn có khả năng bay.
tin tức