Игорь
я могу поступать правильно
Если не я, то кто-то другой. Поэтому, лучше я =)
Игорь Зубов
Все записи
текст
Дорога в облака
"MM" № 10\121 2015, с.60

Взлететь над застывшим дорожным потоком и приземлиться где-нибудь в пустынном переулке. Летающий автомобиль – мечта взрослого Гарри Поттера. А в чем трудность?

 

У нас есть миниатюрные квадрокоптеры, гигантские пассажирские лайнеры, космические корабли, частные винтовые самолеты, а летающих автомобилей нет. Хотя концептов за последние годы было множество. Для серийного производства, между прочим! Компания Terrafugia из Массачусетса, к примеру, пообещала выпустить простой и удобный в использовании летающий автомобиль уже к середине 2020-х. Разберемся, на чем инженеры собираются переехать дорогу Карлсону.

 

С точки зрения технической реализации, выбор не слишком велик – транспортное средство неизбежно унаследует концепцию либо самолета, либо вертолета, либо мультикоптера. Плюс один выбивающийся из традиционного аэродинамического концепта способ – магнитная левитация.

Чтобы оценить их, стоит начать с вопроса: что же мы хотим получить? Положим, нам нужно транспортное средство, которое одинаково хорошо приспособлено для передвижения в условиях города по земле и для полетов, скажем, на малые и средние дистанции. Будем реалистами и поставим где-нибудь между Санкт-Петербургом и Москвой виртуальную станцию дозаправки. Таким образом, на одном баке пролететь необходимо около 300 км – вполне реальная цифра.

 

Автомобиль с магнитом

Магнитная левитация уже почти 15 лет используется в железнодорожных перевозках, хотя широкого распространения не получила. Поезда на магнитной подушке (маглевы) курсируют только в китайском Шанхае и префектуре Яманаси в Японии. Компания Lexus только в этом году попыталась применить левитацию в другом направлении и представила свое видение ховерборда – летающей доски, но и она пока единичный экземпляр. Достижение, на первый взгляд, исключительно коммерческое. Однако создание летающего скейта сигнализирует о решении важной инженерной задачи. Сверхпроводящие магниты, мощности которых хватает на подъем в воздух взрослого человека, влезли в небольшую доску. В принципе, мы ведь пока и не говорим о том, чтобы левитировать целым автобусом.



Тем не менее, для создания летающих машин технология магнитной левитации подходит не очень. Хотя и заманчиво выглядит такой концепт: никакого разгона при взлете, нажал на кнопку – поднялся над землей. Увы, главная проблема этого способа – как раз земля. Левитировать сегодня можно только над специально построенными дорогами, в которых есть элементы с магнитными свойствами (металлы, как правило). Для поездов это уникальные монорельсы, для ховерборда Lexus – специальный скейт-парк, в покрытие которого встроены металлические планки. В другом месте эти транспортные средства бесполезны.

Кроме того, левитировать в 2015 году – значит оторваться от поверхности сантиметров на пять. Для уменьшения износа дорожного покрытия неплохо, но на полноценный полет не тянет. А если и потянет, и мы «отмагнитимся» от дороги хотя бы метров на 10, получится, что это пространство на самом деле не свободно. Много ли найдется желающих ходить в мощном магнитном поле между небесным траффиком и дорожным полотном?

 

Автомобиль с крыльями

Если нам хочется получить приятный с виду летательный аппарат, первая идея, которая приходит в голову, – приделать к авто пару складных крыльев. Конечно, мы поработаем над аэродинамикой, чуть изменим форму кузова и поставим двигатель мощнее, увеличим бак, облегчим конструкцию. В итоге у нас получился пока что безымянный гадкий утенок почти без тактико-технических характеристик. А они нам пригодятся, чтобы понять, как полетит и полетит ли вообще наш автомобиль. Предположим, что мы «апгрейдим» средний седан, «Фольксваген Поло». Вес нового составляет около 1100 кг. Пока наши доработки сделали его не намного выше. Автомобиль стал слегка похож на Як-52, спортивный легкий самолет приблизительно с такой же массой. Чтобы Як-52 хорошо вел себя в воздухе, размах его крыла составляет 9,5 м, объем бака около 120 л, а двигатель обладает мощностью 360 л. с. Конечно, нам не надо делать из нашего «Фольксвагена» спортивный самолет, но 55-литровый бак нужно увеличить хотя бы до 80 л, а мощность мотора – до 105 л. с. Размах крыльев сделаем поменьше и снабдим их выпускным механизмом, чтобы не мешались в городе.



Вроде бы неплохо. Однако, чтобы Як-52 взлетел, надо иметь 200 м для разбега и набрать скорость около 120 км/ч. В принципе, с баком в 80 л и более-менее сносными летными характеристиками, которые мы накидали, этого как раз должно хватить, чтобы выехать из дома в Санкт-Петербурге, выбраться за город, взлететь и добраться до точки дозаправки. Путешествие из Петербурга в Москву: новое поколение. Но до работы так не добраться. Не в каждом дворе есть взлетно-посадочная полоса.

И все же идею автомобиля с крыльями продвигают давно. Словацкая компания AeroMobil обещает начать продажи своей летающей машины AeroMobil 3.0 в 2017 году. Причем характеристики близки к нашим расчетным: размах крыла – 8,3 м, скорость отрыва – 130 км/ч. С заявленной дальностью полета 700 км и расходом топлива 15 л/ч объем бака получается около 60 л. Сейчас эта машина проходит летные испытания.

 

Автомобиль с винтом

Если наша цель – удобный для города вертикальный взлет, строить лучше не крылья, а винты: сделать «Фольксваген» почти вертолетом. Рабочих и внешне привлекательных прототипов автомобилей-вертолетов практически нет, но мы можем так же переделать наш «Поло» в нужный агрегат.

За основу летательного образца возьмем легкий четырехместный вертолет Robinson R44. Его масса около 1100 кг, диаметр несущего винта 10,04 м, мощность двигателя 260 л. с., объем бака 120 л. Винты придется делать складные, иначе автомобиль не загнать в гараж. Но и в такой версии гараж понадобится большой – высота Robinson составляет 3,27 м.



Союз винта и колеса кажется более удачным, если скрестить автомобиль с квадрокоптером. Реальных образцов тоже немного. Один из успешных прототипов – Aero-X (ММ, август 2014), но это, скорее, летающий мотоцикл. А вот в Псковском государственном университете хотят сделать именно квадрокоптер-автомобиль. Он существует только на чертежах, но расчетные характеристики вполне предсказуемы. Двухместное транспортное средство с четырьмя винтами – два спереди по бортам и два сзади, расположенных соосно. Мощность двигателя внутреннего сгорания для передвижения по городу 140 л. с., винты приводятся в движение электродвигателями, работающими от аккумулятора. Заявленная ширина автомобиля – 2 м. Учитывая, что средняя масса должна получиться 1000 кг, то мощность электродвигателей будет внушительной. Достаточно посмотреть на мультикоптеры для видеосъемок, чтобы оценить размер конструкции, которая способна поднять в воздух около 3 кг.

 

Неведома зверушка

Вернемся к тому, с чего начали. Итак, компания Terrafugia собирается сделать гибрид вертолета, самолета и автомобиля – TF-X. Аппарат получит хвостовой винт, отвечающий за горизонтальную скорость, складные крылья с двумя винтами, которые будут поднимать машину. К сожалению, конструкторы пока не предоставили такие интересные данные, как размер винтов, мощность силовых установок, высота и вес автомобиля. Сценарий использования новинки выглядит так: вы идете в гараж, выкатываете свой TF-X во двор и сначала взлетаете на винтах с крыльев. Удалившись на достаточное расстояние и набрав высоту, переключаете аппарат в режим горизонтального полета, в котором винты на крыльях складываются по направлению движения. И тут мы получаем классический конвертоплан со всеми преимуществами и недостатками. На самом деле, преимущество одно – нереактивный вертикальный взлет.



Один их самых трудных моментов – это переход от использования винтов на крыльях к винту в хвостовой части. Он требует не только проработанной конструкции, но и определенной сноровки пилота – полагаться на автоматику можно, но если что-то пойдет не так, аппарат камнем полетит вниз, и использовать хоть какое-то планирование, как у самолета, или авторотацию, как у вертолета, не получится. К тому же, как знают велосипедисты, складные части не укрепляют конструкцию в целом. Скорее всего, именно поэтому с момента начала разработок в 2013 году никаких опытных образцов TF-X не появилось. Технически завершить проект за 8 лет, как и планировала Terrafugia, вполне реально, никаких сверхсовременных технологий в производстве машины нет. Единственной проблемой является безопасность – все эти подвижные детали заставят инженеров и конструкторов попотеть. При этом стоимость надежного складного летающего автомобиля будет запредельной.


 

Проектировать автомобиль, который сможет летать, или самолет, который сможет ездить, – это как проектировать лыжи, в которых удобно ходить по траве: скорее всего, не получится ни ботинок, ни лыж. Летательный городской аппарат должен быть принципиально другим устройством. Рулевое колесо нельзя использовать для полетов, самолетный штурвал – для поездок по городу. Расположить рядом то и другое – простейшее, но не самое удачное решение.

Движение по земле легко обеспечит система, как в автомобиле, но поскольку двигатель один, необходимо переключать его тягу с колес на винт. Устройство становится сложнее с каждой новой деталью, продублировать все системы для надежности не позволят размеры и желание сохранить универсальность. А еще не будем забывать о шуме от работы винтов или, не дай бог, реактивной установки. Последнюю мы даже не рассматривали, потому что использовать ее в плотной городской застройке – безумие.

 

Впрочем, если вышеперечисленные концепты все же выйдут в серию, облик города изменится. Для таких агрегатов потребуются парковочные места немалых размеров! И кто будет управлять воздушным движением на малых высотах? Однозначно придется менять правила. К тому же ошибки в воздухе приведут к куда более печальным последствиям, чем аварии на земле. Так что получить водительские права на летающий автомобиль будет сложнее. И, наконец, стоить летающий автомобиль будет дороже обычного, как минимум, в 10 раз – цена машины, разработанной частными компаниями, составит около $300 000.


Читайте статью в онлайн версии журнала "ММ":  http://www.21mm.ru/?mag=121#060



Всего 0 комментариев
Комментарии
OK OK OK OK OK OK OK
Яндекс.Метрика