Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
В авиамодельной лаборатории Московско о городского Дворца пионеров вот уже много лет строят модели и макеты аэростатов и дирижаблеи. За последние десять лет их было разработано несколько: гелиостатов, подъемных кранов, самолетов с мембранным крылом и т. д.
С постройкой летающей модели дирижабля, разработанной в авиамодельной лаборатории Московского городского Дворца пионеров, вас знакомит ее руководитель Анатолий Григорьевич Викторчик.
Этот дирижабль с резиновым двигателем. Модель очень легка, весит всего 5-6 г. В безветренную погоду она взлетает на высоту 3-5 м и медленно опускается на землю.
Для постройки модели дирижабля вам потребуются детский резиновый шарик (продолговатый), соломинки разной толщины, тонкие липовые реечки, проволока диаметра 0,3-0,4 мм, нитки, папиросная бумага или микропленка, резиновые нити (авиамодельные) и клей.
Фюзеляж модели собирается из двух частей: силовой 5 и хвостовой 12 балок. Для силовой балки 5 можно взять соломинку диаметром 3-4 мм, для хвостовой 12 нужна солома потоньше - диаметром 2 мм, для кронштейнов 6 и 13, перекладин 16 и 17, каркасов хвостового оперения (детали 14 и 15) и
лопасти винта (деталь 1) еще тоньше - диаметром 0,6- 0,8 мм.
Склеивать детали фюзеляжа нужно так. Заострите хвостовую балку 12 и воткните ее на клею в силовую балку 5. На другом конце балки 12 приклейте киль 15 с двумя нервюрами. Затем соберите стабилизатор 14: согните из соломинки диаметром 0,6-0,8 мм каркас и обклейте его папиросной бумагой или микропленкой. Готовый стабилизатор укрепите в проеме киля.
Прикрепите к фюзеляжу кронштейны 6 и 13 с поперечинами 16 и 17. Кронштейны можно заострить и воткнуть на клею в фюзеляж или приклеить их выкладку и обмотать тонкими нитками с клеем. Фюзеляж скрепите (расчальте) с кронштейнами 6 и 13 нитями.
Воздушный винт 1 состоит из лонжерона и лопастей. Лонже-
Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"
Следующей за вертолётами категорией БЛА поставим дирижабли - по критерию способности к «зависанию» над одной точкой. Моделированием дирижаблей у нас в стране и за рубежом начали заниматься давно. Так, еще в 1928 году в Ленинграде успешно выступал с радиоуправляемой моделью дирижабля артист цирка Джеффрис.
Она была мягкого типа, то есть баллон не имел жестких элементов. Длина - 3,5 м. Снизу на тонких шелковых стропах подвешивалась длинная гондола в виде фермы, на которой размещались батареи от карманного фонаря и 5 миниатюрных электромоторов. На валу каждого был воздушный винт. Один размещался впереди, остальные четыре были вынесены по сторонам гондолы, В хвостовой части баллона располагалось оперение. Управлялась модель с помощью искрового передатчика. Ось тяги винтов двигателей 3 и 2 была направлена вертикально, ось тяги остальных винтов — горизонтально. Если работал двигатель 1, модель перемещалась вперед; если затем включался двигатель 2, нос дирижабля поднимался кверху; при работе двигателя 3 нос опускался вниз. Для того чтобы совершить поворот вправо, надо было включить двигатель 5; чтобы повернуть модель влево, требовалось включить двигатель 4.
Во время демонстрации модель совершала два полных круга: один вправо и один влево. После этого она возвращалась к артисту. В 1932 г. смоленский моделист Эвентов привез в Москву модель дирижабля жесткого типа с двигателем, работавшим от сжатого воздуха. Она не совершала продолжительных полетов на соревнованиях. Но по примеру Эвентова московские моделисты в 1933-1934 гг. построили две летающие модели дирижаблей, принимавших участие в первомайской демонстрации на Красной площади в 1934 г.
В 1957 г. американские моделисты построили радиоуправляемую модель дирижабля с механическим двигателем. Она совершила несколько удачных полетов. В 1959 г. в Англии была построена модель дирижабля «Ведетта» с двумя двигателями по 0,75 см³ каждый. Модель хорошо совершала полеты на ограничительном леере длиной около 50 м.
В 1959 г. в Японии была сконструирована шестиметровая модель дирижабля с одним двигателем 8 см³ и с радиоуправлением на обычные рули высоты и направления, располагавшиеся на конце мотогондолы у тянущего винта.
Радиоуправляемая модель дирижабля, построенная в 1965 г. часовых дел мастером из города Геретхоффен (ФРГ) Отто Бухманом, копировала немецкий жесткий дирижабль LZ-126, совершивший в 1924 г. трансатлантический перелет из Германии в США за 87 час. 18 мин, и имела длину 6 м. Жесткий корпус был выполнен из бальзы, внешняя обшивка - из папиросной бумаги. Внутри корпуса размещалось несколько баллонов с водородом. Полетный вес - до 3 кг, объем газа - 3 м³. Таким образом, модель в своем исходном состоянии не имела всплавной силы и могла подниматься только на небольшую высоту. В качестве винтомоторной установки на ней применялся один поршневой двигатель «Кокс» - 1 см³. Модель развивала скорость до 20 км/час. В пассажирской гондоле размещался радиоприемник, управлявший исполнительными системами.
До гибели дирижабля «Гинденбург» в 1937 г. дирижаблестроение активно развивалось практически во всех передовых странах мира, в том числе в СССР. Затем разработку аппаратов легче воздуха забросили, в основном из-за их очень высокой пожароопасности. Причиной всему был водород, используемый в качестве несущего газа. При утечке он образует с кислородом воздуха взрывоопасную смесь.
В последние 15 - 20 лет дирижаблестроение получало новый импульс развития, прежде всего, благодаря появлению в достаточных количествах и по низким ценам пожаробезопасного гелия, который идеально подходит на роль несущего газа. В этот период появилось несколько принципиально новых конструкций летательных аппаратов (ЛА), использующих подъёмную силу газов, одни из которых условно называются перетяжелёнными дирижаблями, а другие - безаэродромными аэростатически разгруженными самолётами (БАРС). Указанные конструкции, в отличие от классических дирижаблей, можно назвать комбинированными, то есть использующими в разных сочетаниях подъёмную силу несущего газа (гелий, водород) и подъёмную силу двигателей.
Почему вдруг к такого рода ЛА проснулся в последние годы интерес? Ответ очень прост: всё дело в недостатках, присущих привычным нам самолётам и вертолётам.
Главные недостатки самолётов - ограничения по весу и габаритам перевозимого груза (до 50 т в салоне) и необходимость взлётно-посадочных площадок с твёрдым покрытием, длина которых возрастает пропорционально грузоподъёмности и скорости, уже достигая 5 км.
Основными недоставками вертолётов следует считать ограниченную грузоподъёмность (до 10-20 т) и повышенный удельный расход топлива, что приводит к небольшой дальности полёта и высокой стоимости транспортировки.
Самолётных и вертолётных недостатков лишены дирижабли. Они способны перевозить крупногабаритные сверхтяжёлые грузы (до 100-1000 т) на значительные расстояния, причём используя компактные ВПП. При этом себестоимость транспортировки грузов дирижаблями в несколько раз ниже себестоимости транспортировки самолётами и вертолётами. Конечно, дирижабли не лишены недостатков. Например, они обладают большими габаритами, малым диапазоном скоростей полёта. Кроме того, они нуждаются в причальной мачте или наземной команде численностью от 10 до 200 человек в зависимости от грузоподъёмности дирижабля. Для устранения указанных недостатков в последние 10 - 20 лет были предложены несколько гибридных конструкций:
Вертостат - аэростат с 3-4 вертолётными винтами, расположенными по периметру оболочки, имеет улучшенные характеристики зависания и вертикального перемещения. Его основные недостатки - большие габариты и низкая скорость горизонтального перемещения, а также ограничения по скорости ветра. Предполагаемое использование - строительно-монтажные работы в безветренную погоду. При установке маршевых двигателей скорость полёта увеличивается и аппарат может использоваться как транспортное средство.
Гибридный дирижабль или газотурбинный летательный аппарат (ГТЛА) - классический дирижабль жёсткой конструкции, дополненный снизу самолётными крыльями, самолётным стабилизатором, подъёмными двигателями и поворотными подъёмно-маршевыми двигателями. Несущий газ (гелий) уравновешивает 70% сухого веса конструкции или около 30% максимального взлётного веса. Предполагаемое использование - транспортировка крупнотоннажных грузов на неподготовленные площадки. Основной недостаток - невозможность длительного зависания и медленных перемещений ввиду ограниченного времени работы подъёмных двигателей (несколько минут) и небольшая скорость ввиду большого лобового сопротивления дирижабля с выступающей гондолой и длинными крыльями.
Гибридный дирижабль А. Филимонова - безаэродромный аэростатически разгруженный самолёт (БАРС) представляет собой комбинацию дисколёта с подъёмным двигателем в центре и маршевыми двигателями позади крыла. Подъёмный газ расположен по периметру объёма диска и компенсирует от 20% до 70% сухой массы конструкции в зависимости от грузоподъёмности аппарата.
На днище монтируется воздушная подушка для посадок на снег, песок, болота и другие поверхности. Главный недостаток этой конструкции - невозможность вертикального взлёта ввиду того, что нагнетаемый под днище воздух при частичном отрыве аппарата от земли образует расходящиеся снизу струи, которые создают разрежение и за счёт разности давлений сверху и снизу аппарата притягивают его к земле (эффект Магнуса), что подтвердилось при лётных испытаниях образца.
Перетяжелённый дирижабль представляет собой конструкцию тяжелее воздуха на величину от 3% до 10% (от 10 до 30% грузоподъёмности), что обеспечивает автономные посадки без причальной мачты и без наземной команды. Корпус обжат с соотношением высоты к ширине 1:1,5 - 1:2, что снижает ветровую нагрузку на стоянке. Гондола отсутствует, так как кабина экипажа и другие отсеки помещены внутрь нижней части корпуса, что уменьшает лобовое сопротивление и увеличивает скорость полёта.
Для взлёта используются подъёмные двигатели, размещённые в вертикальных каналах внутри корпуса. Днище выполнено как основа для воздушной подушки с её помощью можно садиться на различные поверхности. Дополнительная подъёмная сила при горизонтальном полёте образуется за счёт аэродинамики корпуса; маршевые двигатели - традиционные винтовые с тягой 5-7% от веса конструкции. К недостаткам аппарата относится притягивание к земле при взлёте и посадке (подобно гибридному дирижаблю А.Филимонова) и засорение подъёмных двигателей при их реверсе для удерживания на земле.
В настоящее время в России научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по аэростатическим летательным аппаратам проводят ФГУП «Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики» - ДКБА, ФГУП «Центральный аэродинамический институт им. проф. Н.Е.Жуковского» - ЦАГИ, «Военно-воздушная инженерная академия им. проф. Н.Е.Жуковского» - ВВИА, компании «Авгурь», «РосАэроСистемы» и другие организации. Нашей инициативной группой в составе Б.В. Хакимова, А.Н. Черникова, Г.В. Демидова, Р.З. Хамитова для оптимизации сочетания лётно-технических качеств самолёта и дирижабля предложена новая конструкция летательного аппарата, защищённая патентом на изобретение No 2 337 855 от 10 ноября 2008 г. «Летательный аппарат аварийно-спасательный», не имеющая пока самостоятельного названия и условно обозначаемая аббревиатурой «ЛААС».
13 ноября 2008 г. летающая радиоуправляемая модель ЛААС длиной 2,6 м с электродвигателями была продемонстрирована в Государственном геологическом музее РАН им. В.И. Вернадского на открытии выставки, посвящённой VI съезду геологов России. Эта модель, внешним видом похожая на дирижабль с самолётными крыльями, летала более часа в зале длиной более 30 м, шириной около 15 м и высотой более 5 м и многократно выполняла следующие маневры:
- вертикальные взлёты с горизонтальной площадки и посадки;
- зависание и развороты на месте;
- переход в горизонтальный полёт;
- посадки на наклонные площадки (30 о) и взлёты с них;
- подход и зависание у стены;
- отход от стены (задним ходом);
- полёт «змейкой» между колоннами;
- «аварийное» снижение и посадки;
- устойчивость горизонтального положения - «неваляшка»;
- точность зависания по XYZ и посадок (± 5 см);
- малый расход энергии (аккумулятор).
Присутствовавшие на демонстрации опытные пилоты самолётов и вертолётов удивлялись и говорили, что ничего подобного они не видели. ЛААС представляет собой комбинацию самолёта вертикального взлёта и посадки с дирижаблем в одном жёстком (пластиковом, металлическом) корпусе.
Большую часть объёма корпуса занимает десяток оболочек с несущим негорючим газом (гелием), подъёмная сила которых уравновешивает 95-99% сухой массы летательного аппарата (без экипажа, снаряжения и полезной нагрузки), то есть около 50% максимального взлётного веса. Другая часть взлётного веса уравновешивается при вертикальном взлёте, зависании и посадке - тягой двигателей. Перевод ЛААС в режим горизонтального полёта после взлёта и набора высоты осуществляется поворотом движителей из вертикального положения в горизонтальное, а перед посадкой - вновь в вертикальное.
По сравнению с дирижаблями, имеющими скорость 100-130 км/ч, максимальная скорость ЛААС за счёт в 10 раз более высокой удельной тяги движителей и на 40-50% меньшим сечением получается в 3-4 раза выше и достигает 300-500 км/ч. Нижняя часть корпуса и короткие крылья, расположенные в одной плоскости, выполнены как многосекционная жёсткая поплавковая конструкция, что позволяет выполнять посадки на воду и различные площадки (болота, снег, кустарник, россыпи камней). Внутри корпуса ЛААС три сквозных прохода: продольный, образующий силовую балку, соединяющий кабину экипажа со всеми отсеками и используемый для погрузки-выгрузки; поперечный - с выходами на крылья; вертикальный, оборудованный лебёдкой - для спуска-подъёма людей, грузов, а также для возможного подвешивания ЛААС и его спуска-подъёма. Продольный проход может быть оборудован выдвижной лестницей-трапом с перилами и тележкой, используемой для причаливания ЛААС к вертикальным объектам и выполнения спасательных операций.
Очень интересная особенность ЛААС - увеличенная метацентрическая высота (центр подъёмной силы несущего газа значительно выше центра тяжести). Это позволяет ЛА в горизонтальном положении прикасаться к наклонным площадкам и при плавном снижении вертикальной тяги движителей опускаться на них, а после включения вертикальной тяги частично отрываться от площадки, принимать горизонтальное положение и взлетать. Увеличенная метацентрическая высота обеспечивает также повышенную устойчивость горизонтального положения ЛААС при полётах в турбулентных потоках и исключает возможность вертикального штопора.
Уравновешивание половины максимального взлётного веса несущим газом и увеличенный диаметр фюзеляжа обеспечивают малое удельное давление на нижние плоскости, что гарантирует плавное снижение ЛААС при аварийном отключении двигателей, а значит, и спасение жизни членов экипажа и пассажиров при чрезвычайных ситуациях.
По степени перетяжелённости или аэростатической разгрузки выделяются 4 класса конструкций известных летательных аппаратов (табл. 1).
По соотношению подъёмной силы газа к сухой массе и взлётной массе ЛААС относится к аппаратам тяжелее воздуха и занимает промежуточное положение между перетяжелёнными дирижаблями и аэростатически разгруженными самолётами. По габаритам ЛААС также находится между самолётами и дирижаблями. Сравнительный расчёт удельного расхода топлива и экономичности для основных типов летательных аппаратов показывает высокие показатели нового ЛА.
Приближённая оценка показывает, что себестоимость воздушных перевозок ЛААС должна быть в 3 раза меньше, чем при использовании вертолётов и в 2 раза меньше, чем при использовании самолётов, и даже несколько ниже транспортировки дирижаблями. Можно сказать, что по расходу топлива и себестоимости перевозки ЛААС имеет такие же показатели, как автомобиль «Газель» при движении по шоссе.
ЛААС демонстрировался на III Московском Международном форуме и выставке «Беспилотные многоцелевые комплексы» «UVS-TECH 2009». Рядовые посетители проявляли повышенный интерес и подолгу не отходили от макета и экрана, на котором демонстрировались пробные полёты масштабной модели.
Уникальные лётные качества, высокая экономичность и безопасность ЛААС позволяют использовать его для решения широкого круга задач. Беспилотные ЛААС грузоподъёмностью от 1 до 10 кг (длиной 3-7,0 м) при установке видеокамер и необходимой аппаратуры могут использоваться для мониторинга окружающей среды, в том числе для геофизических съёмок и отбора проб (воздуха, воды, почвы, камня) в труднодоступных точках.
Пилотируемые ЛААС грузоподъёмностью 1,5 - 2,0 т (длиной 35-40 м) и дальностью полёта 300 - 400 км как нельзя лучше подходят для местных авиалиний и рейсов в черте города. Его могут использовать пожарные, скорая медицинская помощь, госавтоинспекция и другие правоохранительные органы.
Пилотируемые ЛААС более высокой грузоподъёмности (до 10 т) могут, например, использоваться для заготовки древесины в труднодоступных местах: удалённых районах, горной местности.
Грузовые ЛААС грузоподъёмностью 10 - 100 т (длиной 60-120 м) и более смогут перевозить внутри или на внешней подвеске крупногабаритные массивные грузы без их вынужденной разборки на месте изготовления и сборки на месте установки. Кроме того, для перевозки крупных грузов ЛААС обладают замечательным свойством - возможностью объединения нескольких ЛААС в единую жёсткую конструкцию (грузовую систему) с управлением всей системы одним пилотом.
Благодаря этому, отпадает необходимость в строительстве гигантских ЛААС грузоподъёмностью, например, более 100 т, так как уникальные грузы можно будет транспортировать временным объединением нескольких грузовых ЛААС.
Ещё одно достоинство ЛААС - возможность причаливания к объектам на высоте - позволяет производить дозаправку топливом в воздухе и обеспечивать дальние беспосадочные перелёты с максимальной полезной нагрузкой.
