Воздушный велосипед

Все новое – хорошо забытое старое. Российские инженеры разрабатывают экзотический воздушный транспорт на основе простого велосипеда

Аэрокосмические гиганты, такие как Boeing и Airbus, раскрывают амбициозную концепцию будущего городского воздушного транспорта. Они демонстрируют варианты с электрическим питанием на мультикоптерах и гибридных самолетах, реализованных с помощью знакомых компонентов (винтов и крыльев). У российских инженеров есть совсем другая идея. Она известна как циклокоптер. Подобная машина довольно оригинальна и необычна.

Описание

Агрегат управляется при помощи цилиндрических роторов, за счет чего осуществляется вращение крыльями. Последние элементы состоят из множества маленьких сегментов. Направление тяги корректируется посредством изменения угла наклона крыльев. Циклокоптер сочетает в себе вертикальный взлет и посадку, эффективность полета вперед и хорошую маневренность. По крайней мере, так это выглядит в теории.

Российские конструкторы утверждают, что экзотический воздушный автомобиль составит прямую конкуренцию зарубежным разработкам. Но с учетом того, что большинство подобных проектов провалилось, возникает сомнение – а сможет ли такое устройство вообще летать?

Фонд перспективных исследований РФ объявил конкурс на лучший проект, способный транспортировать от 100 до 1000 килограмм, включая пассажиров. В результате, решили что воздушный велосипед имеет оптимальные аэродинамические параметры. Начались разработки аппарата. Стоит отметить, что подобные идеи возникали и раньше, причем по всему миру.

Исторические моменты

Эти технические тенденции нельзя назвать новыми Первый циклокоптер был построен русским инженером Сверчковым Е. П. в начале 20 в. Принцип работы агрегата заключался в создании воздушного потока над крылом. Например, птицы делают это путем перемещения всего крыла. По такой же схеме должен был функционировать летающий велосипед, только движение осуществлялось по круговой схеме, которая проще взмахов вверх и вниз.

Как и многие подобные приспособления, самодельный летательный аппарат так и не смог оторваться от земли. В 30-х годах минувшего столетия удалось поднять циклокоптер в воздух, но возникла другая крупная проблема – нестабильность. Аппарат требует автоматического управления полетом, которое на то время отсутствовало. Такие машины остались преимущественно на чертежах. Однако в начале 21 века на эту конструкцию взглянули иначе, пытаясь приспособить ее не для масштабных полетов, а чего-то менее значимого.

Особенности

Циклокоптеры по сравнению с вертолетами обладают такими преимуществами, как маневренность и противостояние воздушным потокам, что весьма актуально для компактных летательных аппаратов. Кроме того, они значительно тише мультикоптеров. Как только будет разработана подходящая технология, воздушные велосипеды станут быстрее и маневреннее, чем их современные прототипы в виде дронов.

Для достижения поставленной цели следует решить одну фундаментальную проблему. Она заключается в сохранении массы циклоидных роторов, поскольку вес существенно возрастает с увеличением габаритов. Вторая проблема – проектирование лопастей с высоким коэффициентом жесткости по отношению к массе при больших размерах.

Микроверсии

Роторные лопасти летательного аппарата хорошо работают для поднятия грузов, но очень небольших. С людьми современная конструкция точно не справится — слишком велика масса. При таких масштабах сравнение вертолета, квадрокоптера и циклокоптера говорит в пользу последнего. Это связано с тем, что у первых двух вариаций большое усилие уходит на вихревые потоки, чем на аэродинамику.

В небольших размерах создание роторного воздушного велосипеда вполне осуществимо. Командой Бенедикта Мобле из Техаса была воплощена в жизнь модель циклокоптера размером с человеческую ладонь. Кроме того, в 2016 году они продемонстрировали полет самого маленького прототипа массой всего 28,5 грамма.

Российский циклокоптер Redux

Фонд перспективных исследований гордится тем, что идет по стопам Сверчкова, российского пионера развития роторных двигателей, но мотивируется не только патриотизмом. Руководитель проекта Ян Чибисов настаивает, что конструкция принципиально лучше, чем вертолеты или мультикоптеры. В частности, при одинаковых габаритах и массе взлета роторный воздушный аппарат требует гораздо меньшей мощности двигателя и дает почти вдвое большую массу полезной нагрузки.

«Лежа» и «в позе»: 6 факторов, которые повысят вашу аэродинамику

Чем более оптимизированы ваши аэродинамические показатели, тем меньше сопротивление воздуху. А, значит, тем выше скорость и большая экономия энергии. Что же поможет вам быть более аэро-оптимизированным?

  • А вы не забыли подписаться на наш канал Telegram?

Эксперты из Global Cycling Network проводили исследования в специальной аэро-трубе, созданной для велосипедистов (Silverstone): пытались установить, что и как влияет на аэродинамические показатели. И что же они узнали?

Примечание: обычно такие исследования проводятся на супер-скоростях. Но ребята из Global Cycling Network — не «профики», посему тестировали все на скоростях, на которых катаемся мы, простые смертные:

  • 25 км/ч;
  • 35 км/ч;
  • 45 км/ч.

1. Локти

На исследовании присутствовал Роб Хэйлес, бывший трековый и шоссейный велогонщик. И первое, что для повышения аэродинамики он посоветовал, — немного согнуть локти. Да, это садит в менее удобную, но более агрессивную позу.

Роб отмечает: часто велогонщики сгибают локти уже ближе к концу гонки. А вот лично для него это, как и с едой / питьем воды: нужно делать до того, как захотел пить / есть. Если «согнулись в позу» незадолго до финиша, это вам уже не поможет. Сидите в таком положении как можно дольше: меньше сопротивление воздуха = больше сэкономленных сил.

  1. Сгибайте локти.
  2. Подтягивайте локти под себя.
  3. Ставьте руль более узкий.
  4. Опустите вниз плечи.
  5. Наклоните вниз голову.

Роб Хэйлес — британский бывший трековый и шоссейный велогонщик

Роб Хэйлес — британский бывший трековый и шоссейный велогонщик

2. Шлем

Обычно в велосипедном шлеме много отверстий. Это здорово, потому что это помогает вам охлаждаться. Но также это создает больше сопротивления. Это как с Bugatti Chiron: машине нужно много радиаторов, чтобы охлаждаться. Но чем больше вентиляционных отверстий, тем больше их нужно — потому что вы пытаетесь преодолеть большее сопротивление, из-за чего вырабатываете больше тепла, чтобы двигаться вперед. Замкнутый круг.

Поэтому следующим в вашем аэро-вооружении должен быть шлем. Роб советует обратить внимание на велошлемы со сглаженным (закругленным) не торчащим задником. Когда-то Хэйлес на своих старых не аэродинамических шлемах эти задники спиливал. Сегодня это уже делать не надо, так как на рынке моделей касок — на любой вкус и цвет (примеры тут).

Есть специальные шлемы, предназначенные для time trial и триатлона (шлем-капля). Они помогут вам сэкономить ватты. Но часто люди садятся на обычные шоссейники (вроде этих), надевают такие шлемы и сидят в обычной вертикальной позе, таким образом убивая все преимущества аксессуара. Да еще и выглядят при этом странно + из-за минимального количества вентиляционных отверстий получают тепловой удар. Роб вам советует так не делать.

  • Старайтесь ехать не быстрее остальных, а с той же скоростью, но тратить при этом меньше сил.

Преимущества, которые дал аэро-шлем в сравнении с обычным:

Преимущества шлема-капли, используемого в time trial (tt):

Но помните: последний вариант полностью раскрывает свой потенциал только в том случае, когда вы принимаете аэродинамическое положение. Кстати, про положение: эксперты подопытного в шлеме-капле для tt заставили «вжать голову в плечи» и еще раз измерили сопротивление. И результат просто шокировал:

3. Skin Suit

Skin Suit — специальная велосипедная экипировка, снижающая сопротивление встречному воздуху. На подопытного надели Skin Suit и шоссейный аэро-шлем (не tt). И вот что из этого вышло:

4. Колеса с высоким профилем

Да, крутые высокопрофильные колеса = +100500 к крутизне, стилю, имиджу, позволяют чувствовать себя увереннее. Но, как видим, ехать быстрее если и помогают, то крайне незначительно. «Максимум, что они вам дадут: сэкономленные 30 секунд на 40-километровой разделке», — эксперты Global Cycling Network.

  • Важно: колеса тестировались с лобовым ветром, то есть с нулевым отклонением. Эксперты из аэро-трубы Silverstone сообщают, что такие обычно работают при увеличении угла отклонения, то есть если повернуть байк относительно направления ветра. Это потому что такие колеса могут работать как парус на ветру.

5. Накладной лежак

А затем Роб Хэйлес посоветовал установить лежак в «позу богомола», то есть задрать ручки вверх (градусов на 45°). Картина получилась несколько странная, но он объяснил: в такой позе голова произвольно прижимается к уже согнутым плечам. В итоге ваше тело само без каких-либо усилий принимает аэродинамическую позу, таким образом создавая «кокон», легко огибаемый воздухом. И Роб не обманул:

6. Аэро-велосипед

Тест без экипировки и в обычном аэро-шлеме:

Аэро-велосипед + skin suit + шлем-капля:

Подводя итоги

Чтобы ехать со скоростью 45 км/ч, в комбинации «аэро-велосипед + skin suit + шлем-капля» нужно выдавать всего 297 ватт, чтобы преодолеть сопротивление воздуха. На обычном велосипеде + обычная экипировка + обычный шлем — в таком случае нужно выдавать 464 ватта.

Лучшее, что вы можете сделать для повышения аэродинамических качеств в рамках вопроса «цена-качество», это сесть в аэродинамическую позу. Но если есть лишние деньжата и хотите купить скорость, то в первую очередь обратите внимание на:

  1. лежак;
  2. шлем;
  3. экипировку.

А вот колеса и более дорогие байки: они, конечно, дают разницу, но получаются довольно дорогими — за все те преимущества, которые могут дать.

Хотите повысить аэродинамику — поставьте на руль накладной лежак

Хотите повысить аэродинамику — поставьте на руль накладной лежак

  • У нас есть YouTube-канал — подписывайтесь!

Желаете получать наши статьи в социальных сетях? Подписывайтесь на наши каналы в Twitter, Telegram и Facebook!

Источники:

https://fb.ru/post/science/2019/4/8/83669
https://bikeandme.com.ua/trenirovki/sekrety-guru-velosporta/1840507-6-faktorov-kotorye-povysyat-vashu-aerodinamiku

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector