In den letzten 20 Jahren sind interessante bemannte Ultraleichtflugzeuge mit unkonventionellem Design aufgetaucht - dies sind Quadcopter, Hexocopter usw. Sie sind als Maschinen zum Transport von Personen oder als Mittel zum Fliegen nach Belieben konzipiert. Dies ist die Suche nach neuen Lösungen, die Anwendung neuer Technologien, dh der natürliche Entwicklungsprozess der leichten Luftfahrt.
Designer bemühen sich um ein kompaktes Flugzeug, das aus kleinen Bereichen einen einfachen Zugang zum Himmel bietet. Ich würde ihren Merkmalen zuschreiben:
- Vertikaler (oder verkürzter) Start und Landung
- Kompakt und sicher für andere beim Starten und Landen
- Automatische Steuerung (teilweise oder vollständig).
Solche Fahrzeuge werden oft als Personal Aircraft bezeichnet. Genau genommen ist dies nicht ganz richtig.
Offiziell wurde der Begriff Personal Air Vehicle 2003 von der NASA eingeführt und sollte einem Kunden eine schnelle Tür-zu-Tür-Transportlösung bieten. Ein solches Gerät sollte laut NASA in der Lage sein, auf Straßen wie ein Auto zu fahren und über kleine Flugplätze oder nur geeignete Standorte zu fliegen.
Persönliche Flugzeuganforderungen der NASA (2003).
- Nicht mehr als 5 Passagiere
- Reisegeschwindigkeit 240-320 km / h
- Leise, komfortabel, zuverlässig, wetterfest, geringer Kraftstoffverbrauch
- Verfügbar für Piloten mit Führerschein
- Verfügbar für Reisen als Auto und als Flugzeug
- Flugreichweite von ca. 1.300 km
Versuche, eine solche Technik zu entwickeln, waren lange vor 2003. 1946 schloss Robert Fulton (USA) den Bau des weltweit ersten fliegenden Autos, des Airphibian, ab, brachte es jedoch nicht in die Massenproduktion.
Transportprobleme von Megastädten sowie der Traum, vom Hof ihres eigenen Hauses aus zu fliegen, zwangen die Erfinder, die Richtung des persönlichen Luftverkehrs zu entwickeln.
Siebzig Jahre später führte Airbus das Konzept eines städtischen modularen Verkehrssystems ein.
Es ist anzumerken, dass die Welt seit siebzig Jahren kein einziges Serienauto mehr gesehen hat, was auf Privatflugzeuge zurückzuführen wäre. Wenn Sie die Anforderung der Möglichkeit der Bewegung auf Straßen wie einem Auto entfernen, können leichte Hubschrauber solchen Geräten mit einer Dehnung zugeordnet werden.
Aber Hubschrauber wurden nicht zu einem massiven "fliegenden Taxi". Zuallererst schrecken die hohen Kosten des Angebots ab. Der Massenverbraucher kann es sich nicht leisten. Der Markt braucht billigere Lösungen.
Die Schaffung eines wirtschaftlichen vertikalen Startflugzeugs mit einem autonomen Steuerungssystem kann die folgenden Vorteile bieten:
- eine signifikante Verkürzung der Reisezeit bei Verwendung als Transportsystem (im Vergleich zum Straßentransport);
- billiger aufgrund der Masse und des Mangels an Piloten (im Vergleich zu bestehenden Flugreisen);
- Minimierung der Anzahl von Flugunfällen und Katastrophen aufgrund des Ausschlusses des menschlichen Faktors aus dem Kontrollsystem.
Als nächstes möchte ich einen Überblick über einige wirklich fliegende ALSs eines unkonventionellen Designs geben, die in den letzten 20 Jahren veröffentlicht wurden, und ihre technischen Spezifikationen mit einem traditionellen Designgerät vergleichen.
Beginnen wir mit Maschinen, die ich Muscheln für Outdoor-Aktivitäten zuschreiben würde.1.1. GEN H-4
Im Jahr 2000 führte das japanische Unternehmen
GEN Corporation einen ultraleichten Koaxialhubschrauber ein. Das Kraftwerk besteht aus vier Zweizylindermotoren. Der Ausfall von zwei Motoren ermöglicht eine sichere Landung. Die Steuerung der Schraubenneigung (sowohl allgemein als auch zyklisch) ist nicht vorgesehen. Tatsächlich ist der Rotor ein Propeller mit fester Steigung. Die Hubschraubersteuerung ist ausgeglichen.
GEN H-4 erregte großes Interesse bei potenziellen Käufern, aber das Auto wurde nicht in Massenproduktion gebracht. Jetzt können Sie auf der Website des Herstellers Zeichnungen für die Selbstkonstruktion kaufen.
| Leergewicht, kg | 70 |
| Maximales Startgewicht, kg | 220 |
| Maximale Motorleistung, PS | 4x10 |
| Maximale Flugzeit min | 60 |
| Höchstgeschwindigkeit, km / h | 85 |
| Decke, m | 3000 |
| Kosten, $ | 59.500 |
1.2. Martin Jetpack
Das neuseeländische Unternehmen
Martin Aircraft stellte 2008 möglicherweise das bislang einzige persönliche vertikale Startgerät vor, das für die Serienproduktion bereit ist. Die Arbeit an dem Projekt dauert seit mehr als 35 Jahren an.
Die Traktion wird durch zwei Propeller in den Ringkanälen erzeugt, die von einem Verbrennungsmotor gedreht werden. Die Steuerwirkung wird durch auslenkbare Abschirmungen erzeugt, die sich hinter den Schrauben befinden.
Das automatische Steuerungssystem sorgt für eine Stabilisierung des Geräts im Flug.
Martin Jetpack, eines der wenigen Geräte seiner Klasse, ausgestattet mit einem Fallschirm-Rettungssystem.
| Leergewicht, kg | 230 |
| Maximales Startgewicht, kg | 330 |
| Maximale Motorleistung, PS | 200 |
| Maximale Flugzeit min | 30 |
| Höchstgeschwindigkeit, km / h | 40 |
| Decke, m | 760 |
| Kosten, $ | 150.000 |
1.3. Aerofex Aero-X
Die Entwicklung eines zweisitzigen fliegenden Motorrads befasst sich mit
Aerofex . Die Maschine wird von zwei Festpropellern in den Ringkanälen angetrieben. Das Kraftwerk besteht aus drei rotierenden Verbrennungsmotoren, die in einer Einheit zusammengefasst sind. Für eine sichere Landung reichen zwei von drei Motoren aus.
Die Vorrichtung wird gesteuert, indem die Strömung hinter den Propellern abgelenkt wird, zu welchem Zweck eine Führungsvorrichtung am Auslass der ringförmigen Kanäle verwendet wird.
Die Flughöhe ist künstlich auf 3 Meter begrenzt, um den Piloten bei einer Kollision mit dem Boden zu retten, ist das Gerät mit Airbags ausgestattet.
* Das Gerät ist dem
VZ-8 Airgeep sehr ähnlich, der 1962 im Auftrag der US-Streitkräfte hergestellt wurde.
| Leergewicht, kg | 356 |
| Maximales Startgewicht, kg | 496 |
| Maximale Motorleistung, PS | 240 |
| Maximale Flugzeit min | 75 |
| Höchstgeschwindigkeit, km / h | 72 |
| Decke, m | - - |
| Kosten, $ | 85.000 |
1.4. Flyboard Luft
Vielleicht eines der kompaktesten Einzelflugzeuge wurde von
Frank Zapata mit seinem Team entwickelt - Flyboard Air.
Vier Turbostrahltriebwerke erzeugen Auftrieb, zur direkten Steuerung des Kurses werden 2 elektrische Laufräder an den Seiten der Plattform verwendet. Der Kraftstofftank mit Kerosin befindet sich auf der Rückseite des Piloten. Flybord Air wird über eine Handfernbedienung gesteuert.
| Leergewicht, kg | n / a (50) * |
| Maximales Startgewicht, kg | n / a (140) * |
| Maximale Motorleistung, PS | 4x250 = 1000 (160 kgf Schub) |
| Maximale Flugzeit min | 10 |
| Höchstgeschwindigkeit, km / h | 150 |
| Decke, m | 3000 |
| Kosten, $ | n / a |
* grobe Schätzung
1.5. Arcaboard
Das Flugbrett der
Arca Space Corporation ist mit 36 Elektromotoren mit Lüftern in den Ringkanälen ausgestattet, die mit Batterien betrieben werden.
Seine Schöpfer beschränkten die Flughöhe vorsichtig auf 30 cm über der darunter liegenden Oberfläche. Ein automatisches Stabilisierungssystem sollte dem Piloten helfen, das Gleichgewicht zu halten. Sie können das Board mit einem Smartphone steuern oder Ihren eigenen Körper ausbalancieren.
| Leergewicht, kg | 82 |
| Maximales Startgewicht, kg | 162 |
| Maximale Motorleistung, PS | 7,55 x 36 = 272 |
| Maximale Flugzeit min | 6 |
| Höchstgeschwindigkeit, km / h | 20 |
| Decke, m | - - |
| Kosten, $ | 14.900 |
Nachfolgend finden Sie Geräte, die als Fahrzeug entwickelt wurden2.1. CH-7 Kompress
(zum Vergleich hinzugefügt)
Das italienische Unternehmen
Helisport begann 1996 mit der Massenproduktion des ultraleichten Hubschraubers CH-7 Kompress Charle. Das dichte Tandem-Layout der Kabine des kleinen Mittelschiffs bietet gute Geschwindigkeitseigenschaften und Reichweite. Bis heute wurden mehr als 330 Autos hergestellt.
Es ist anzumerken, dass der CH-7 einer der wenigen kommerziell erfolgreichen ultraleichten Hubschrauber ist.
| Leergewicht, kg | 280 |
| Maximales Startgewicht, kg | 450 |
| Maximale Motorleistung, PS | 115 |
| Flugreichweite, km | 450 |
| Reisegeschwindigkeit, km / h | 100 |
| Decke, m | 2740 |
| Kosten, $ | 115.000 |
2.2. Volocopter VC200
Deutsche Flugzeughersteller der Firma
E-volo haben einen Doppelquadcopter entwickelt, der mit 18 unabhängigen Elektromotoren mit Festpropellern ausgestattet ist.
Das Gerät wird durch Ändern der Motordrehzahl gesteuert. Das Steuerungssystem behält automatisch die eingestellten Flugparameter bei und steuert die individuelle Drehzahl jedes Triebwerks.
Das Gerät kann den Flug bei Ausfall von bis zu sechs Triebwerken fortsetzen. Das Vorhandensein eines Fallschirm-Rettungssystems bietet zusätzliche Sicherheit für die Besatzung.
| Leergewicht, kg | 290 |
| Maximales Startgewicht, kg | 450 |
| Maximale Motorleistung, PS | n / a |
| Maximale Flugzeit min | 20 |
| Höchstgeschwindigkeit, km / h | 100 |
| Decke, m | 2000 |
| Kosten, $ | 340.000 |
2.3. Ehang 184
Das chinesische Unternehmen
Ehang entwickelt eine einsitzige elektrische Maschine, die einem vergrößerten Quadrocopter ähnelt. Wie von den Erstellern konzipiert, sollte dies ein vollständig autonomes Luftfahrzeug (autonomes Luftfahrzeug) sein. Der Passagier muss nur den Ankunftsort angeben. Der gesamte Flug vom Start bis zur Landung wird vom Bordsteuersystem bereitgestellt.
Das Flugzeug bewegt sich mit dem Schub von vier koaxialen Festpropellern. Die Steuerung erfolgt durch Ändern der Drehzahl jedes der acht unabhängigen Elektromotoren.
Aus mechanischer Sicht ist das Gerät in seiner einfachen Konstruktion, mangelnden Übertragung und Kompaktheit interessant.
| Leergewicht, kg | 240 |
| Maximales Startgewicht, kg | 340 |
| Maximale Motorleistung, PS | 207 |
| Maximale Flugzeit min | 25 |
| Höchstgeschwindigkeit, km / h | 60 |
| Decke, m | 3500 |
| Kosten, $ | n / a |
Vergleich
Unten finden Sie einen Vergleich der aufgelisteten Geräte mit einem Hubschrauber. Der Vergleich wurde nach 3 Kriterien durchgeführt:
- Flugreichweite;
- die relative Masse der Nutzlast (das Verhältnis der Nutzlast zum vollen Startgewicht kennzeichnet die technische Perfektion des Flugzeugs);
- Leistungsbelastung (das Verhältnis der Startmasse zur verfügbaren Leistung des Flugzeugs, dh dieser Wert gibt die Masse des Geräts pro PS Leistung an).
Autos für Outdoor-Aktivitäten und zum Transport von Personen (Gütern) wurden separat verglichen. Der Vergleich wurde relativ zum GEN H-4-Hubschrauber für die erste Tabelle und relativ zu CH-7 für die zweite Tabelle durchgeführt (der Klarheit halber werden die Parameter der Probe als herkömmliche Einheit genommen).
Schlussfolgerungen
1. Vertikaler Start
Ein vertikales Startfahrzeug mit kraftstoffsparenden Flugzeugen wird den Markt für Kurzstrecken-Lufttransporte erobern. Die vorgestellten Flugzeuge weisen jedoch selbst bei einem klassischen Hubschrauber eine sehr hohe Flugleistung auf.
Bisher gibt es keine konstruktive Lösung, die vertikalen Start und Landung ermöglicht und effizienter ist als ein Hubschrauber.
kleiner ExkursHier sieht das von der DARPA-Agentur vorgestellte Demo-Beispiel interessant aus. Vertikal abhebende Vorrichtung XV-24A mit einem Drehflügel und einem beabstandeten elektrischen Antriebssystem.
Laut den Entwicklern wird diese Maschine 25 ... 50% effizienter sein als ein Hubschrauber (was Treibstoffeffizienz bedeutet). Laufräder, die über die Länge des Flügels verteilt sind, ermöglichen es Ihnen, die Zirkulation des Stroms zu steuern und das Abwürgen des Stroms bei großen Anstellwinkeln zu verhindern. Die Stromversorgung erfolgt über einen Generator eines Gasturbinentriebwerks.
2. Stromversorgung
Mit neuen Elektromotoren (und Steuerungen) mit geringer Leistungsdichte und erhöhtem Energieverbrauch von Batterien können Sie vollelektrische Maschinen erstellen. Nach Expertenschätzungen (die Arbeiten wurden von Kollegen durchgeführt, nicht veröffentlicht) stieg der Energieverbrauch von Batterien jedoch um das 25- bis 30-fache pro Masseneinheit und die Kosten für den Verbrauch von Batterien um das 1,5- bis 3-fache, verglichen mit den heutigen Indikatoren für die Nutzung des rein elektrischen Transports Die Luftfahrt wird wirtschaftlich rentabel. Also, während dies eine Frage einer nicht fernen Zukunft ist.
Zum Beispiel hat ein 2014 hergestelltes Airbus E-FAN-Elektroflugzeug eine Reichweite von etwa 150 km, während sein Benzin-Klassenkamerad Cessna 150 in einer Entfernung von 680 km fliegt.
3. Kompaktheit
Die Schaffung eines kompakten Flugzeugs ist wirtschaftlich gerechtfertigt - es ist die geringe Größe des Start- und Landebereichs, ein kleiner Lagerbereich usw. Wie aus der obigen Vergleichstabelle ersichtlich, verringert das Ersetzen des Rotors durch mehrere kleinere Durchmesser die Effizienz des Antriebssystems erheblich und führt infolgedessen zu einem Sturz Reichweite.
4. Autonome Steuerung
Mit dem modernen Autopiloten in Verbindung mit der bodengestützten Infrastruktur können Sie alle Flugphasen automatisieren.
Es ist davon auszugehen, dass in naher Zukunft ein Steuerungssystem gebaut werden könnte, das den Streckenbau, die Flugzeugsteuerung und sogar die Auswahl eines Landeplatzes ermöglicht.
Der Artikel beschreibt den aktuellen Stand der Dinge. Die Technologie ist noch nicht reif für die Schaffung eines Privatflugzeugs, an dem der Massenmarkt Interesse zeigen wird. Es kann Jahrzehnte dauern. Die vorgestellten Geräte können jedoch durchaus für Unterhaltungs- oder spezielle Aufgaben verwendet werden, wenn Sie deren Kosten nicht berücksichtigen.