En los últimos 20 años, han aparecido interesantes aviones ultraligeros tripulados de diseños poco convencionales: estos son cuadricópteros, hexocopters, etc. Están diseñados como máquinas para transportar personas o como un medio de volar a su gusto. Esta es la búsqueda de nuevas soluciones, la aplicación de nuevas tecnologías, en otras palabras, el proceso natural de desarrollo de la aviación ligera.
Los diseñadores se esfuerzan por crear un avión compacto que proporcione un fácil acceso al cielo desde áreas pequeñas. Atribuiría a sus características:
- Despegue y aterrizaje vertical (o acortado)
- Compacto y seguro para otros al despegar y aterrizar
- Control automático (parcial o total).
Dichos vehículos a menudo se denominan aeronaves personales. Estrictamente hablando, esto no es del todo cierto.
Oficialmente, el término Vehículo aéreo personal fue introducido por la NASA en 2003 y estaba destinado a proporcionar una solución rápida de transporte puerta a puerta para un cliente. Tal dispositivo, según la NASA, debería haber sido capaz de conducir en carreteras como un automóvil y volar utilizando pequeños aeródromos o simplemente sitios adecuados.
Requisitos de aeronaves personales de la NASA (2003).
- No más de 5 pasajeros.
- Velocidad de crucero 240-320 km / h
- Silencioso, cómodo, confiable, resistente a la intemperie, bajo consumo de combustible
- Disponible para pilotar a cualquier persona con licencia de conducir
- Disponible para viajar como automóvil y como avión
- Rango de vuelo de unos 1.300 km.
Los intentos de crear tal técnica fueron mucho antes de 2003. Entonces, en 1946, Robert Fulton (EE. UU.) Completó la construcción del primer automóvil volador del mundo, el Airphibian, pero no logró llevarlo a producción en masa.
Los problemas de transporte de las megaciudades, así como el sueño de volar desde el patio de su propia casa, obligaron a los inventores a desarrollar la dirección del transporte aéreo personal.
Setenta años después, Airbus introdujo el concepto de un sistema de transporte modular urbano.
Cabe señalar que durante setenta años el mundo no ha visto un solo automóvil de producción, lo que podría atribuirse a aviones personales. Si elimina el requisito de la posibilidad de movimiento en carreteras como un automóvil, se pueden atribuir helicópteros ligeros a tales dispositivos con un estiramiento.
Pero los helicópteros no se convirtieron en un "taxi volador" masivo. En primer lugar, el alto costo de la oferta se asusta. El consumidor masivo no puede permitírselo. El mercado necesita soluciones más baratas.
Crear un avión de despegue vertical económico con un sistema de control autónomo puede proporcionar las siguientes ventajas:
- una reducción significativa en el tiempo de viaje cuando se usa como sistema de transporte (en comparación con el transporte por carretera);
- más barato debido a la masa y la falta de pilotos (en comparación con los viajes aéreos existentes);
- minimización del número de accidentes de vuelo y desastres debido a la exclusión del factor humano del sistema de control.
A continuación, quiero proporcionar una visión general de algunas ALS realmente voladoras de un diseño poco convencional que se han lanzado en los últimos 20 años, y comparar sus especificaciones técnicas con un aparato de diseño tradicional.
Comencemos con máquinas que atribuiría a conchas para actividades al aire libre.1.1. GEN H-4
En 2000, la corporación japonesa
GEN Corporation introdujo un helicóptero coaxial ultraligero. La planta de energía consta de cuatro motores de dos cilindros. La falla de dos motores permite un aterrizaje seguro. No se proporciona control de paso de tornillo (tanto general como cíclico). De hecho, el rotor es una hélice de paso fijo. El control del helicóptero está equilibrado.
GEN H-4 despertó un gran interés entre los compradores potenciales, pero el automóvil no fue llevado a producción en masa. Ahora, en el sitio web del fabricante, puede comprar dibujos para la autoconstrucción.
| Peso en vacío, kg | 70 |
| Peso máximo de despegue, kg | 220 |
| Potencia máxima del motor, CV | 4x10 |
| Tiempo máximo de vuelo, min. | 60 60 |
| Velocidad máxima, km / h. | 85 |
| Techo, m | 3000 |
| Costo $ | 59,500 |
1.2. Martin jetpack
La compañía neozelandesa
Martin Aircraft en 2008 introdujo, quizás, el único dispositivo de despegue vertical personal hasta la fecha, listo para la producción en serie. El trabajo en el proyecto lleva más de 35 años.
La tracción es creada por dos hélices en los canales anulares, rotadas por un motor de combustión interna. La acción de control se crea mediante escudos deflectables ubicados detrás de los tornillos.
El sistema de control automático proporciona estabilización del dispositivo en vuelo.
Martin Jetpack, uno de los pocos dispositivos de su clase, equipado con un sistema de rescate en paracaídas.
| Peso en vacío, kg | 230 |
| Peso máximo de despegue, kg | 330 |
| Potencia máxima del motor, CV | 200 |
| Tiempo máximo de vuelo, min. | 30 |
| Velocidad máxima, km / h. | 40 |
| Techo, m | 760 |
| Costo $ | 150,000 |
1.3. Aerofex Aero-X
El desarrollo de una motocicleta voladora de dos plazas se dedica a
Aerofex . La máquina es impulsada por dos hélices de paso fijo en los canales anulares. La planta de energía consta de tres motores rotativos de combustión interna combinados en una unidad. Para un aterrizaje seguro, dos de cada tres motores son suficientes.
El aparato se controla desviando el flujo detrás de las hélices, para lo cual se usa un aparato de guía en la salida de los canales anulares.
La altitud de vuelo está limitada artificialmente a 3 metros, para salvar al piloto en una colisión con el suelo, el dispositivo está equipado con bolsas de aire.
* El dispositivo es muy similar al
VZ-8 Airgeep creado por orden de las Fuerzas Armadas de los EE. UU. En 1962.
| Peso en vacío, kg | 356 |
| Peso máximo de despegue, kg | 496 |
| Potencia máxima del motor, CV | 240 |
| Tiempo máximo de vuelo, min. | 75 |
| Velocidad máxima, km / h. | 72 |
| Techo, m | - |
| Costo $ | 85,000 |
1.4. Flyboard air
Quizás uno de los aviones individuales más compactos fue desarrollado por
Frank Zapata con su equipo: Flyboard Air.
Cuatro motores turborreactores crean un elevador, para el control directo del recorrido Se utilizan 2 impulsores eléctricos ubicados a los lados de la plataforma. El tanque de combustible con queroseno se encuentra en la parte posterior del piloto. Flybord Air es controlado por un control remoto de mano.
| Peso en vacío, kg | n / a (50) * |
| Peso máximo de despegue, kg | n / a (140) * |
| Potencia máxima del motor, CV | 4x250 = 1000 (160 kgf de empuje) |
| Tiempo máximo de vuelo, min. | 10 |
| Velocidad máxima, km / h. | 150 |
| Techo, m | 3000 |
| Costo $ | n / a |
* estimación aproximada
1.5. Arcaboard
La tabla de vuelo de
la corporación espacial Arca está equipada con 36 motores eléctricos con ventiladores en los canales anulares, alimentados por baterías.
Sus creadores limitaron prudentemente la altura del vuelo a 30 cm por encima de la superficie subyacente. Un sistema de estabilización automática debería ayudar al piloto a mantener el equilibrio. Puede controlar el tablero usando un teléfono inteligente o equilibrando su propio cuerpo.
| Peso en vacío, kg | 82 |
| Peso máximo de despegue, kg | 162 |
| Potencia máxima del motor, CV | 7.55x36 = 272 |
| Tiempo máximo de vuelo, min. | 6 6 |
| Velocidad máxima, km / h. | 20 |
| Techo, m | - |
| Costo $ | 14,900 |
A continuación se muestran los dispositivos que se desarrollaron como vehículo.2.1. CH-7 Kompress
(agregado para comparación)
La compañía italiana
Helisport en 1996 comenzó la producción en masa del helicóptero ultraligero CH-7 Kompress Charle. El diseño tándem denso de la cabina de la pequeña nave central ofrece buenas características de velocidad y alcance. Hasta la fecha, se han fabricado más de 330 automóviles.
Cabe señalar que el CH-7 es uno de los pocos helicópteros ultraligeros comercialmente exitosos.
| Peso en vacío, kg | 280 |
| Peso máximo de despegue, kg | 450 |
| Potencia máxima del motor, CV | 115 |
| Rango de vuelo, km | 450 |
| Velocidad de crucero, km / h | 100 |
| Techo, m | 2740 |
| Costo $ | 115,000 |
2.2. Volocopter VC200
Los fabricantes alemanes de aviones de la compañía
E-volo han desarrollado un quadcopter doble equipado con 18 motores eléctricos independientes con hélices de paso fijo.
El dispositivo se controla cambiando la velocidad del motor. El sistema de control mantiene automáticamente los parámetros de vuelo establecidos, controlando la velocidad de rotación individual de cada motor.
El dispositivo puede continuar el vuelo en caso de falla de hasta seis motores, la presencia de un sistema de rescate en paracaídas brinda seguridad adicional a la tripulación.
| Peso en vacío, kg | 290 |
| Peso máximo de despegue, kg | 450 |
| Potencia máxima del motor, CV | n / a |
| Tiempo máximo de vuelo, min. | 20 |
| Velocidad máxima, km / h. | 100 |
| Techo, m | 2000 |
| Costo $ | 340,000 |
2.3. Ehang 184
La compañía china
Ehang está desarrollando una máquina eléctrica de un solo asiento que se asemeja a un quadrocopter ampliado. Según lo concebido por los creadores, este debería ser un vehículo aéreo totalmente autónomo (vehículo aéreo autónomo), el pasajero solo necesita indicar el punto de llegada, el sistema de control a bordo proporcionará todo el vuelo desde el despegue hasta el aterrizaje.
El avión se mueve utilizando el empuje de cuatro hélices coaxiales de paso fijo. El control se lleva a cabo cambiando la velocidad de rotación de cada uno de los ocho motores eléctricos independientes.
Desde el punto de vista de la mecánica, el dispositivo es interesante por su diseño simple, falta de transmisión y compacidad.
| Peso en vacío, kg | 240 |
| Peso máximo de despegue, kg | 340 |
| Potencia máxima del motor, CV | 207 |
| Tiempo máximo de vuelo, min. | 25 |
| Velocidad máxima, km / h. | 60 60 |
| Techo, m | 3500 |
| Costo $ | n / a |
Comparación
A continuación se muestra una comparación de los dispositivos enumerados con un helicóptero. La comparación se realizó según 3 criterios:
- rango de vuelo;
- la masa relativa de la carga útil (la relación entre la carga útil y el peso total de despegue, caracteriza la perfección técnica de la aeronave);
- carga en potencia (la relación entre la masa de despegue y la potencia disponible de la aeronave, en otras palabras, este valor muestra la masa del dispositivo por cada hp de potencia).
Los automóviles para actividades al aire libre y para transportar personas (bienes) se compararon por separado. La comparación se realizó con respecto al helicóptero GEN H-4 para la primera tabla y con respecto al CH-7 para la segunda tabla (para mayor claridad, los parámetros de la muestra se toman como una unidad convencional).
Conclusiones
1. Despegue vertical
Un vehículo de despegue vertical con aviones de bajo consumo de combustible conquistará el mercado para el transporte aéreo de corto alcance. Sin embargo, el avión presentado está muy lejos en el rendimiento de vuelo, incluso desde un helicóptero clásico.
Hasta la fecha, no existe una solución constructiva que permita el despegue vertical, el aterrizaje y sea más eficiente que un helicóptero.
pequeña digresiónAquí la muestra de demostración presentada por la agencia DARPA parece interesante. Dispositivo de despegue vertical XV-24A con un ala giratoria y un sistema de propulsión eléctrica espaciado.
Según los desarrolladores, esta máquina será 25 ... 50% más eficiente que un helicóptero (lo que significa eficiencia de combustible). Los impulsores espaciados a lo largo del ala, le permiten controlar la circulación de la corriente y también evitan que la corriente se detenga en grandes ángulos de ataque. La energía se suministra desde un generador en un motor de turbina de gas.
2. Fuente de alimentación
Los motores eléctricos (y controladores) emergentes con baja densidad de potencia y un mayor consumo de energía de las baterías le permiten crear máquinas totalmente eléctricas. Sin embargo, según estimaciones de expertos (el trabajo fue realizado por colegas, no se publicó), con un aumento en el consumo de energía de las baterías de 25 a 30 veces por unidad de masa y una disminución en el costo de consumo de la batería en 1.5 a 3 veces, en comparación con los indicadores actuales, el uso del transporte totalmente eléctrico. la aviación se volverá económicamente viable. Entonces, si bien se trata de un futuro no lejano.
Por ejemplo, un avión eléctrico Airbus E-FAN creado en 2014 tiene un alcance de aproximadamente 150 km, mientras que su compañero de clase de gasolina Cessna 150 vuela a una distancia de 680 km.
3. Compacidad
La creación de un avión compacto está justificada comercialmente: es el tamaño pequeño del área de despegue y aterrizaje, un área de almacenamiento pequeña, etc. Pero, como se puede ver en la tabla de comparación anterior, reemplazar el rotor con varios diámetros más pequeños reduce significativamente la eficiencia del sistema de propulsión y, como resultado, conduce a una caída gama.
4. control autónomo
El piloto automático moderno junto con la infraestructura terrestre le permite automatizar todas las etapas del vuelo.
Se puede suponer que un sistema de control que proporciona construcción de rutas, control de aeronaves e incluso la selección de un sitio de aterrizaje podría construirse en el futuro cercano.
El artículo describe el estado actual de las cosas. La tecnología aún no está madura para la creación de un avión personal, en el cual el mercado masivo mostrará interés. Puede llevar décadas. Pero, los dispositivos presentados pueden usarse para entretenimiento o tareas especiales, si no tiene en cuenta su costo.