Техника - молодёжи 1999-04, страница 50

ИДЕИ НАШИХ ЧИ

Т А Т Е Л Е Й

Глядя на летающих живых существ, человек издревле мечтал и о собственном полете. Засвидетельствованные летописями попытки летать с помощью крыльев относятся к XVI в., но, как правило, они заканчивались неудачно, даже трагически. Тем не менее, уверенность в будущем успехе жила. «Не мы, но наши правнуки будут летать по воздуху, аки птицы», — веско произнес Петр I.

Слова великого императора осуществились, но не в полной мере. Использование эффективных двигателей позволило создать и легкие спортивные машины, и межконтинентальные лайнеры, только их полет мало похож на птичий. Очень уж хочется уверенно летать, используя лишь свою мускульную силу!

На основании аэродинамических расчетов долгое время считалось, что такое невозможно. Первым опроверг эту «истину» Пол Маккриди. Используя самые современные технологии и материалы, он сумел завоевать специальный приз британского Королевского общества в 50 тыс. фунтов стерлингов.

Но летательные аппараты Маккриди («ТМ», № 2 за 1980 г.) — обычные винтовые самолеты, только очень большие и легкие. Так, «Госсемер Альбатрос» имел размах крыльев 29 м и толкающий винт диаметром 4 м, при массе без пилота 35 кг. Понятно, что аппарат очень непрочный и дорогой, летать же на нем под силу только тренированному — сильному и выносливому — спортсмену. Для массового применения он непригоден, однако главная заслуга Маккриди несомненна — показана принципиальная решимость задачи. Конкретные же способы — предмет изобретатель-

1. Принципиальная схема устройства: 1 — аэродинамическая поверхность; 2 — направляющая; 3 — физическое тело; 4 — преобразователь энергии; 5 — упор.

2. Зависимость амплитуды перемещения физического тела А от времени t. Буквой «тау» обозначены периоды действия ФТ на конструкцию.

ш

ских поисков, в частности, моего патента № 2111149 от 20 мая 1998 г.

Имеется горизонтальная аэродинамическая поверхность (АП, не обязательно крыло). Под ней вертикально расположены направляющие (в простейшем случае — стержень), по которым свободно перемещается некое физическое тело (ФТ — пилот, кабина экипажа, груз) с преобразователем энергии (пружина). Снизу направляющие заканчиваются упором (рис. 1). Допустим в первом приближении, что вся масса конструкции сосредоточена в ФТ, а аэродинамическим силам подвержена только АП

Пусть вначале ФТ закреплено в верхней точке направляющих. При этом система находится в равновесии и плавно опускается, используя АП как парашют. Если же физическое тело отпустить, оно скользнет по направляющим и ударится об упор. В этот момент весь аппарат дернется вниз с большим ускорением, под аэродинамической поверхностью воз-

Юрий БЫКОВ изобрета

тель

просто достигает верхней точки направляющей, но и толкает вверх всю конструкцию. А так как в этот момент его скорость минимальна, толчок будет плавным, соответственно, сопротивление движению вверх — малым.

Мои расчеты показывают, что для 100-килограммового устройства мощность, необходимая для его поддержания на постоянной высоте, в 3-4 раза меньше, чем для традиционных способов, да и площадь АП может быть уменьшена.

Сам же летательный аппарат может напоминать по своему устройству дельтаплан (рис.3), только вместо традиционной трапеции — рама из двух направляющих, соединенных внизу упором, на котором установлен преобразователь энергии (пружины). По направляющим вверх-вниз может двигаться каретка, в которой располагается пилот.

На старте он находится в нижнем положении, а после взлета подпрыгивает. Далее, с некоторой высоты он падает на упор, пружина снова толкает его вверх. И в этот момент пилот ногами отталкивается от упора, что и является добавочной силой.

Задавая — пружиной и ногами —

3. Так может выглядеть мус-кулолет-ортоптер Быкова.

никнет плотный слой воздуха. Но тотчас же сжатая при ударе пружина разожмется и толкнет груз вверх. Он поднимется по направляющим на некоторую высоту над упором и — все сначала. Сжатый же под АП слой воздуха исчезнет не сразу, и какое-то время на

конструкцию в целом будет действовать подъемная сила.

Важно, что большую часть времени полета (кроме момента удара и сжатия-разжатия пружины) вес ФТ, если пренебречь трением о направляющие, не передается на АП!

В случае идеального, без потерь, преобразования энергии в системе «груз — пружина — направляющие с упором» (верхний график на /\ рис. 2), как и при реальном

/ \ таком процессе, без подвода

\ * внешней энергии (средний график), аппарат будет только замедлять скорость спуска. Но если в момент, когда отскакивающее от упора ФТ движется вверх, воздействовать на него дополнительной компенсирующей силой, действующей в ту же сторону, картина меняется (нижний график). Груз не

колебания ФТ (себя самого в каретке) с амплитудой порядка 3 м и периодом 1-1,5 с, летчик, по моим расчетам, выходит в режим резонанса, при котором энергозатраты минимальны. Если же подвесить направляющие

впереди «центра давления» АП, то при колебаниях вверх-вниз аппарат будет продвигаться и вперед, как бы по синусоиде.

Проведенные мною эксперименты можно считать стендовыми испытаниями, доказавшими функциональность устройства. Подтверждена способность предложенной конструкции создавать подъемную силу. Но постройка реального летательного аппарата требует сил и средств, превышающих мои возможности Надеюсь, что читатели «ТМ» подхватят идею и, в конце концов, полетят, опираясь не только на силу разума, но и на силу мускулов!

ОТ РЕДАКЦИИ. В отличие от сугубо теоретической статьи В.Панченко («ТМ», № 11/12 за 1998 г.), сегодня вашему вниманию предлагается менее всеобъемлющее, но конкретно-техническое решение. Описанный Ю.А.Быковым летательный аппарат относится к известному типу «ортоптеров», у которых подъемная сила создается за счет удара несущей поверхности о воздух. Однако, в отличие от предшественников, изобретатель предлагает двигатель в одну человеческую силу. Может, действительно, найдутся желающие попробовать? Хотя бы как аттракцион? ■

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 4 9 9