Im Bereich der senkrecht startenden und landenden Flugzeuge gehört die unangefochtene Führung den Helikoptern. Die Suche nach alternativen Systemen mit realen Perspektiven wird jedoch fortgesetzt. Insbesondere untersuchen derzeit russische Spezialisten das Konzept der sogenannten. Cyclolet oder Cyclocopter. Als Teil des Cyclone-Programms wurden bereits Bench-Modelle und ein Prototyp-Flugzeug erstellt und getestet, und ein Flugzeug in Originalgröße wird in naher Zukunft erwartet.
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2017 hat die Russian Foundation for Advanced Study (FPI) den Free Takeoff-Wettbewerb ins Leben gerufen. Seine Aufgabe war es, alternative Konzepte für Vertikal- / Ultrakurzstartflugzeuge zu finden, die mit dem Hubschrauber konkurrieren können. Eine der Bewerbungen für den Wettbewerb wurde von der Firma "Flash-M" (Krasnojarsk) eingereicht, die Vertreter der Kreativgruppe "Arey" und des Instituts für Thermophysik der sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften (IT SB RAS).
"Flash-M" hat einen Vorschlag gemacht, eine sogenannte. Zyklolette. Wissenschaftler des IT SB RAS arbeiten seit langem an diesem Konzept und betreiben theoretische und experimentelle Forschung. Es wurde eine große Datenmenge gesammelt und ein Prüfstandsmuster eines vielversprechenden zyklischen Antriebs / Zykloidpropellers demonstriert. Der Flash-M-Vorschlag interessierte FPI, und diese Organisation wurde zum Gewinner des Free Takeoff.
Im Jahr 2018 startete FPI das Cyclone-Projekt, bei dem geplant war, die Arbeit am Thema Cyclolette fortzusetzen sowie die ersten Prototypen zu bauen und zu testen. Im Rahmen dieses Projektes werden auch Fragen der weiteren Herstellung, Implementierung und des Betriebs von realitätsgerechten Geräten in Originalgröße untersucht.
Im Juli 2020 führte „Flash-M“die ersten Flugtests eines erfahrenen unbemannten Fluggeräts durch. Die 50 kg schwere Apparatur erhielt vier originale zyklische Propeller. Seine Fähigkeiten für senkrechten Start und Landung, Horizontalflug und Manöver wurden bestätigt. Darüber hinaus demonstrierten sie einige der Fähigkeiten, die Hubschraubern nicht zur Verfügung stehen. Kurz darauf wurde beim Army 2020 Forum eine weitere experimentelle Drohne namens Cyclone 2020 gezeigt.
Pläne für die Zukunft
Im April dieses Jahres wurde der Beginn einer neuen Arbeitsphase bekannt gegeben. Ziel des Cyclone-Projekts ist es nun, ein vollwertiges, optional bemanntes Flugzeug mit einem Gewicht von bis zu 2 Tonnen und einer Nutzlast von 600 kg zu schaffen. Ein solches "Cyclocar" soll nächstes Jahr vor Gericht gestellt werden. Mittelfristig kann mit der Massenproduktion und Einführung solcher Technologien in verschiedenen Bereichen begonnen werden.
Die Entwickler von Cyclone planen, eine ganze Reihe von Geräten zu entwickeln, die auf gemeinsamen Prinzipien und Technologien basieren. Lasten bis 20 kg werden von einem 60 kg schweren UAV "Cyclodron" befördert. Größere Ladungen inkl. Passagiere müssen ein 2-Tonnen-Cyclocar mitführen. In ferner Zukunft könnte ein schwerer Cyclotrack erscheinen, der mit einem Abfluggewicht von 10 Tonnen bis zu 4 Tonnen Fracht transportieren kann.
Es wird davon ausgegangen, dass neue Typen von Cyclolets im Bereich der Güter- und Personenbeförderung Anwendung finden werden. Auch Militär, Retter usw. können an ihnen interessiert sein. In manchen Bereichen mit besonderen Anforderungen kann diese Technik Helikopter ersetzen. Als Vorteile gelten geringere Abmessungen und Gewicht sowie höhere Wendigkeit und Stabilität.
Zur Erfüllung von Ausrüstungsaufträgen ist die Errichtung eines neuen Flugzeugbauwerks geplant. Die Entwicklungsorganisation hat bereits einen Geschäftsplan, und es wird berichtet, dass es Investoren gibt, die bereit sind, seine Umsetzung sicherzustellen.
Technische Eigenschaften
Im Rahmen des Cyclone-Programms wird ein universelles Schema eines Fahrradflugzeugs untersucht und getestet, das dann in allen geplanten Projekten zum Einsatz kommt. Dieses Schema eignet sich für die Skalierbarkeit, wodurch sich der kompakte "Cyclodron" und der schwere "Cyclotrac" ähneln.
Das vorgeschlagene Schema sieht den Bau eines Flugzeugs mit vier zyklischen Propellern vor, die sich paarweise an den Seiten des stromlinienförmigen Rumpfes befinden. Das Design schlägt den größtmöglichen Einsatz von Kunststoffen und Verbundmaterialien vor, was die Gewichtsperfektion erhöht.
Cyclelets erhalten ein Hybrid- oder vollelektrisches Kraftwerk. In beiden Fällen wird die Drehung der Propeller durch Elektromotoren bereitgestellt. Ein Fly-by-Wire-Steuerungssystem mit maximaler Automatisierung wird entwickelt. Sie muss völlig unabhängig arbeiten oder den Befehlen des Piloten folgen und ihn entladen.
Die wichtigste Neuerung des Projekts ist die sogenannte. zyklischer Beweger. Dieses Gerät ist ein Satz von fünf Klingen mit begrenzter Länge, die zwischen den Seitenscheiben installiert sind. Die Klingen haben die Fähigkeit, sich frei um die Längsachse zu drehen; ein spezieller Mechanismus - ähnlich einer Taumelscheibe bei einem Helikopter - stellt ihren gemeinsamen und zyklischen Schritt ein.
Wenn sich der Propeller dreht, bewegen sich die Blätter auf einer Kreisbahn. In seinem oberen und unteren Teil setzt der Steuermechanismus sie dem Anstellwinkel aus, der die Erzeugung von Auftrieb gewährleistet. Ein ähnliches Prinzip wird verwendet, um horizontalen Schub zu erzeugen. Der gleichzeitige Einsatz von vier solcher Propeller schafft reichlich Möglichkeiten für Vertikal- und Horizontalflug, verschiedene Manöver usw.
Die Bauform des zyklischen Movers kann unterschiedlich groß sein. So wurde am Stand bereits ein Produkt mit einem Durchmesser und einer Breite von 1,5 m getestet. Ein Antrieb dieser Größe ist für ein 2 Tonnen schweres Cyclocar vorgesehen, dh ein solches Gerät erzeugt eine Schubkraft von 500 kg. Berechnungen zufolge wird ein solches Gerät Geschwindigkeiten von bis zu 250 km / h erreichen und 500 km fliegen können. Die Länge und Breite des Produkts beträgt 6 m.
Vorteile und Perspektiven
Der Hauptvorteil des Cycloopter / Cyclocopter gegenüber dem Helikopter ist die kleinere Größe der Schlüsseleinheiten. Bei gleichen Schubindikatoren fällt der Zykloidpropeller viel kleiner aus als der Propeller. Der Propeller des Cyclolets arbeitet ständig in einer Position; das Fehlen des Kippens ermöglicht es, einen horizontalen Schub zu erzeugen, ohne die Vertikale zu reduzieren.
Ein Flugzeug mit mehreren Zykloidenpropellern ist in der Lage, Schub in verschiedene Richtungen zu erzeugen und dadurch verschiedene Manöver, inkl. für einen Hubschrauber unzugänglich. Durch Verbesserung der Systeme zur Winkeleinstellung der Blätter ist es möglich, die zulässigen Anstellwinkel im Flug zu erweitern. Insbesondere dadurch ist ein Cyclolet im Gegensatz zu einem Helikopter in der Lage, von schrägen Flächen abzuheben und darauf zu landen.
Die Entwickler weisen auf die Sicherheit des Flugzeugs hin. Zykloidpropeller sind einfach mit Schutzvorrichtungen auszustatten. Zum Beispiel wurde bei der Ausstellung "Cyclodron" ein Gerät verwendet, das aus einem Paar Scheiben mit Jumpern dazwischen bestand. In dieses Gerät wurde ein Propeller eingesetzt. Das Cyclocar in den veröffentlichten Bildern ist durch ein Gitter geschützt. Außerdem wird das Gerät nicht laut sein: In dieser Hinsicht sollte es sich nicht von einem normalen Auto unterscheiden.
Das ursprüngliche Schema hat jedoch bestimmte Nachteile, die nur schwer beseitigt werden können. Dies ist zunächst der Mangel an umfangreicher Erfahrung in Entwicklung, Bau und Betrieb solcher Geräte. Die Erforschung und Entwicklung neuer Lösungen wird viel Zeit in Anspruch nehmen, und erst danach können die Cyclolettes an jedem Ort im Güterverkehr rechnen. Helikopter hingegen sind bereits gut erforscht und beherrscht, was sowohl die Entwicklung als auch den Betrieb in gewisser Weise vereinfacht.
Das Erfahrungsproblem wird dadurch verschärft, dass ein Cyclolet technisch komplexer ist als ein Helikopter. Im Schema von "Flash-M" und IT SB RAS werden also vier Originalpropeller gleichzeitig verwendet. Jeder von ihnen zeichnet sich nicht durch Einfachheit aus, und ihre kombinierte Verwendung führt dazu, dass neue technische Probleme im Bereich Energieversorgung und Antriebe, Aerodynamik, Steuerung usw. gelöst werden müssen.
Der mittelgroße Zyklon des Cyclone-Programms gilt als Massenmodell, das künftig die Rolle eines „Lufttaxi“übernehmen kann. Daraus ergibt sich eine neue Herausforderung: Entwickler und Regulierungsbehörden müssen die Regeln für den Betrieb solcher Flugzeuge festlegen, Sicherheitsfragen erarbeiten usw. Die Projektbeteiligten sollen sich bereits mit diesen Themen auseinandersetzen.
Technologie für die Zukunft?
Es sei daran erinnert, dass das Cyclone-Projekt von FPI, Flash-M und IT SB RAS nicht das erste seiner Art ist. Die Idee eines Radsports / Cyclopters wurde zu Beginn des letzten Jahrhunderts vorgeschlagen. 1909 wurde der russische Ingenieur E. P. Sverchkov baute einen "Radorthopter" - ein Flugzeug mit zwei "Schaufelrädern". Das Produkt lief nicht ab wegen nicht perfektem Design und wegen mangelnder Motorleistung.
In Zukunft wurden im In- und Ausland immer wieder neue Cyclolets entwickelt und gebaut. Selbst die erfolgreichsten Projekte kamen jedoch nicht über die Flugtests der Modelle hinaus - die Komplexität des Konzepts und die Unvollkommenheit der Designs waren betroffen. Außerdem konnten ungewöhnliche Flugzeuge nicht mit den bereits bekannten Hubschraubern konkurrieren.
In den letzten Jahrzehnten wurde das Radfahren wieder in Erinnerung gerufen. Moderne wissenschaftliche Methoden, Technologien und Materialien ermöglichen es, ein solches Konzept auf einem neuen Niveau zu studieren und umzusetzen. In unserem Land werden solche Arbeiten im Rahmen des Cyclone-Projekts durchgeführt, das bereits die Mock-up-Phase durchlaufen hat und sich der Erprobung eines bemannten / unbemannten Fahrzeugs in Originalgröße nähert. Ob Wissenschaftler und Ingenieure alle anstehenden Herausforderungen meistern werden, wird sich in naher Zukunft zeigen. Der Erstflug des Cyclocars findet nächstes Jahr statt.
