WikiSort.ru - Не сортированное

Орнитоптер на мускульной тяге

По различным данным средняя предельная мощность человека, которую он способен выработать за первые 10 секунд, равна 1,85 л. с., а при дальнейшей работе в течение 1—2 минут мощность падает до 0,5 л. с.^[7] Мощность, необходимая птице для полёта, составляет до 0,02 л. с. на килограмм веса.^[8] Таким образом, человек способен создать подъёмную силу в объёме (1,85 / 0,02) = 93 кг. Однако предельных показателей мощности могут достигнуть лишь спортсмены-тяжеловесы, вес которых превышает создаваемую подъёмную силу даже без учёта веса летательного аппарата. Теоретически, если бы человек, обладающий весом 75 кг, смог бы выработать предельную мощность, то он смог бы осуществить полёт на орнитоптере весом 15 кг за счет лишь мускульной тяги, однако такой полёт продолжался бы не более нескольких секунд.

Как вариант, рассматривались и идеи использования пружинных, резиновых, пневматических и других аккумуляторов для накопления энергии, вырабатываемой человеком в моменты наименьших нагрузок. Наилучших результатов можно было бы достичь путём зарядки аккумулятора ещё до начала полёта. Но в этом случае такое приспособление по сути становится обычным двигателем с малым КПД.^[7] Подобные аккумуляторы нашли своё применение в небольших моделях орнитоптеров. Например, в одной из первых свободнолетающих моделей беспилотных орнитоптеров, созданной Альфонсом Пено в 1872 году, в качестве двигателя используется закручиваемая резина.^[9][10]

Планёр-орнитоптер

В связи со сложностью реализации пилотируемого безмоторного орнитоптера как самодостаточного летательного аппарата, возникла идея объединения орнитоптера с планёром. Суть заключается в том, что аппарат поднимается в воздух с посторонней помощью (например, буксировкой, с помощью лебедки), а механизм пропеллирования (взмахов крыльями) используется для последующего поддержания планёра на постоянной высоте при свободном полёте. Такие аппараты не могут считаться «настоящими» орнитоптерами, поскольку не способны самостоятельно оторваться от земли. Формула вычисления мощности, необходимой для поддержания планёра в воздухе, выглядит следующим образом:^{[11][неавторитетный источник?]}

${\displaystyle N={\frac {G\cdot w}{75}}}$ , где

• ${\displaystyle G}$  — масса летательного аппарата вместе с пилотом, кг;
• ${\displaystyle w}$  — скорость снижения аппарата, м/сек.

Информация в этом разделе устарела. Вы можете помочь проекту, обновив его и убрав после этого данный шаблон.

Если принять скорость снижения равной 0,45 м/сек, а затрачиваемую мощность — 0,6 л. с. (даже при условии 100 % КПД), то вес такого аппарата вместе с пилотом не должен превышать 100 кг. При этом человек не сможет долго поддерживать полёт, поскольку ему необходима энергия ещё и для того, чтобы управлять самим планёром.

Моторный орнитоптер

Информация в этом разделе устарела. Вы можете помочь проекту, обновив его и убрав после этого данный шаблон.

Постройка пилотируемого моторного орнитоптера должна стать промежуточным шагом на пути к орнитоптеру на мускульной тяге, поскольку эта задача решается в некотором роде проще — конструкторы избавлены от трудноразрешимой проблемы недостатка мощности человека. Основная проблема при постройке моторного орнитоптера сводится к выбору используемого двигателя.

Исследование полёта птиц показало, что с увеличением размеров птицы количество взмахов крыльями уменьшается.^[12] Приблизительное число взмахов для пилотируемого орнитоптера будет составлять примерно 50 взмахов в минуту. В связи с необходимостью трансформации вращательного движения в поступательное и редуцирования высоких оборотов современные двигатели внутреннего сгорания не самым лучшим образом подходят для решения этой задачи. Если даже «избавить» двигатель внутреннего сгорания от коленчатого вала, сделать его тихоходным и передавать поступательное движение поршней непосредственно на рычаги крыльев, то появляется проблема возникающих инерционных сил — при попытке передачи работы расширения газа при взрыве за короткий промежуток времени для движения сравнительно больших массивных крыльев.^[13]

В то же время, например, паровой двигатель, позволяющий регулировать скорость и плавность движения поршней, подошел бы гораздо лучше для передачи энергии на машущие крылья. Сама задача постройки орнитоптера в этом случае сводится к конструированию двигателя и агрегатов к нему (котёл с топкой, конденсатор и т. д.) в соответствии с аэродинамикой и кинематикой летательного аппарата.^[13]

Орнитоптер

Сама идея орнитоптера — птицекрылого летательного аппарата — подразумевает подражание природным прототипам, птицам и насекомым, как в форме крыльев, так и в движениях ими.

Однако некоторые изобретатели в попытках создать пилотируемый аппарат на мускульной тяге, приходили к довольно замысловатым решениям, как, например, крылья-жалюзи^[14][15], пытаясь превзойти природное решение техническим подходом.

Один из наиболее распространенных типов нептицеподобных машущих аппаратов — орнитоптер (англ. orthopter, от др.-греч. ορθός — прямой и πτερόν — крыло), прямокрылый — летательный аппарат, использующий для получения подъёмной силы прямой «удар» плоскостью крыла при взмахе вниз.^[3]

В России

Внешние изображения
	Орнитоптер ветерана ВОВ из Москвы, бывшего пилота истребителя Дмитрия Ильина (1960) с двигателем мощностью в три лошадиные силы[16].

В России также существовал и существует интерес. Н. Е. Жуковский, изучая полеты птиц, разрабатывал свои аэродинамические теории. Значительный вклад в изучение машущего полета внесли академики М. К. Тихонравов и Г. И. Петров. Постройкой орнитоптеров в России занималась группа проф. В. А. Киселева. При хорошем финансировании и государственной поддержке лаборатория добилась значительных результатов. Было проведено большое количество экспериментов, создана аэродинамическая теория машущего полета, а также построен ряд летающих моделей с машущим крылом, наибольшая из которых была весом 12 кг.

Большой интерес к орнитоптерам наблюдался в СССР в предвоенное и послевоенное время, для этих целей на общественных началах был создан Комитет машущего полёта, в который входили тысячи гражданских активистов, из которых около пятисот — в Москве (среди которых было 6 докторов наук, около 40 кандидатов наук, 300 инженеров, 100 лётчиков). Работы велись совместно с орнитологами Института морфологии животных АН СССР под председательством члена-корреспондента АН СССР профессора В. В. Голубева^[17].

В начале 90-х гг. в лаборатории Киселева был разработан проект пилотируемого одноместного летательного машущекрылого аппарата взлетным весом 450 кг. На проект даже была выделена часть средств, но перестройка не позволила реализовать задуманное.