Program rozwoju cyklonu „Cyklon”. Nowa realizacja starego pomysłu
Proponowany wygląd samolotu "Cyclocar"
W dziedzinie samolotów pionowego startu i lądowania śmigłowce są niekwestionowanym liderem. Trwają jednak poszukiwania alternatywnych schematów, które mogą mieć realne perspektywy. W szczególności obecnie rosyjscy specjaliści badają koncepcję tzw. cykloplan lub cyklopter. W ramach programu Cyclone stworzono już i przetestowano modele ławkowe i eksperymentalny samolot, aw najbliższej przyszłości spodziewany jest pełnowymiarowy samolot.
„Bezpłatny start”
W 2017 roku Rosyjska Fundacja Badań Zaawansowanych (FPI) ogłosiła konkurs Free Takeoff. Jego zadaniem było poszukiwanie alternatywnych schematów pionowego/ultrakrótkiego startu samolotu, który mógłby konkurować ze śmigłowcem. Jedno ze zgłoszeń do konkursu złożyła firma Flash-M (Krasnojarsk), która zgromadziła przedstawicieli grupy kreatywnej Arey oraz Instytutu Termofizyki Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk (IT SB RAS).
„Flash-M” złożył propozycję stworzenia tzw. cyklolet. Naukowcy IT SB RAS od dawna pracują nad tą koncepcją i prowadzą badania teoretyczne i eksperymentalne. Zebrano dużą ilość danych i zademonstrowano model laboratoryjny obiecującego pędnika cyklicznego / śmigła cykloidalnego. Propozycja Flash-M zainteresowała FPI i to właśnie ta organizacja została zwycięzcą Free Rise.
W 2018 roku FPI uruchomiła projekt Cyclone, w ramach którego planowano kontynuację prac nad cykloletami, a także zbudowanie i przetestowanie pierwszych prototypów. Również w ramach tego projektu badane są kwestie dalszej produkcji, wdrażania i eksploatacji pełnowymiarowego sprzętu nadającego się do rzeczywistego użytku.
Testy laboratoryjne mechanizmu cyklicznego
W lipcu 2020 Flash-M przeprowadził pierwsze testy w locie eksperymentalnego samolotu warkot-cyklolet. Ważące 50 kg urządzenie otrzymało cztery oryginalne przepychacze cykliczne. Potwierdzono jego zdolność do pionowego startu i lądowania, lotu poziomego i manewrów. Ponadto zademonstrowali pewne możliwości, które nie są dostępne dla śmigłowców. Niedługo potem na forum Army-2020 pokazano kolejny eksperymentalny dron o nazwie Cyclone-2020.
Plany na przyszłość
W kwietniu br. ogłoszono rozpoczęcie nowego etapu prac. Teraz celem projektu Cyclone jest stworzenie pełnowymiarowego opcjonalnie załogowego samolotu o masie do 2 ton i ładowności 600 kg. Testy takiego Cyclocaru planowane są w przyszłym roku. W perspektywie średnioterminowej może rozpocząć się masowa produkcja i wprowadzanie takiego sprzętu w różnych dziedzinach.
Twórcy Cyclone planują stworzyć całą linię sprzętu opartą na ogólnych zasadach i technologiach. Ładunki o masie do 20 kg przejmie 60-kilogramowy UAV Cyklodron. Większe ładunki, m.in. pasażerów będzie musiał przewozić 2-tonowy Cyclocar. W odległej przyszłości może pojawić się ciężki Cyclotruck, który przy masie startowej 10 ton może przewozić do 4 ton ładunku.
Zakłada się, że nowe typy cykloletów znajdą zastosowanie w transporcie ładunków i pasażerów. Wojsko, ratownicy itp. również mogą być nimi zainteresowani. W niektórych rejonach o specjalnych wymaganiach taki sprzęt może zastąpić śmigłowce. Za jego zalety uważa się mniejsze gabaryty i wagę, a także większą zwrotność i stabilność.
Doświadczony UAV startuje z pochyłej platformy
Do realizacji zamówień na sprzęt planowane jest utworzenie nowego zakładu budowy samolotów. Organizacja deweloperska ma już biznesplan, poinformowano również, że są inwestorzy gotowi zapewnić jego realizację.
Funkcje techniczne
W ramach programu Cyclone opracowywany i testowany jest uniwersalny schemat samolotu cykloplanowego, który następnie będzie wykorzystywany we wszystkich planowanych projektach. Ten schemat daje się skalować, w wyniku czego kompaktowy Cyclodron i ciężki Cyclotruck będą do siebie wyglądać podobnie.
Zaproponowany schemat przewiduje budowę samolotu z czterema śmigłami cyklicznymi, umieszczonymi parami na bokach opływowego kadłuba. W konstrukcji proponuje się jak najszersze wykorzystanie tworzyw sztucznych i materiałów kompozytowych, co zwiększy doskonałość masy.
Cykloplany otrzymają hybrydową lub w pełni elektryczną elektrownię. W obu przypadkach obrót śmigieł zapewniają silniki elektryczne. Opracowywany jest elektryczny system zdalnego sterowania z maksymalną automatyzacją. Będzie musiała pracować całkowicie samodzielnie lub wykonywać polecenia pilota, rozładowując go.
Główną innowacją projektu jest tzw. cykliczny ruch. To urządzenie to zestaw pięciu ostrzy o ograniczonej długości, montowanych pomiędzy bocznymi tarczami. Ostrza mogą swobodnie obracać się wokół osi podłużnej; specjalny mechanizm - podobny do tarczy sterowniczej w helikopterze - ustawia ich ogólny i cykliczny skok.
Gdy śmigło obraca się, łopaty poruszają się po torze kołowym. W jego górnej i dolnej części mechanizm sterujący wystawia je pod kątem natarcia, co zapewnia powstanie uniesienia. Podobna zasada służy do tworzenia ciągu poziomego. Jednoczesne użycie czterech takich silników stwarza szerokie możliwości lotu pionowego i poziomego, różnych manewrów itp.
Konstrukcja cyklicznego napędu może mieć różne rozmiary. Tak więc na stanowisku przetestowano już produkt o średnicy i szerokości 1,5 m. Pędnik tej wielkości przeznaczony jest dla cyklokaru o masie 2 t. Oznacza to, że jedno takie urządzenie wytwarza ciąg o wartości 500 kg. Według obliczeń takie urządzenie będzie w stanie osiągnąć prędkość do 250 km/h i przelecieć 500 km. Długość i szerokość produktu będzie na poziomie 6 m.
Korzyści i perspektywy
Główną przewagą cycloletu / cyclocoptera nad helikopterem jest mniejszy rozmiar kluczowych jednostek. Przy tym samym ciągu śmigło cykloidalne jest znacznie mniejsze niż śmigło. Pędnik cykloletu stale pracuje w jednym położeniu; brak potrzeby przechylania pozwala mu generować ciąg poziomy bez zmniejszania ciągu pionowego.
Samolot z kilkoma cykloidalnymi śmigłami jest w stanie generować ciąg w różnych kierunkach i tym samym wykonywać różne manewry, m.in. niedostępne dla helikoptera. Udoskonalając systemy ustawiania kąta łopat, możliwe jest rozszerzenie dopuszczalnych kątów pochylenia w locie. W szczególności dzięki temu cyclolet, w przeciwieństwie do helikoptera, jest w stanie wystartować z pochyłych powierzchni i na nich wylądować.
Twórcy zwracają uwagę na bezpieczeństwo samolotu. Śmigła cykloidalne można łatwo wyposażyć w zabezpieczenia. Na przykład na wystawie „cyklodron” zastosowano urządzenie z pary dysków ze zworami między nimi. Wewnątrz tego urządzenia umieszczono śmigło. „Cyclocar” na opublikowanych zdjęciach ma zabezpieczenie w postaci siatki. Ponadto urządzenie nie będzie hałaśliwe: pod tym względem nie powinno różnić się od konwencjonalnego samochodu.
Jednak oryginalny schemat ma pewne wady, których dość trudno się pozbyć. Przede wszystkim jest to brak dużego doświadczenia w opracowywaniu, budowie i eksploatacji takiego sprzętu. Badania i rozwój nowych rozwiązań będą wymagały dużo czasu, a dopiero potem cyklolety będą mogły liczyć na dowolne miejsce w transporcie ładunków. Śmigłowce, w przeciwieństwie do nich, są już dobrze zbadane i opanowane, co w pewnym stopniu upraszcza zarówno rozwój, jak i eksploatację.
Problem doświadczenia pogarsza fakt, że cyclolet jest technicznie bardziej skomplikowany niż helikopter. Tak więc w schemacie z „Flash-M” i IT SB RAS używane są jednocześnie cztery oryginalne jednostki napędowe. Każde z nich nie jest proste, a ich łączne zastosowanie prowadzi do konieczności rozwiązywania nowych problemów inżynierskich z zakresu zasilania i napędów, aerodynamiki, sterowania itp.
Dron-wystawa forum "Armia-2020"
Średni cyklolet programu Cyclone uważany jest za model masowy, który w przyszłości może pełnić rolę „powietrznej taksówki”. Wynika z tego nowe wyzwanie: deweloperzy i regulatorzy będą musieli określić zasady eksploatacji takich statków powietrznych, opracować kwestie bezpieczeństwa itp. Jak stwierdzono, uczestnicy projektu już teraz borykają się z tymi problemami.
Technologia przyszłości?
Przypomnijmy, że projekt Cyclone z FPI, Flash-M i IT SB RAS nie jest pierwszym tego typu. Idea cykloletu/cykloptera została zaproponowana na początku ubiegłego wieku. W 1909 roku rosyjski inżynier E.P. Sverchkov zbudował „kołowy ortopter” - samolot z dwoma „kołami łopatkowymi”. Produkt nigdy nie wystartował z powodu nienajdoskonalszej konstrukcji i braku mocy silnika.
W przyszłości nowe cyklolety były wielokrotnie opracowywane i budowane w naszym kraju i za granicą. Jednak nawet najbardziej udane projekty nie wyszły poza testy w locie modeli - wpływ na to miała złożoność koncepcji i niedoskonałość projektów. Ponadto niezwykłe samoloty nie mogły konkurować z już znanymi śmigłowcami.
W ostatnich dziesięcioleciach cyklolety ponownie zostały zapamiętane. Nowoczesne metody naukowe, technologie i materiały umożliwiają badanie i wdrażanie takiej koncepcji na nowym poziomie. W naszym kraju takie prace prowadzone są w ramach projektu Cyclone, który przeszedł już przez etap prototypu i zbliża się do testów pełnowymiarowego pojazdu załogowego/bezzałogowego. To, czy naukowcy i inżynierowie będą w stanie sprostać wszystkim stojącym przed nimi wyzwaniom, okaże się w niedalekiej przyszłości. Pierwszy lot Cyclocaru odbędzie się w przyszłym roku.
informacja