Автолёт

Автолёт

Мы живём в то время, когда легковые автомобили достигли хорошего совершенства и очень нравятся своим владельцам. Спрос на это средство транспорта очень велик, что позволяет хорошо финансировать новые разработки.
У лёгких самолётов на 4-5 человек картина обратная: применение ограничено, спрос мал и как следствие — почти полное отсутствие прогресса. Оставим в стороне потребительские свойства и технические трудности. Рассмотрим эти транспортные средства с точки зрения их экологии. Человек не желает перемещаться медленно. Значит, потребная мощность для транспортного средства с полной массой 1500кг будет более 100кВт. Для самолётов мощность не превысит 400кВт. Поскольку самолёт должен лететь дальше, чем может ехать автомобиль, то его необходимо заправлять топливом, а не электричеством. А значит, на нём останется двигатель внутреннего сгорания ДВС. В этом диапазоне мощностей (100кВт...400кВт) хорошей экономичностью и весовым совершенством может обладать только поршневой двигатель — ПД.
Условия работы ПД на автомобиле плохие. В частности, тёплый воздух с поверхности дороги снижает эффективный КПД. Повышение температуры в камере сгорания способствует увеличению концентрации окислов азота в выхлопных газах.
На самолёте, с набором высоты, картина обратная. До высоты 11 000м эффективный КПД может расти. Росту КПД будет способствовать турбонаддув, который в стратосфере просто необходим. При одинаковой мощности, расход топлива на высоте будет меньше чем у поверхности земли, причём, уменьшаются и вредные выбросы за счёт поддержания оптимальной температуры в камере сгорания.
Сравним теперь аэродинамические недостатки автомобиля и самолёта. Их следствие — это шум. Чем больше вихрей, чем больше их мощность и скорость, тем больше шумит автомобиль или самолёт. Можно без преувеличения сказать, что вся мощность расходуется на образование воздушных вихрей. Поэтому, чем меньше вихрей и чем меньше их скорость, тем экономичней движение транспорта, и тем меньше он шумит.
Основной аэродинамической проблемой автомобиля является его движение на разделе двух сред: воздуха и дороги. Существенно уменьшить вихреобразование между днищем и дорогой нельзя, каким бы гладким это днище не было. Другая неприятность — колёсные ниши, особенно если учесть двойную скорость верхней части шин. Шины шумят ещё и от удара о дорогу.
Общий принцип борьбы с сопротивлением воздуха — это уменьшение поверхности смачивания, но на современных легковых автомобилях этот путь практически исчерпан.
У легкого самолёта на 4-5 человек площадь смачивания будет несколько больше за счёт площади крыльев и оперения. Однако на самолёте можно добиться хорошего обтекания всех поверхностей. Скорость конца лопасти воздушного винта может быть меньше двойной скорости полёта. Значит, такой самолёт может шуметь меньше, чем легковой автомобиль, при одинаковой скорости движения. А если винты заменить компрессорами (реактивным движителем), то маленький самолёт станет совсем тихим. Экономичность самолёта напрямую зависит от Качества К, Весовой отдачи ВО и КПД силовой установки. К=20, ВО=0,6. Таким образом, с применением высокопрочных материалов, прежде всего углеродного волокна, расход топлива на самолёте может быть меньше чем на легковом автомобиле с ДВС.
Но человек живёт на земле, опоясанной дорогами. Аэродромы встречаются не часто. Самолёт неудобен тем, что им нельзя пользоваться как автомобилем. Даже у очень маленьких самолётов размах крыла почти 10 м, а поперечный габарит по правилам дорожного движения— 2,5 м.
Биплан с кабиной на 4-5 человек и очень узкими крыльями, хорда которых не превышает 0,4 м, сможет ездить по дорогам, если его несущие поверхности будут автоматически складываться. Такое транспортное средство можно назвать летающий автомобиль «АВТОЛЁТ (Airvan)».
Его взлётная масса будет равна 2400 кг масса полезного груза 800 кг, при этом дальность полёта не менее 6000 км. Скорость взлёта 150 км/ч, крейсерская у Земли 250 км/ч. Движение по дороге планируется с помощью привода на колёса от вспомогательной силовой установки со скоростью 60 км/ч. Прототип Автолёта построен и успешно испытан автором в 1993 году на аэродроме «Рыбинск южный». Именно хорошие лётные данные, которые показал прототип — биплан «8М», позволяют надеяться на то, что идея Автолёта станет реальностью.
Петр Генрихович полагает, что Автолёт может быть экологически более чистым, чем автомобиль и найдёт спрос в приемлемых объёмах.

Слоганы к Автолёту

Автолёт — новый вид транспортного средства, сочетающего в себе: самолёт, автомобиль, парашют и запасной парашют.
Автолёт — это самолёт для трансконтинентальных перелётов.
Автолёт — это микроавтобус, оборудованный всеми системами безопасности и жизнеобеспечения.
Автолёт — это надёжная парашютная система.
Автолёт похож на вертолёт, но может гораздо больше. Он расширяет возможности человека, делает его свободным в двух средах: в воздухе и на земле.
Если Вы, пролетая над домом своего друга, захотели его навестить, Вам достаточно только нажать кнопку "Парашютный спуск", и Ваш Автолёт спланирует на дорожку перед домом, как парашютист. Кончается топливо? Автолёт может подъехать к любой АЗС, ведь крылья у него складываются, и его габариты не превышают разрешённых для транспортного средства.
Ну, а если надо лететь на другой континент? Взлетайте с аэродрома под вечер! Тогда утром Вы будете над заданной точкой. Кабина трансформируется в спальное помещение, а управление возьмёт на себя автопилот GPS. Комфортно ли отдыхать в Автолёте? Да! Как в высокогорном отеле. Передвигаться быстро — это не цель Автолёта.
Престиж, безопасность и экономичность — вот то, что даёт летающий автомобиль Автолёт.

Чертеж Автолёта с веретенообразной кабиной — в духе самолетов Берта Рутана. Лобовое остекление заменено видеокамерами и мониторами, заодно закрыт вопрос с попаданием гуся в лобовое стекло. Вмятину в кевларо-угольной обшивке гусь сделать может, но не пробьет. Добавлена пилотская дверь для входа со сложенными крыльями. Дверь-санузел может цепляться к левой полукоробке, позволяя пассажиру в инвалидной коляске самостоятельно попасть в кабину. Хвостовые винты для снижения шума заменены компрессорными движителями с приводом от дизеля мощностью 400 кВт и КПД 50%. Шасси нарисовано полностью электрифицированным с приводом от дизель-генератора в носовой части мощностью 40 кВт. Работа вспомогательной силовой установки прогревает крылья и маршевый двигатель во время поездки на аэродром. То есть не нужно дополнительное время для аэродромной подготовки. Стоит отметить, что значительная часть комплектующих выпускается автомобильной промышленностью — это необходимые двигатели, электронное и навигационное оборудование (причем не авиационное, а автомобильное), исполнительные механизмы, силовые электромоторы и электроника к ним. А вот то, что не имеет никаких аналогов, так это шасси, включая колёса, силовые замки и шарниры. Но тут нет ничего фантастического — на современном уровне техники можно подобрать нужные решения.

У любого Человека есть предшественник

У любого изделия есть прототип. У Автолёта — это биплан "8 Марта". Для понимания конструкции Автолёта необходимо знать идеологию биплана.
Крыло биплана (Бипланная Коробка) при всех прочих равных, во столько раз легче крыла моноплана, во сколько расстояние между плоскостями больше расстояния между центрами полок лонжерона моноплана — это сопроматный факт. С учетом ограничения по устойчивости БК (по модулю упругости для углепластика) этот показатель равен 4. У "8 Марта" при удлинении 13,5 — суммарной площади поверхностей 5,6 м2 и размахе 8,7 м масса БК составила 25 кг (при грузоподъёмности 300 кг). Если бы это было монопланное крыло, то прирост массы составил бы 75 кг и "автоматически" из двухместного самолёт превратился бы в одноместный! Но не всё так просто, из-за малой хорды крыльев появился новый вид "нежесткости" — это вращение плоскостей вокруг вертикальной оси. Выход один — замкнутый несущий фюзеляж без вырезов, конструктивно входящий в силовую схему БК (впервые применён в истории авиации). Другими словами БК большого удлинения должна быть широкофюзеляжной. В условиях болтанки визуально БК "8 Марта" была жестче БК "Ан-2" (хотя и на Антонове прогибы БК мало кто замечает, запас прочности тоже равен 10 — отсюда секрет долголетия). БК "8 Марта" одностоечная двухподкосная. Элероны-закрылки расположены на нижнем крыле. Подкосы, стойки и центропланы выполнены из углепластиковых стержней, оформленных на концах проушинами (впервые в мировой технологической практике), благодаря чему стала возможной надёжная сборка БК на болтах и стыковка полукоробок к фюзеляжу. Так что БК "8 Марта" — это шедевр. Всё остальное сделано на хорошем уровне с широким использованием сэндвич панелей.

Весовой расклад - он примечателен

Винтомоторная группа — 70 кг из них пилон 4 кг, два винта диаметром 0,9 м по 0,45 кг, два двигателя РМЗ-640 (20 кВт) по 32,5 кг, управление 0,1 кг
БК — 25 кг.
Шасси — 20 кг.
Кабина — 13 кг.
Хвост — 7 кг из них 2,5 кг стабилизатор и 4,5 кг хвостовая балка с килем.
Нормальная грузоподъёмностью – 165 кг:
Итого вся конструкция – 135 кг.
Понятно, что ВМГ такой же мощности на современном уровне должна иметь массу — 20 кг, а если вместо фанеры на шасси применить углепластик, то и масса шасси не превысит 10 кг. Получается, что масса конструкции (будь у меня эти деньги) могла бы быть 75 кг, добавим к ней полезных механизмов на 25 кг — получится ровно 100 кг. Взлётная масса 300 кг сохраняется, а это значит, что конструкция биплана может поднимать два собственных веса да еще со скрытым весовым резервом в четверть массы конструкции, напомню при 10 кратном конструктивном запасе.

Идеи летающего автомобиля

Именно этот скрытый весовой резерв натолкнул меня на мысль о принципиальной возможности создания "механического транспортного средства" (термин из правил дорожного движения), с оговоренными требованиями, с автоматически складывающимися несущими поверхностями. Конструктивное решение любого узла в изделии определяется не "озарениями и изобретениями", а финансированием, сроками, условиями производства, имеющимися материалами и личным знанием квалификации кадрового состава. И каждая линия на чертеже направлена на одно — сделать узел дешевле (заданные параметры дело само собой разумеющееся). Другими словами, конструировать узел не имея финансирования и так далее, бессмысленно. Инвестор должен понимать: если конструктор уложился в весовой расклад один раз, то какие причины могут быть для не укладывания этим же человеком в свой же расклад во второй раз! При оговоренных условиях этот конструктор сделает то, что обещает. Это его цель жизни!
Экономические перспективы Автолётостроения, как новой отрасли машиностроения
Автолёт является предметом роскоши. Миллионеров становится всё больше и больше — их в мире уже миллионы. Миллионеры будут покупать Автолёты десятками тысяч. По аналогии с созданием автомобильного рынка ясно, что увеличение рыночной стоимости автомобилей достигалось проведением мероприятий, широко освещаемых СМИ. Значит, продать первую партию Автолётов можно только, через выдающееся событие — кругосветный групповой перелёт-автопробег. Который несомненно станет

событием №1 в 21 веке и вполне может создать рыночную стоимость автолёта с нормой прибыли 100%. В дальнейшем, при программе выпуска 50 тыс, ежегодная прибыль составит около €50 миллиардов.

Технические условия создания летающего автомобиля

Для придания этому транспортному средству свойств Автолёта необходимо понять следующее:
Автолёт не может в полной мере обладать свойствами легкового автомобиля, его скорость ограничена возможностями очень сложного убирающегося шасси, удельная прочность которого должна в несколько раз превосходить автомобильное равной грузоподъёмности. Однако учитывая то, что движение по дороге должно происходить в основном в населённых пунктах, скорость 60 км/ч можно признать удовлетворительной.
Автолет должен обладать аэродинамическим качеством не менее 20 и способен поднимать 2 собственных веса, при конструктивном запасе прочности по положительной перегрузке 10. При существующих сегодня конструкционных материалах реализовать складывающееся крыло на этих условиях по схеме моноплана невозможно.
Бипланная коробка большого удлинения на основе углепластиковой композиции (опыт создания и лётных испытаний которой я имею) вполне может решить эту задачу.
При равной площади, удлинении (20) и грузоподъёмности (прочности) в сравнении с крылом моноплана, разработанная мной БК в 4 раза легче и в 5 раз дешевле. Этот замечательный факт позволяет надеяться, что себестоимость Автолёта может остаться равной себестоимости углепластикового моноплана аналогичного класса.
Таким образом, Автолёт по дальности, скорости и экономичности может конкурировать с самолётами, по комфорту с микроавтобусами (высота кабины от пола до потолка 1,9 м, сменный санузел), подарив новое потребительское качество — автоматически складывать крылья и уезжать с аэродрома.