РОТОПТЕР

Владимир Савов

О чем эта страница?

- новая классификация крылатых летательных аппаратов         - новая концепция несущего винта                                                   - новое изобретение: авторотирующее машущее крыло

Классификация крилатых летательнъх аппаратов

по характеру движения крыла в горизонтальном полете

Ротоптер является летательным аппаратом, объединяющим преимущества ( и недостатки) авторотирующего несущего винта и машущего крыла орнитоптера. Ниже представлена концепция ротоптера так, как она была опубликована в статье: V. Savov, Rotopter, Ornitopter Society Newsletter, spring issue, USA, 1999.

ИСТОРИЯ

В 1995 году я читал лекции по аэродинамике курсантам-вертолетчикам. Объясняя явление авторотации, я использовал одну из игрушек моей дочери √ вертушку из бумажного квадратика, прикрепленную иголкой к палочке. При определенных условиях, махая палочкой вниз-вверх, возможно заставить вертушку крутиться только в одном направлении, что не является тривиальным результатом и очень хорошо иллюстрирует сущность авторотации. И тогда меня осенило, что тот же эффект можно достичь не возвратно-поступательным движением всего винта, а машущим движением лопастей винта. Была сделана лабораторная модель для проверки работоспособности идеи и тут же было выковано имя этой концепции. Выбор имени был очевиден: ротоптер ( от ⌠ротор■ и ⌠орнитоптер■).

УСТРОЙСТВО

Основная идея Ротоптера проста: заменить поступательное движение машущего крыла круговым вокруг вертикальной оси.

Несущий винт ротоптера состоит из шатунно-кривошипного механизма - 1,2; ползуна  (оси) -3; фланцевой втулки - 4; подшипников - 5,8; рычажного механизма - 6,7,9; осевого шарнира - 10; лопасти - 11. Кривошипно-шатунный механизм приводит ползун в возвратно-поступательное движение, которое рычажным механизмом трансформируется в машущее движение лопасти. Лопасти, подобно крыльям орнитоптера (птиц, насекомых) создают подъемную силу и тягу. Под действием тяги лопасти авторотируют вокруг оси винта ротоптера. Винт ротоптера управляется автоматом перекоса.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Ожидается,что ротоптер будет иметь некоторые преимущества по сравнению с несущим винтом вертолета и крылом орнитоптера:

• у ротоптера нет реактивного момента (в отличии от винта вертолета);

• скоростные треугольники во всех сечениях лопасти геометрически подобны, следовательно,нет необходимости закручивать разные сечения лопасти на разные углы установки в течении взмаха (в отличии от крыла орнитоптера). Это существенно упрощает управление угла установки сечений лопасти;

• благодаря нестационарному обтеканию, возможно,индуктивные потери будут ниже, чем у несущего винта вертолета.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Эксперименты с лабораторной моделью показали, что концепция ротоптера работоспособна,т.е. лопасти крутятся и создают подъемную силу. Также было установлено, что коэффициент полезного действия ротоптера в крайней степени чуствителен к закону изменения угла установки лопасти в течении взмаха. На настоящем этапе, достигнутый (в рукопашном бою) коэффициент полезного действия ротоптера более чем в два раза меньше,чем к.п.д. конвенционального несущего винта. Есть основания надеяться, что если будет разработана численная модель обтекания лопасти ротоптера и движение лопасти будет оптимизировано, к.п.д. ротоптера приблизится, а возможно и превысит к.п.д. несущего винта вертолета.

НЕДОСТАТКИ И ПРОБЛЕМЫ

На данной стадии разработки концепции ротоптера основной является проблема управления угла установки лопасти. Уже сейчас можно предвидеть, что на следующих этапах появятся и другие трудности:

• гораздо более неблагоприятное распределение нагрузки по длине лопасти по сравнению с лопастью вертолета;

• большие кориолиссовые ускорения в плоскости ротации;

• аеродинамика лопасти при наклонном обтекании ротоптера;

• управление величины и направления подъемной сили.

ПЕРСПЕКТИВЫ

Пока неясно где окажется удачно использовать концепцию ротоптера. Возможно  в области проектирования Малоразмерных Летательных Аппаратов (Micro Air Vehicles) для разведывательных целях. Насколько я знаю, концепция ротоптера новая. Моя аеродинамическая интуиция подсказывает мне, что кроме новизной, ротоптер обладает и определенным техническим потенциалом. С другой стороны, на пути разработки этой идеи есть множество препятствий и каждое из них может помешать превращению лабораторной установки в полноразмерный летательный аппарат. Я вознамереваюсь установить, какое именно.

Прогресс в развитии идеи ротоптера най-более полно отражается на странице

www.geocities.com/capecanaveral/runway/7551

Если концепция Ротоптера Вас заинтересовала, пожалуйста, свяжитесь с Владимиром Савовым:vsavov@af-acad.bg

Видеозапись (AVI) ротоптера.