РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ДВИЖИТЕЛЯ ДЛЯ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТА АВТОМАТИЧЕСКОГО АЭРОСТАТА

© П.В.Колесников, Д.В.Колесников, В.Д.Колесников
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2001 г.

«Аэростат с непроницаемой оболочкой мог вечно носиться в воздухе, не требуя никакого расхода сил. Он был подобен лодке или кораблю, носящемуся по воле течений. Если бы нашли средство делать оболочки аэростатов непроницаемыми и дешевыми и умели пользоваться течениями воздуха, то этот способ движения был бы самым экономным в мире», — писал К.Э. Циолковский.

Научилось человечество делать оболочки аэростатов «непроницаемыми и дешевыми», но пользоваться течениями воздуха оказалось труднее, и не потому, что существуют пределы познания, а потому, что, если нет в атмосфере потоков нужного направления, то и искать их бесполезно. Значит ли это, что аэростат обречен быть игрушкой «по воле течений».

Мореплаватели давно решили для себя эту проблему, их паруса позволяют судну двигаться даже со встречно-боковым ветром. Очевидно, аналогичный способ решения проблемы управляемого по направлению полета аэростата должен иметь место, также как и техническое решение для его реализации. Известно, что в стратосфере всегда существуют как стабильные по скорости и направлению для постоянных высот потоки, так и их скоростные градиенты по высотам. Использование этих градиентов представляет интерес для реализации идеи управляемого по направлению полета аэростата с помощью паруса, опускаемого с аэростата в слои атмосферы с большими градиентами скорости ветра. Каким должен быть парус? Каким требованиям удовлетворять? Ответ очевиден. Парус должен быть управляемым - способным изменять вектор тяги и не должен потреблять энергию для функционирования. Из всех возможных вариантов авторами сделан выбор, который удовлетворяет всем перечисленным требованиям - это «активный парус», известный из литературных источников как «ротор Дарье» или ветродвигатель с вертикальной осью вращения. Такой ротор обладает весьма интересным свойством: при свободном вращении (без отбора мощности от вала) реактивная тяга в направлении, нормальном вектору скоростного напора, при соответствующих установочных углах атаки крыльев, вдвое превышает силу лобового сопротивления.

Для изучения параметров работы ротора разработана математическая модель, использование которой позволило выполнить обоснование возможности принудительного изменения направления полета стратосферного аэростата.