ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОВИНТОВЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЗАВИСАНИЯ И ПОЛЁТА С МАЛЫМИ СКОРОСТЯМИ НА ЛЕТАЮЩИХ МОДЕЛЯХ ДИРИЖАБЛЕЙ С ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ПЕРЕТЯЖЕЛЕНИЯ

© Д.С.Хмель
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2011 г.

Исследовалась стабильность и управляемость летающих моделей дирижаблей на висении, поднимающих при помощи винтов до половины веса конструкции дирижабля, при величине аэростатической подъемной силы близкой к половине веса конструкции аппарата. Устойчивый и управляемый полет обеспечивался на режимах близких к висению при достаточной метацентрической высоте баллона с гелием и обеспечении управляемости аппарата по всем осям. Испытывался дирижабль с двумя поворотными винтами, расположенными ниже центра объема по обоим бортам баллона. Управление по курсу обеспечивал разноповорот винтов. Управление по тангажу обеспечивалось наклоном тяги винтов при расположении винтов выше центра тяжести, а управление по крену обеспечивалось разнотягом винтов. Модель управлялась аналогично вертолету поперечной схемы. Во время поворота винтов в тянущее положение при переходе в горизонтальный полет момент на пикирование возрастает и необходимо наличие подруливающего винта для управления по тангажу. Наличие баллона с гелием стабилизировало модель и упростило пилотирование, однако был сделан вывод о желательности введения в контур управления электронных гироскопов. В результате прогресса в электродвигателях, аккумуляторах и цифровых системах управления нашли широкое распространение многовинтовые вертолеты — квадрокоптеры, тетракоптеры (мультикоптеры) небольшого веса — не более 10 кг. Они способны поддерживать заданное положение в пространстве, балансируя тягой винтов, однако для обеспечения управляемости за счет разности в тяге винтов необходимо обеспечить высокую приемистость и большие запасы по мощности двигателей. В многовинтовых системах используют получившие широкое распространение в авиации пропеллеры малого размера с высокими скоростями вращения, которые приводятся обычно непосредственно от двигателей, хорошо сбалансированы и имеют низкий уровень вибраций, поэтому использование многовинтовых несущих систем представляет большой интерес. Испытания аэростатически разгруженного квадрокоптера продемонстрировали повышение устойчивости и снижение требований к запасам по мощности и приемистости, высокую безопасность при отказе двигателя. Аппарат вел себя стабильнее, чем дирижабль с поворотными винтами. Для улучшения характеристик многовинтовых систем предлагается закрепить винтовую платформу шарнирно по двум горизонтальным осям значительно выше центра тяжести аппарата. В этом случае, наклоняя платформу и изменяя направление тяги, можно создавать необходимые моменты в том или ином направлении, практически не меняя тягу винтов, таким же образом, как при отклонении тюльпана несущего винта у вертолета с использованием автомата перекоса. Использование, таким образом, многовинтовых подъемно-тянущих систем позволит создать летательные аппараты различного типа, в первую очередь многовинтовые вертолеты и дирижабли, поднимающие вес полезного груза на взлете винтами. Использование аэростатического баллона, уравновешивающего большую часть веса конструкции аппарата на висении и создающего в полете всю необходимую для полета подъемную силу, обеспечит высокую дальность, экономичность и обеспечит высокую безопасность полета. Такой аппарат сможет поднимать вес нагрузки и топлива винтами, обладая значительно меньшими размерами по сравнению с аэростатически уравновешенными дирижаблями.