No campo da decolagem e pouso verticais de aeronaves, a liderança indiscutível pertence aos helicópteros. No entanto, a busca continua por esquemas alternativos que possam ter perspectivas reais. Em particular, agora os especialistas russos estão estudando o conceito do assim chamado. Cyclolet ou Cyclocopter. Como parte do programa Cyclone, modelos de bancada e um protótipo de aeronave já foram criados e testados, e uma aeronave em tamanho real deve aparecer em um futuro próximo.
Decolagem livre
Em 2017, a Fundação Russa para Estudos Avançados (FPI) lançou a competição Free Takeoff. Sua tarefa era encontrar esquemas alternativos para aeronaves de decolagem vertical / ultracurta que pudessem competir com o helicóptero. Uma das candidaturas ao concurso foi apresentada pela empresa "Flash-M" (Krasnoyarsk), que reuniu representantes do grupo criativo "Arey" e do Instituto de Termofísica do Ramo Siberiano da Academia Russa de Ciências (IT SB RAS)
"Flash-M" surgiu com uma proposta para criar um chamado. cyclolette. Cientistas do IT SB RAS vêm trabalhando neste conceito há muito tempo e realizando pesquisas teóricas e experimentais. Uma grande quantidade de dados foi coletada e uma amostra de bancada de uma propulsão cíclica / hélice cicloidal promissora foi demonstrada. A proposta do Flash-M interessou ao FPI, e foi esta organização que se tornou a vencedora da Decolagem Livre.
Em 2018, o FPI lançou o projeto Cyclone, durante o qual se pretendia continuar a trabalhar no tema das cicloletas, bem como construir e testar os primeiros protótipos. Além disso, no âmbito deste projeto, questões de produção, implementação e operação de equipamentos de tamanho real adequados para uso real estão sendo estudadas.
Em julho de 2020, o "Flash-M" conduziu os primeiros testes de vôo de um veículo aéreo não tripulado experiente. O aparelho pesando 50 kg recebeu quatro hélices cíclicas originais. Suas capacidades de decolagem e pouso vertical, vôo nivelado e manobras foram confirmadas. Além disso, eles demonstraram algumas das capacidades não disponíveis para helicópteros. Pouco tempo depois, outro drone experimental chamado Cyclone 2020 foi mostrado no fórum do Exército 2020.
Planos para o futuro
Em abril deste ano, foi anunciado o início de uma nova etapa das obras. Agora, o objetivo do projeto Cyclone é criar uma aeronave em tamanho real, opcionalmente tripulada, pesando até 2 toneladas e 600 kg de carga útil. Tal "Cyclocar" está previsto para ser testado no próximo ano. A médio prazo, a produção em massa e a introdução dessa tecnologia em vários campos podem começar.
Os desenvolvedores do Cyclone planejam criar uma linha completa de equipamentos baseada em princípios e tecnologias comuns. As cargas com peso de até 20 kg serão transportadas por um UAV "Cyclodron" de 60 kg. Cargas maiores, incl. os passageiros terão que carregar um Cyclocar de 2 toneladas. Em um futuro distante, poderá surgir uma ciclotrilha pesada, que com peso de decolagem de 10 toneladas será capaz de transportar até 4 toneladas de carga.
Presume-se que novos tipos de cicloletes terão aplicação no campo do transporte de cargas e passageiros. Além disso, os militares, equipes de resgate, etc. podem estar interessados neles. Em algumas áreas com requisitos especiais, essa tecnologia pode substituir os helicópteros. Suas vantagens são consideradas menores dimensões e peso, além de maior capacidade de manobra e estabilidade.
Para atender aos pedidos de equipamentos, está prevista a criação de uma nova planta de construção de aeronaves. A entidade de fomento já possui um plano de negócios e constata-se que há investidores prontos para garantir sua execução.
Características técnicas
No âmbito do programa Cyclone, um esquema universal de uma aeronave ciclável está sendo estudado e testado, que será usado em todos os projetos planejados. Este esquema se presta a escalabilidade, como resultado do qual o compacto "Cyclodron" e o pesado "Cyclotrac" serão semelhantes um ao outro.
O esquema proposto prevê a construção de uma aeronave com quatro hélices cíclicas, localizadas aos pares nas laterais da fuselagem aerodinâmica. O projeto propõe o uso mais amplo possível de plásticos e materiais compostos, o que aumentará a perfeição do peso.
Os Cyclelets receberão uma usina híbrida ou totalmente elétrica. Em ambos os casos, a rotação das hélices é fornecida por motores elétricos. Um sistema de controle fly-by-wire com máxima automação está sendo desenvolvido. Ela terá que trabalhar de forma totalmente independente ou seguir os comandos do piloto, descarregando-o.
A principal inovação do projeto é a chamada. motor cíclico. Este dispositivo é um conjunto de cinco lâminas de comprimento limitado, instaladas entre os discos laterais. As lâminas podem girar livremente em torno do eixo longitudinal; um mecanismo especial - semelhante a um swashplate em um helicóptero - define seu passo comum e cíclico.
Quando a hélice gira, as lâminas se movem ao longo de um caminho circular. Em suas partes superior e inferior, o mecanismo de controle os expõe ao ângulo de ataque, o que garante a criação de sustentação. Um princípio semelhante é usado para criar o empuxo horizontal. O uso simultâneo de quatro dessas hélices cria amplas oportunidades para o vôo vertical e horizontal, várias manobras, etc.
O design do motor cíclico pode ser de diferentes tamanhos. Assim, já foi testado no estande um produto com diâmetro e largura de 1,5 m. Um dispositivo de propulsão deste tamanho é destinado a um Ciclocar de 2 toneladas, o que significa que um desses dispositivos gera um empuxo de 500 kg. Pelos cálculos, tal dispositivo será capaz de atingir velocidades de até 250 km / he voar 500 km. O comprimento e a largura do produto estarão ao nível de 6 m.
Benefícios e perspectivas
A principal vantagem do cicloóptero / ciclocóptero em relação ao helicóptero é o tamanho menor das unidades principais. Com os mesmos indicadores de empuxo, a hélice cicloidal acaba sendo muito menor do que a hélice. A hélice do cyclolet está constantemente trabalhando em uma posição; a ausência da necessidade de inclinação permite criar empuxo horizontal sem reduzir o vertical.
Uma aeronave com várias hélices ciclóides é capaz de gerar empuxo em diferentes direções e, por isso, realizar várias manobras, incl. inacessível a um helicóptero. Ao melhorar os sistemas de ajuste do ângulo das pás, é possível expandir os ângulos de inclinação permitidos em vôo. Em particular, graças a isso, um ciclomotor, ao contrário de um helicóptero, é capaz de decolar em superfícies inclinadas e pousar sobre elas.
Os desenvolvedores observam a segurança da aeronave. As hélices ciclóides são fáceis de equipar com proteções. Por exemplo, na exposição "ciclodron" foi usado um dispositivo que consiste em um par de discos com jumpers entre eles. Uma hélice foi colocada dentro deste dispositivo. O Cyclocar nas imagens publicadas é protegido por uma grade. Além disso, o dispositivo não será barulhento: neste aspecto, não deve ser diferente de um carro normal.
No entanto, o esquema original tem certas desvantagens, das quais é muito difícil se livrar. Em primeiro lugar, é a falta de ampla experiência no desenvolvimento, construção e operação de tais equipamentos. A pesquisa e o desenvolvimento de novas soluções levarão muito tempo, e só depois disso as cicloletas poderão contar com qualquer lugar no transporte de cargas. Os helicópteros, ao contrário, já são bem estudados e dominados, o que até certo ponto simplifica o desenvolvimento e a operação.
O problema da experiência é agravado pelo fato de que um cyclolet é tecnicamente mais complexo do que um helicóptero. Assim, no esquema de "Flash-M" e IT SB RAS, quatro hélices originais são usadas de uma vez. Cada um deles não se distingue pela simplicidade, e seu uso combinado leva à necessidade de resolver novos problemas de engenharia no campo da fonte de alimentação e drives, aerodinâmica, controle, etc.
O ciclone de médio porte do programa Cyclone é considerado um modelo de massa capaz de assumir o papel de um “táxi aéreo” no futuro. Um novo desafio segue a partir disso: desenvolvedores e reguladores terão que determinar as regras para a operação de tais aeronaves, resolver questões de segurança, etc. Os participantes do projeto já estão tratando dessas questões.
Tecnologia para o futuro?
É importante lembrar que o projeto Cyclone da FPI, Flash-M e IT SB RAS não é o primeiro desse tipo. A ideia de um ciclóptero / ciclóptero foi proposta no início do século passado. Em 1909, o engenheiro russo E. P. Sverchkov construiu um "ortóptero com rodas" - uma aeronave com duas "rodas de pás". O produto não decolou devido ao design não muito perfeito e por falta de potência do motor.
No futuro, novos cicloletes foram repetidamente desenvolvidos e construídos em nosso país e no exterior. Porém, mesmo os projetos mais bem-sucedidos não passaram dos testes de vôo dos modelos - a complexidade do conceito e a imperfeição dos designs afetados. Além disso, aeronaves incomuns não podiam competir com os já familiares helicópteros.
Nas últimas décadas, o ciclismo voltou a ser lembrado. Métodos científicos modernos, tecnologias e materiais tornam possível estudar e implementar tal conceito em um novo nível. Em nosso país, esse trabalho está sendo realizado no âmbito do projeto Cyclone, que já passou pela fase de mock-up e se aproxima da fase de teste de um veículo tripulado / não tripulado de grande porte. Se os cientistas e engenheiros serão capazes de lidar com todos os desafios à frente ficará claro em um futuro próximo. O primeiro vôo do Cyclocar acontecerá no próximo ano.
