當像波音和空中客車公司這樣的航空航天巨頭為城市空中運輸?shù)奈磥碚故玖艘恍┬坌牟母拍顣r，大多數(shù)展示了多功能飛機和混合飛機的電動變化，用轉(zhuǎn)子和機翼等熟悉的部件勾畫出來。
但俄羅斯工程師完全有另一個想法。被稱為cyclogiro，cyclorotor，cyclocopter，或者有些人稱之為“ 打蛋器機翼 ”，這種高空作業(yè)機器是迄今為止最具異國情調(diào)和雄心勃勃的愿景中國風(fēng)格網(wǎng)stylechina.com。
旋翼飛行器由圓柱形旋轉(zhuǎn)翼驅(qū)動，每個翼具有許多小槳或小翼。通過改變小翼的角度可以快速改變推力方向。旋翼飛行器將垂直起飛和著陸與高效的前飛和良好的機動性相結(jié)合。至少在理論上。
俄羅斯表示，它的異國情調(diào)的飛行器將擊敗西方的任何東西，但是這個國家的許多軍隊自稱是蒸發(fā)器，所以這個看起來很瘋狂的裝置真的能飛嗎？
俄羅斯高級研究基金會是一個類似于美國國防研究公司DARPA的軍事研究機構(gòu)，它開展了為期一年的項目，旨在尋找包括乘客在內(nèi)的220至2,200磅的最佳配置。他們得出結(jié)論，旋翼直升機提供了最佳的空氣動力學(xué)性能，所以現(xiàn)在他們正在構(gòu)建一個 - 而且他們并不孤單。
這個想法追溯了一個多世紀的航空歷史，并在世界各地尋找工程師的第二次生命。
一個困擾的過去
第一架旋翼飛機是由俄羅斯工程師EP Sverchkov于1909年建造的。挑戰(zhàn)是讓機翼上空氣流。鳥類可以通過移動整個機翼來實現(xiàn)，旋翼機也是如此，但機芯采用圓形圖案，機械上比上下翻動更簡單。
與在自制飛行器令人興奮的日子里的許多設(shè)計一樣，它未能起步。20世紀20年代對環(huán)形飛行器的其他嘗試也仍然是地球上的，主要是因為建造槳葉安排的困難。
“有一個大型旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，必須經(jīng)過精心設(shè)計，足以承受大型離心載荷，并且足夠輕，可用于飛行器，” 德克薩斯A＆M 航空航天工程師Moble Benedict說。
當在20世紀30年代實現(xiàn)升空時，出現(xiàn)了另一個問題：設(shè)計不穩(wěn)定。一架真正的旋翼飛行器需要當時不存在的自動飛行控制裝置，因此飛機，旋翼飛機和直升機飛得很高，因此這些飛機仍然停留在繪圖板上。然而到了2000年代，本尼迪克特和他的同事們正在重新審視“擺線推進” - 不適用于載人飛行器，而是用于規(guī)模小得多的東西。
直升機的轉(zhuǎn)子葉片可以很好地提升大到足以攜帶人類的東西。但是如果你要將它們縮小到昆蟲的大小，本尼迪克特說，它們效率低得多，因為在這種規(guī)模下，從空氣中攪動空氣比從機翼上方的流動獲得更大的提升，并且旋風(fēng)分離器更好。
小型直升機肯定是可行的，就像美國軍隊最近收購的手掌大小的PD-100黑色大黃蜂一樣，但“在小范圍內(nèi)，旋風(fēng)機可以利用不穩(wěn)定的空氣動力學(xué)和類似于昆蟲翅膀上產(chǎn)生的前沿漩渦”。本尼迪克特說。
為了證明這一點，他的團隊在2016年駕駛過最小的旋風(fēng)直升機，僅重一盎司。
他說，Cyclocopters擁有其他優(yōu)勢，例如比直升機更好的機動性和更好的陣風(fēng)處理能力，這是受風(fēng)力沖擊的微型飛機的必備品質(zhì)。它們也比多旋轉(zhuǎn)器安靜得多。他說，一旦技術(shù)成熟，環(huán)形直升機無人機可能比他們的表兄弟更快，更靈活，更隱蔽。
17磅。旋翼式原型機，29克的微型飛行器就在它旁邊。
德克薩斯A＆M大學(xué)
它們也可能在更大的范圍內(nèi)工作。本尼迪克特的團隊在陸軍，海軍和美國宇航局革命性垂直升降計劃贊助的項目下獲得了為期五年的資助，以擴大旋風(fēng)機的規(guī)模。他們最近展示了一臺17磅重的環(huán)形直升機，正在尋找更大的車輛，但仍存在兩大挑戰(zhàn)。
“要克服的一個基本問題是保持擺線轉(zhuǎn)子的重量，因為重量隨著尺寸的增長而迅速增長，”本尼迪克特說?！傲硪粋€問題是在更大的尺度上設(shè)計具有高彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度 - 重量比的葉片?！?/p>
大衛(wèi)威爾斯非常清楚物質(zhì)強度的問題。他描述了一部由木頭和帆布制成的20世紀30年代旋翼直升機的電影，在它達到起飛速度之前將其自身碎成碎片。然而，現(xiàn)代碳纖維層壓板提供了解決方案
Wills是IAT21的首席執(zhí)行官，IAT21是一家奧地利初創(chuàng)企業(yè)，在21世紀初期開發(fā)了一種名為D-Dalus的載客旋翼飛行器。IAT21克服了幾個技術(shù)問題，包括為極低摩擦軸承申請專利，以及使刀片變得輕盈和堅固的制造技術(shù)。Wills已從IAT21退休，不再為該公司發(fā)言，但他相信有一天乘客環(huán)球直升機會變得司空見慣 - 如果他們可以得到一些投資關(guān)注。
推力重量比和飛行控制是D-Dalus的主要問題。碳纖維層壓材料有助于減輕重量，但找到合適的發(fā)動機并不容易。
“我們知道理想的發(fā)動機可以提供出色的重量，但這些發(fā)動機要么過于昂貴，要么完全由分類防御項目控制，”威爾斯說。
與早期的旋風(fēng)器一樣，當起飛時，保持穩(wěn)定幾乎是不可能的。威爾斯說：“對于該飛行器的最初發(fā)射階段，當它逃脫地面效應(yīng)時，對無數(shù)推力，陣風(fēng)和反射的響應(yīng)對飛行控制軟件提出了特殊要求?！?/p>
威利斯說，現(xiàn)代版本可以在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)周圍建立飛行控制，可以訓(xùn)練它來處理復(fù)雜的飛行條件。建立這樣一個系統(tǒng)對于一家小公司來說是一個很大的項目，但對于任何一家大型航空航天公司來說都是相當常規(guī)的。或者，也許是俄羅斯軍方。
高級研究基金會很自豪能夠追隨俄羅斯先驅(qū)斯維奇科夫的腳步 - 但他們的動機不僅僅是愛國主義。項目經(jīng)理Jan Chibisov堅持認為設(shè)計基本上比直升機或多旋翼飛機更好。
“如數(shù)學(xué)建模所示，旋翼直升機在多個關(guān)鍵參數(shù)方面優(yōu)于多旋翼，”Chibisov 在一份新聞稿中說?！疤貏e是，具有相同的尺寸和起飛質(zhì)量，旋翼直升機需要更小的發(fā)動機功率，幾乎是有效載荷質(zhì)量的兩倍。”
“旋轉(zhuǎn)陀螺飛機的設(shè)計......可能會因發(fā)動機故障而滑行。我遇難的直升機似乎都不想這樣做?！?/p>
Chibisov注意到旋翼飛行器沒有暴露的葉片，這可能會在雜亂的環(huán)境中造成危險，因為任何與電源線或其他障礙物的接觸都可能是災(zāi)難性的。
遺囑表示同意，并指出了另一個希望從這種類型的車輛獲得更好安全性的理由：“在我的軍事生涯中，我個人曾經(jīng)遇到過三次不同等級的直升機墜毀事故。我們所擁有的環(huán)形陀螺儀設(shè)計可以在發(fā)動機故障時滑行。我撞毀的直升機似乎都不想那樣做。“
史上最重要的15個直升機
俄羅斯環(huán)形直升機的發(fā)電廠，控制系統(tǒng)和其他組件都已單獨建造和測試。該團隊現(xiàn)在正在整合它們并組裝成品車輛。計劃于2020年進行無人駕駛飛行測試，并將在稍后階段跟隨實際乘客進行試飛。
能夠在城市環(huán)境中運輸部隊和貨物，在建筑物之間的峽谷中飛行，并且容易應(yīng)對陣風(fēng)條件的小型靈活飛行器具有明顯的吸引力。該設(shè)計還具有商業(yè)吸引力，追逐著難以捉摸的飛行汽車市場。
旋翼飛行器看起來很奇怪，但它是一架具有百年歷史和越來越樂觀未來的飛行器。