當(dāng)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(yùn)輸?shù)奈磥?lái)展示了一些雄心勃勃的概念時(shí)，大多數(shù)展示了多功能飛機(jī)和混合飛機(jī)的電動(dòng)變化，用轉(zhuǎn)子和機(jī)翼等熟悉的部件勾畫出來(lái)。
但俄羅斯工程師完全有另一個(gè)想法。被稱為cyclogiro，cyclorotor，cyclocopter，或者有些人稱之為“ 打蛋器機(jī)翼 ”，這種高空作業(yè)機(jī)器是迄今為止最具異國(guó)情調(diào)和雄心勃勃的愿景中國(guó)風(fēng)格網(wǎng)stylechina.com。
旋翼飛行器由圓柱形旋轉(zhuǎn)翼驅(qū)動(dòng)，每個(gè)翼具有許多小槳或小翼。通過(guò)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(jī)動(dòng)性相結(jié)合。至少在理論上。
俄羅斯表示，它的異國(guó)情調(diào)的飛行器將擊敗西方的任何東西，但是這個(gè)國(guó)家的許多軍隊(duì)自稱是蒸發(fā)器，所以這個(gè)看起來(lái)很瘋狂的裝置真的能飛嗎？
俄羅斯高級(jí)研究基金會(huì)是一個(gè)類似于美國(guó)國(guó)防研究公司DARPA的軍事研究機(jī)構(gòu)，它開(kāi)展了為期一年的項(xiàng)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(jī)提供了最佳的空氣動(dòng)力學(xué)性能，所以現(xiàn)在他們正在構(gòu)建一個(gè) - 而且他們并不孤單。
這個(gè)想法追溯了一個(gè)多世紀(jì)的航空歷史，并在世界各地尋找工程師的第二次生命。
一個(gè)困擾的過(guò)去
第一架旋翼飛機(jī)是由俄羅斯工程師EP Sverchkov于1909年建造的。挑戰(zhàn)是讓機(jī)翼上空氣流。鳥(niǎo)類可以通過(guò)移動(dòng)整個(gè)機(jī)翼來(lái)實(shí)現(xiàn)，旋翼機(jī)也是如此，但機(jī)芯采用圓形圖案，機(jī)械上比上下翻動(dòng)更簡(jiǎn)單。
與在自制飛行器令人興奮的日子里的許多設(shè)計(jì)一樣，它未能起步。20世紀(jì)20年代對(duì)環(huán)形飛行器的其他嘗試也仍然是地球上的，主要是因?yàn)榻ㄔ鞓~安排的困難。
“有一個(gè)大型旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，必須經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，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(shuō)。
當(dāng)在20世紀(jì)30年代實(shí)現(xiàn)升空時(shí)，出現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題：設(shè)計(jì)不穩(wěn)定。一架真正的旋翼飛行器需要當(dāng)時(shí)不存在的自動(dòng)飛行控制裝置，因此飛機(jī)，旋翼飛機(jī)和直升機(jī)飛得很高，因此這些飛機(jī)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(jìn)” - 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(jī)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(chóng)的大小，本尼迪克特說(shuō)，它們效率低得多，因?yàn)樵谶@種規(guī)模下，從空氣中攪動(dòng)空氣比從機(jī)翼上方的流動(dòng)獲得更大的提升，并且旋風(fēng)分離器更好。
小型直升機(jī)肯定是可行的，就像美國(guó)軍隊(duì)最近收購(gòu)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(jī)可以利用不穩(wěn)定的空氣動(dòng)力學(xué)和類似于昆蟲(chóng)翅膀上產(chǎn)生的前沿漩渦”。本尼迪克特說(shuō)。
為了證明這一點(diǎn)，他的團(tuán)隊(duì)在2016年駕駛過(guò)最小的旋風(fēng)直升機(jī)，僅重一盎司。
他說(shuō)，Cyclocopters擁有其他優(yōu)勢(shì)，例如比直升機(jī)更好的機(jī)動(dòng)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(jī)的必備品質(zhì)。它們也比多旋轉(zhuǎn)器安靜得多。他說(shuō)，一旦技術(shù)成熟，環(huán)形直升機(jī)無(wú)人機(jī)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(jī)，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(tuán)隊(duì)在陸軍，海軍和美國(guó)宇航局革命性垂直升降計(jì)劃贊助的項(xiàng)目下獲得了為期五年的資助，以擴(kuò)大旋風(fēng)機(jī)的規(guī)模。他們最近展示了一臺(tái)17磅重的環(huán)形直升機(jī)，正在尋找更大的車輛，但仍存在兩大挑戰(zhàn)。
“要克服的一個(gè)基本問(wèn)題是保持?jǐn)[線轉(zhuǎn)子的重量，因?yàn)橹亓侩S著尺寸的增長(zhǎng)而迅速增長(zhǎng)，”本尼迪克特說(shuō)。“另一個(gè)問(wèn)題是在更大的尺度上設(shè)計(jì)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(qiáng)度的問(wèn)題。他描述了一部由木頭和帆布制成的20世紀(jì)30年代旋翼直升機(jī)的電影，在它達(dá)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?jiàn)W地利初創(chuàng)企業(yè)，在21世紀(jì)初期開(kāi)發(fā)了一種名為D-Dalus的載客旋翼飛行器。IAT21克服了幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題，包括為極低摩擦軸承申請(qǐng)專利，以及使刀片變得輕盈和堅(jiān)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(jī)會(huì)變得司空見(jiàn)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(wèn)題。碳纖維層壓材料有助于減輕重量，但找到合適的發(fā)動(dòng)機(jī)并不容易。
“我們知道理想的發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供出色的重量，但這些發(fā)動(dòng)機(jī)要么過(guò)于昂貴，要么完全由分類防御項(xiàng)目控制，”威爾斯說(shuō)。
與早期的旋風(fēng)器一樣，當(dāng)起飛時(shí)，保持穩(wěn)定幾乎是不可能的。威爾斯說(shuō)：“對(duì)于該飛行器的最初發(fā)射階段，當(dāng)它逃脫地面效應(yīng)時(shí)，對(duì)無(wú)數(shù)推力，陣風(fēng)和反射的響應(yīng)對(duì)飛行控制軟件提出了特殊要求?！?/p>
威利斯說(shuō)，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(lái)處理復(fù)雜的飛行條件。建立這樣一個(gè)系統(tǒng)對(duì)于一家小公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的項(xiàng)目，但對(duì)于任何一家大型航空航天公司來(lái)說(shuō)都是相當(dāng)常規(guī)的?；蛘?，也許是俄羅斯軍方。
高級(jí)研究基金會(huì)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(dòng)機(jī)不僅僅是愛(ài)國(guó)主義。項(xiàng)目經(jīng)理Jan Chibisov堅(jiān)持認(rèn)為設(shè)計(jì)基本上比直升機(jī)或多旋翼飛機(jī)更好。
“如數(shù)學(xué)建模所示，旋翼直升機(jī)在多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)方面優(yōu)于多旋翼，”Chibisov 在一份新聞稿中說(shuō)?！疤貏e是，具有相同的尺寸和起飛質(zhì)量，旋翼直升機(jī)需要更小的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，幾乎是有效載荷質(zhì)量的兩倍。”
“旋轉(zhuǎn)陀螺飛機(jī)的設(shè)計(jì)......可能會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)故障而滑行。我遇難的直升機(jī)似乎都不想這樣做?！?/p>
Chibisov注意到旋翼飛行器沒(méi)有暴露的葉片，這可能會(huì)在雜亂的環(huán)境中造成危險(xiǎn)，因?yàn)槿魏闻c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(gè)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(gè)人曾經(jīng)遇到過(guò)三次不同等級(jí)的直升機(jī)墜毀事故。我們所擁有的環(huán)形陀螺儀設(shè)計(jì)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)滑行。我撞毀的直升機(jī)似乎都不想那樣做?！?/p>
史上最重要的15個(gè)直升機(jī)
俄羅斯環(huán)形直升機(jī)的發(fā)電廠，控制系統(tǒng)和其他組件都已單獨(dú)建造和測(cè)試。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在整合它們并組裝成品車輛。計(jì)劃于2020年進(jìn)行無(wú)人駕駛飛行測(cè)試，并將在稍后階段跟隨實(shí)際乘客進(jìn)行試飛。
能夠在城市環(huán)境中運(yùn)輸部隊(duì)和貨物，在建筑物之間的峽谷中飛行，并且容易應(yīng)對(duì)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(jì)還具有商業(yè)吸引力，追逐著難以捉摸的飛行汽車市場(chǎng)。
旋翼飛行器看起來(lái)很奇怪，但它是一架具有百年歷史和越來(lái)越樂(lè)觀未來(lái)的飛行器。