Автор: Содномов Алдар Баторович (17 лет)
Место учебы: ГБПОУ «Авиационный техникум»
Регион: Республика Бурятия г.Улан-Удэ
Руководитель: Павлова Любовь Францевна  ("Авиационный техникум")

Если смысл выпускать и продвигать летающие машины?

Оглавление

1. Введение
2. Цель работы
3. Задачи
4. История
5. Основная часть
6. Заключение

1. Введение

Есть ли польза в изучении нереализованных проектов самолетов XX-XXI века?

Летающий автомобиль - транспортное средство, сочетающее в себе свойства автомобиля и летательного аппарата. Причём, соотношение этих свойств у различных моделей может быть различным. То есть для одних разработок может быть в большей степени справедлива формула: «автомобиль, но летающий». Для других же разработок более верна формула: «летательный аппарат, но ездящий». Понятно, что первые преимущественно лучше ездят, чем летают. Вторые, наоборот, лучше летают, чем ездят. Однако как для тех, так и других важны не только способность летать и перемещаться по земле, но и другие параметры.

2. Цель работы

Показать особенности летательных аппаратов и свойства автомобиля, которые остались загадками в истории человечества.

3. Задачи

1. Изучить и обобщить материалы по истории необычных летательных аппаратов и летающих автомобилей;
2. Проанализировать их особенности и конструкции.

4. История

Идеи объединить самолёт и автомобиль появлялись ещё до Второй мировой войны. Причём встречались как идеи приспособить самолёт под автомобиль, так и наоборот - автомобиль под самолёт, что, например, было предложено в патенте США US2364676, поданном в 1940 году.

В 1946 году дальний родственник изобретателя паровой машины Роберт Фултон (Robert Fulton), известный своим кругосветным мотопробегом и разбогатевший во время второй мировой войны на производстве стрелкового тренажера для зенитчиков, берётся за создание «Летающей амфибии» (Airphibian). Он твёрдо решил, что вместо адаптации автомобиля к небу нужно приспособить к дороге самолёт.

Крылья и секция хвоста этого самолёта снимались, а пропеллер прикладывался к фюзеляжу. Имелся шестицилиндровый двигатель мощностью 150 лошадиных сил, «Амфибия» могла лететь со скоростью 120 миль в час (200 км/ч) и ехать на 50 милях в час (80 км/ч). О преобразовании самолёта в авто и наоборот Фултон говорил, что «домохозяйка может сделать это одна за пять минут».

Airphibian стала первым в мире летающим автомобилем, получившим сертификат Управления гражданской авиации США (Civil Aeronautics Administration) — предшественника FAA (Federal Aviation Administration). Однако, несмотря на очевидный успех летающей машины, Фултон не сумел довести её до массового производства.

В июне 2017 года французский пилот Бруно Веццоли пересек пролив Ла-Манш на летающем автомобиле под названием «Пегас», который был создан предпринимателем Жеромом Дофи.

5. Основная часть

1. Автолет (Россия)

Мы живём в то время, когда легковые автомобили достигли хорошего совершенства и очень нравятся своим владельцам. Спрос на это средство транспорта очень велик, что позволяет хорошо финансировать новые разработки.

У лёгких самолётов на 4-5 человек картина обратная: применение ограничено, спрос мал и как следствие почти полное отсутствие прогресса. Оставим в стороне потребительские свойства и технические трудности. Рассмотрим эти транспортные средства с точки зрения их экологии. Прежде всего, заметим, что на автомобиле и на самолёте нет альтернативы двигателю внутреннего сгорания. Человек не желает перемещаться медленно. Значит, потребная мощность на транспортное средство с полной массой 1500 кг будет более 100 кВт. Для самолётов мощность не превысит 500 кВт. В этом диапазоне мощностей хорошей экономичностью и весовым совершенством может обладать только поршневой двигатель - ПД.

Условия работы ПД на автомобиле плохие. В частности, тёплый воздух с поверхности дороги снижает эффективный КПД. Повышение температуры в камере сгорания способствует увеличению концентрации окислов азота в выхлопных газах.

На самолёте, с набором высоты, картина обратная. До высоты 11000 м эффективный КПД может расти. Росту КПД будет способствовать турбонаддув, который в стратосфере просто необходим. При одинаковой мощности, расход топлива на высоте будет меньше, чем у поверхности земли, причём уменьшаются и вредные выбросы за счёт поддержания оптимальной температуры в камере сгорания.

Сравним теперь аэродинамические недостатки автомобиля и самолёта. Их следствие — это шум. Чем больше вихрей, чем больше их мощность и скорость, тем больше шумит автомобиль или самолёт. Можно без преувеличения сказать, что вся мощность расходуется на образование воздушных вихрей. Поэтому, чем меньше вихрей и чем меньше их скорость, тем экономичней движение транспорта, и тем меньше он шумит.

Основной аэродинамической проблемой автомобиля является его движение на разделе двух сред: воздуха и дороги. Существенно уменьшить вихреобразование между днищем и дорогой нельзя, каким бы гладким это днище не было. Другая неприятность — колёсные ниши, особенно если учесть двойную скорость верхней части шин. Шины шумят ещё и при ударе о дорогу.

Общий принцип борьбы с сопротивлением воздуха — это уменьшение поверхности смачивания, но на современных легковых автомобилях этот путь практически исчерпан.

У легкого самолёта на 4-5 человек площадь смачивания будет несколько больше за счёт площади крыльев и оперения. Однако на самолёте можно добиться хорошего обтекания всех поверхностей. Скорость конца лопасти воздушного винта может быть меньше двойной скорости полёта. Значит, такой самолёт может шуметь меньше, чем легковой автомобиль, при одинаковой скорости движения. Экономичность самолёта напрямую зависит от массы, площади и размаха крыльев. Таким образом, с применением высокопрочных материалов, прежде всего углеродного волокна, расход топлива на самолёте может быть меньше, чем на легковом автомобиле.

Но человек живёт на земле, опоясанной дорогами. Аэродромы встречаются не часто. Самолёт неудобен тем, что им нельзя пользоваться как автомобилем. Даже у очень маленьких самолётов размах крыла почти 10 м, а поперечный габарит для движения по дорогам — 2,5 м.

2. SkyRider X2R

SkyRider X2R является летающим автомобилем , разработанным MACRO Industries, Inc. SkyRider включает в себя жесткие, легкие композиты для уменьшенного веса конструкции, он использует четырех-канальные вентиляторы между правой и левой консолью для создания подъемной силы и поддерживать полет и использует системы управления и бортовые компьютеры для генерации путь перемещения, чтобы добраться до пункта назначения, заданного голосовыми командами.

Несмотря на то, что SkyRider все еще находится на стадии прототипа, стоимость его составляет от 500 000 до 1 млн. долларов США, хотя ожидается, что цена упадет до 50 000 долларов США, если она достигнет массового производства. В начале 2000-х годов MACRO Industries планировала, но не имела оперативного прототипа к 2005 году. В 2010 году MACRO Industries разработала и предложила военизированную версию своего SkyRider для программы DARPA Transformer. Он будет построен до июля 2018 года и будет представлен в Вене.

Общие характеристики

• Длина: 4,3 м (14 футов)
• Ширина: 3,7 м (12 футов)
• Двигатели: 1 @ 520 кВт (700 л.с.)
• Электропривод
• Канальные вентиляторы: 4
• Вместимость человека: 2 @ 90 кг (200 фунтов)
• Грузоподъемность: 140 кг (300 фунтов)
• Емкость топливного бака: 380 л или 83 имп галль или 100 галлонов США
• Диапазон: (50 футов) 1500 км или 920 миль или 800 нм
• Обычный взлетный вал: 500 футов (150 м)
• VTOL снимает рулон: 0 футов (0 м)
• Уровень шума: 40 дБА @ 100 футов (30 м)

Теоретическая производительность

• Скорость круиза: (75 футов) 463 км / ч (288 миль в час)
• Максимальная скорость: 604 км / ч (375 миль / ч)
• Скорость подъема: 4000 футов (1200 м) в минут
• Сервисный потолок: 25 000 футов (7 600 м)

3. VZ-6 (Chrysler, США)

Chrysler VZ-6 был оснащен двумя обращенными вниз пропеллерами, один в передней части, другой за пилотом. Сам пилот расположился в левой части судна, а за ним разместился 500-сильный двигатель. Резиновая «юбка» по внешнему периметру транспорта помогла увеличить подъемную силу пропеллеров. VZ-6 никогда не собирался летать на высотах обычных самолетов, но его крейсерская высота была где-то между 1,5 и 4 метров.

Но некоторых из вас может удивить тот факт, что у Chrysler была непонятная и очень короткая любовь с прототипами военных самолетов. Более того: в 1959 году они даже сделали один. Chrysler VZ-6 «Flying Jeep» был одним из вариантов легкой авиации для военных, который мог бы выполнять функции джипа, но при этом летать через препятствия или на пересеченной местности.

Проект был инициирован в 1956 году, когда армия США объявила заказ на подобный транспорт. Из многих предложений по конструкции, полученных военными, было принято три, и среди них был Chrysler VZ-6. Несколько прототипов «летающего джипа» были созданы в 1958, и начались эксперименты.

Первый полет Chrysler VZ-6 совершил в 1959 году. Результаты оказались не особо многообещающими. Машина весом в 1089 килограмм оказалась слишком тяжелой и маломощной. Были также проблемы со стабилизацией. По сути, во время первого непривязанного полета один из прототипов попросту перевернулся и был поврежден без возможности восстановления. К счастью, пилоту удалось спастись без серьезных травм.

Этот инцидент положил конец программе Chrysler VZ-6 Flying Jeep. В 1960 году все прототипы были списаны.

4. Curtiss-Wright VZ-7

Curtiss-Wright VZ-7 — экспериментальный летательный аппарат вертикального взлета и посадки. Разработан в 1958 году фирмой Curtiss-Wright для оценочных испытаний в интересах армии США. В терминологии того времени данный тип аппаратов обозначался как «летающий джип». Прошел испытания, серийно не строился.

Аппарат представлял собой несущую раму, на которой монтировался турбовинтовой двигатель, четыре несущих винта малого диаметра (по два с каждой стороны), рабочее место пилота, топливный бак, шасси и система управления. Управление осуществлялось дифференциальным изменением шага винтов и рулевой пластиной, расположенной в выхлопной струе двигателя. В 1958—1960 годах два прототипа были испытаны армией США. Несмотря на то, что аппарат оказался хорошо управляемым и простым в пилотировании, его характеристики не устроили заказчика. Проект был закрыт.

Летно-технические характеристики

• •Экипаж: 1
• Длина: 5,18 м
• Ширина: 4,87 м
• Высота: 2,83 м
• Силовая установка: 1 × турбовальный Turbomeca Artouste IIB мощностью 430 л. с.
• Максимальная скорость:51 км/ч
• Практический потолок: 60 м

Проекты будущего

Компания Uber Elevate приступает к реализации смелой идеи по проектированию и разработке авиатакси. К проекту привлекли бывшего инженера НАСА Майкла Мура. В НАСА Мур занимался исследованиями, направленными на создание транспорта с функцией вертикального взлета и посадки. По задумке Uber будут задействованы электрические летательные аппараты, которые смогут взлетать и приземляться по принципу вертолетов. При этом аппараты будут более экологичными и дешевыми в эксплуатации. Уже в скором будущем пассажиры Uber смогут воспарить над дорожными пробками. Однако, прежде чем летающие такси взлетят над городами, нужно тщательно изучить некоторые аспекты: шумовое загрязнение, время автономной работы аккумуляторов и безопасность воздушного движения.

Многообещающие тенденции

Появятся ли в ближайшее время летающие автомобили? Нет сомнений, что число предпринимателей, которые работают в этом направлении, растёт, и они не собираются сдаваться. Многие уже планируют прототипы следующего поколения, которые приблизят научную фантастику к реальной жизни. У них будет питание от аккумуляторной батареи, автопилот и т.п.

Есть и положительные подвижки. Европейские компании Carplane и AeroMobil получили поддержку от Евросоюза. В США Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам (DARPA) хочет создать наземное транспортное средство, которое бы могло преобразовываться в самолёт вертикального взлёта.

Де Рейс считает, что федеральная авиационная служба постепенно меняет свои взгляды. Хотя общественная безопасность ― их главный приоритет, это не единственная задача. «Они переключили своё внимание на внедрение инноваций и думают, как не делать нормативы настолько строгими, что это приведёт к разорению компаний».

Единственный неясный вопрос — есть ли реальный спрос на подобные аппараты. Можно сказать, что в коллективном воображении человечества спрос на них определённо есть, поэтому при приемлемых ценах они станут востребованными.

Летающие автомобили в массовой культуре

Машины, способные летать, — одно из «общих мест» фантастических романов и кинофильмов.

• В финале кинофильма «Фантомас разбушевался» (Франция) главный герой спасается от погони на автомобиле Citroën DS с выдвижными крыльями.
• В кинотрилогии «Назад в будущее» представлен летающий автомобиль DeLorean DMC-12, по совместительству являющийся машиной времени, но после удара молнии теряет эту способность. Также во второй части фильма показан трафик из летающих автомобилей.
• Летающая полицейская машина в фильме "Бегущий по лезвию"
• В фильме «Пятый элемент», действие которого происходит в XXIII веке, весь городской транспорт состоит из летающих машин.
• Как в романе, так и в фильме «Гарри Поттер и Тайная комната» Гарри Поттер и Рон Уизли добираются до школы Хогвартс на волшебной летающей машине марки Ford Anglia.
• В российском фильме «Чёрная молния» главному герою достается летающая Волга ГАЗ-21, работающая на нанотопливе, которое получается при проходе обычного бензина через нанокатализатор.
• В фильме «Такси-2» гоночный автомобиль главного героя Даниэля, способный развивать скорость более 300 км/ч, оснащен выдвижными крыльями, но он может только планировать, набрав достаточную скорость.
• В мультфильме «Облачно, возможны осадки в виде фрикаделек» (2009), главный герой, Флинт Локвуд — непризнанный юный учёный-гений, летит к взбешившейся «пищевой машине» на «Ездолёте-2», который представляет собой автомобиль на реактивной тяге, который, по его словам, «теперь с крыльями».
• В мультфильме «Самолёты» Walt Disney Pictures персонаж Франц/Флигенгаузен — летающий автомобиль из Германии светло-зелёного цвета. Стал первым болельщиком Дасти. Страдает раздвоением личности: Франц — наземный автомобиль, Флигенгаузен — самолёт.
• В боевике с участием Линды Гамильтон и Томми Ли Джонса «Восход чёрной луны» футуристическая сверхскоростная машина с дополнительными реактивными двигателями совершила в конце фильма кратковременный и крайне рискованный «перелёт» между двумя небоскребами-близнецами, вылетев из недостроенного этажа одного небоскрёба и точно попав в окно противоположного.

6. Заключение

Человечество стремилось ввысь на протяжении столетий и тысячелетий, веками люди делали попытки преодолеть земное тяготение. Как и в случае с автомобилями, эффективность летательных аппаратов со временем росла, и конструкторы получали больше возможностей для создания каких-то новых, часто революционных средств передвижения по воздуху. При достаточном финансировании и поддержке со стороны власти имущих удавалось воплотить в жизнь самые необычные проекты. Нередко это были неприспособленные к жизни устройства, которые могли летать лишь на бумаге. Другие все же отрывались от земли, но их производство оказывалось слишком дорогим.

Существовали также иные ограничения, в том числе технического характера.
Это были не самолеты для перевозки большого количества пассажиров или объемных грузов, а индивидуальные средства передвижения, привлекающие своей необычностью и теоретически способные упростить жизнь человеку будущего в его мечтах покорить воздушное пространство.

Считаю, что производство летательных машин станет возможным в ближайшем будущем.

7. Список использованной литературы

1. http://www.epochtimes.ru/letayushhie-avtomobili-transport-budushhego-98982860/
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Curtiss-Wright_VZ-7
3. http://www.automotonews.ru/istoriya-na-kolesah/letayushhij-dzhip-kompanii-chrysler.html
4. https://en.wikipedia.org/wiki/SkyRider_X2R
5. https://pikabu.ru/story/v_vene_predstavlen_pervyiy_letayushchiy_avtomobil_2798140
6. https://naked-science.ru/article/hi-tech/yaponcy-vypustyat-letayushchie

8. Дополнения к работе, фотографии летающих машин

1. В фильме «Такси-2» гоночный автомобиль главного героя Даниэля, способный развивать скорость более 300 км/ч, оснащен выдвижными крыльями, но он может только планировать, набрав достаточную скорость.

2.В российском фильме «Чёрная молния» главному герою достается летающая Волга ГАЗ-21, работающая на нанотопливе, которое получается при проходе обычного бензина через нанокатализатор.

Рисунок

3. Автолет, Россия, СССР

Рисунок

4. SkyRider X2R

Рисунок