По примеру Карлсона

Интересно, а могут ли люди летать так же, как это делал Карлсон из известной сказки Астрид Линдгрен? Тогда, между прочим, мы избавились бы не только от лифтов в домах, но и от транспортных пробок на улицах.
Если перевести описание писательницы на технический язык, то мы получим примерно следующее: Карлсон (модель 1955 года) – имплантированный летательный аппарат индивидуального пользования вертолетного типа. Сухой вес 30 кг, снаряженный вес 40 кг, максимальная грузоподъемность 50 кг, тип двигателя поршневой, четырехтактный, использует в качестве топлива сахаристые углеводороды, расход топлива 3 л на полет, максимальная скорость 10 км/ч.
Задачу создания такого сверхлегкого летательного аппарата конструкторы пытаются решить разными способами. Так, еще в 70 е годы прошлого века американские инженеры пытались создать для терпящих бедствие пилотов оригинальное спасательное средство – кресло вертолет. В случае аварии пилот катапультировался вместе со своим креслом. Но вместо традиционного парашютного купола над ним раскрывался вертолетный ротор. Раскрутившись от потока набегающего воздуха, он замедлял падение кресла с пилотом. После этого отваливались боковины кресла, служившие стабилизаторами, затем переводился в рабочее положение и запускался небольшой реактивный двигатель за спиной пилота, и тот мог до посадки улететь километров на восемьдесят, развивая скорость до 200 км/ч.
Как вариант этого устройства рассматривалась и конструкция кресла самолета. После катапультирования стабилизирующий парашют вытягивал из спинки кресла телескопическую балку, на которой размещались раздвижные киль и стабилизатор. После этого опять таки раскрывались раздвижные плоскости крыла. Далее для лучшей обтекаемости спереди надувался обтекатель, а под креслом начинал работать реактивный двигатель. Такая конструкция, по мнению разработчиков, должна была обеспечить полет до посадки километров на двести, что позволяло пилоту выбраться с вражеской территории или, по крайней мере найти такую площадку для приземления, откуда его легко мог забрать спасательный вертолет.
Обе конструкции прошли предварительные летные испытания, но в серию так и не пошли. Уж слишком капризными оказались конструкции. Обычный парашют куда надежнее.
Но дело на том не кончилось.
В декабре 2000 года американский инженер Майкл Мошье уговорил главное научное агентство Пентагона DARPA вложить 5 млн долларов в разработанный им индивидуальный вертолет «SoloTrek».
Масса «Соло трека» – 150 кг, а его высота – 2,5 м. Бензиновый двигатель вращает два пропеллера над головой пилота, который находится в вертикальном положении и маневрирует в воздухе с помощью двух ручек управления.
По замыслу конструктора, аппарат сможет развивать скорость до 130 км/ч, а запаса топлива в его баке должно хватать на 240 км полета. В перспективе Мошир собирается оснастить «Соло трек» навигационным оборудованием и креслом катапультой с парашютом. Он полагает, что основное применение его детище найдет в вооруженных силах, в частности в войсках спецназа, которые смогут с его помощью преодолевать минные поля и другие препятствия.
Уже через год, 18 декабря 2001 года, аппарат прошел первые испытания. Он поднялся на 60 см и парил в воздухе 19 секунд. Инспекторам DARPA этого показалось явно недостаточно, и они прекратили финансирование проекта.
Пытаясь спасти свой аппарат, Мошье выставил первый, экспериментальный вариант машины на интернет аукционе. За неделю цена подскочила с 50 тысяч до 6 млн долларов Но то были виртуальные деньги; на самом же деле никто так не пожелал раскошелиться на дорогую игрушку.
Однако спокойно скончаться «SoloTrek» все таки не дали. В конце 2003 года президенту компании Trek Aerospace, под крылом которой шли работы над аппаратом, удалось уговорить DARPA возобновить финансирование. Весной 2005 года успешно прошли испытания четвертой версии устройства, носящей название «Springtail EFV 4A».
Технические характеристики «Springtail EFV 4A» таковы. Двигатель роторного типа 118 л. с., высота 2.5 м, ширина 2,7 м, ширина базы 1,1 м, длина 1,6 м, вес 167 кг, максимальный полетный вес 320 кг, грузоподъемность 102 кг, запас топлива 40 л, скорость – до 97 км/ч, высота – до 1097 м, дальность – 117 км, длительность полета до 1,5 часов.
На частные заказы компания уже не рассчитывает и предлагает свой агрегат киностудиям и паркам развлечений. Впрочем, военные в качестве заказчиков тоже не исключаются: для них разработана специальная версия – «Springtail XVC 4».
Впрочем, Майкл Мошье и его конструкция – не единственные в своем роде. Немецкому конструктору одиночке Андреасу Петзольдту недавно удалось разработать конструкцию газотурбинного монокоптера, про который эксперты сказали, что именно этот аппарат наиболее близок к тому, чтобы стать подлинно массовым.
Двигатель этого 30 килограммового летательного аппарата ранцевого типа содержит в себе камеру сгорания, сделанную из титана и снабженную 12 инжекторами, впрыскивающими топливо. Поддерживающий работу турбины компрессор вращается со скоростью 1100 оборотов в секунду.
По расчетам изобретателя, одной заправки авиационным топливом хватит монокоптеру примерно на 20 минут свободного полета.
Стендовые испытания модели прошли успешно, однако подниматься на аппарате в воздух пока рановато: у монокоптера недоработаны системы управления и поддержания устойчивости.
Тем временем в поисках более подходящих по размерам и мощности летных устройств конструкторы обратили внимание и на ракеты. Еще в 1965 году в фильме «ThunderbaU» Джеймс Бонд в исполнении Шона Коннери продемонстрировал полет с помощью ракетного ранца. И это был вовсе не киношный трюк – ранец Джеймса Бонда был вполне реальным механизмом. Назывался он Small Rocket Lift Device («маленькое ракетное подъемное устройство»), сокращенно SLRD. Создал его еще в 1958 году инженер компании Bell Aerospace Уэнделл Мур.
В качестве топлива SLRD использовал перекись водорода. В камере сгорания она соединялась с катализатором и, разогреваясь до 700 °С, создавала реактивную струю, которая и поднимала одетого в термозащитный костюм пилота в воздух.
Первым испытателем аппарата был сам Мур. Ему удалось подняться на высоту 4,5 м и маневрировать в течение 16–18 сек. Немного, конечно, но ведь и автомобили начинали не с 1000 километровых пробегов.
В 60 х годах ранец имел большой успех у публики. Его показывали на выставках, снимали в фильмах, с ним устраивали настоящие шоу. Только не покупали, хотя изобретатель просил за свое детище «всего» 150 000 долларов. В итоге последний раз SLRD был продемонстрирован на открытии Олимпийских игр в Лос Анджелесе в 1984 году и после этого сдан в музей Нью Йоркского университета, где хранится и поныне.
В начале 90 х годов американские инженеры Лэрри Стэнли и Бред Баркер создали новую версию ранца Мура – RB 2000 Rocket Belt. Их аппарат мог летать уже 30 секунд и развивал при этом скорость до 160 км/ч.
Однако после первого успешного испытательного полета между конструкторами произошел конфликт. Баркер погрузил ранец в свой автомобиль и увез в неизвестном направлении. А через некоторое время его нашли мертвым. В убийстве заподозрили Стэнли, и ему понадобилось четыре года на то, чтобы доказать свою невиновность, отсудить право и дальше заниматься совершенствованием RB 2000. В апреле 2008 года Стэнли удалось с помощью воссозданного аппарата подняться на высоту 46 м.
Впрочем, на мировую общественность это уже не произвело особого впечатления. Ныне внимание многих приковано к Рэймонду Ли – канадскому изобретателю китайского происхождения, которому удалось осуществить то, перед чем были бессильны создатели ракетных ранцев. Ранец его конструкции весит всего 14 кг, а непрерывно летать на нем можно около двух часов!
Все конструкторы ракетных ранцев попадали в замкнутый круг. С одной стороны, чтобы повысить длительность полета, надо увеличить количество баллонов с топливом. С другой стороны, такая мера увеличивала массу пилота. Под возросший вес требовалось увеличить тягу ракетного двигателя, а соответственно, и расход топлива. В результате длительность полета либо оставалась на прежнем уровне, либо снижалась.
Рэй Ли догадался летать не над землей, а над водой, используя ранец как своего рода водомет. Поскольку вода в 800 раз плотнее воздуха, то и тяга соответственно больше.
День 5 марта 2005 года стал одним из самых счастливых в жизни Рэя. В этот день во Флориде был произведен первый пилотируемый полет на ранце, названном «JetLev» (сокращение от Jet Levitation, «реактивная левитация»).
С тех пор летающий ранец Ли опробовали десятки пилотов, на нем было совершено свыше 200 полетов и в ходе работы над ним было произведено около 100 усовершенствований.
В 2008 году была сконструирована предсерийная демонстрационная модель, а в январе 2009 года дебютировала и серийная модель JetLev Flyer. Ее по лицензии начала выпускать гамбургская фирма MS Watersports, и стоит такой ранец 99 000 евро.
Самая приятная особенность JetLev заключается в том, что научиться летать на нем действительно просто. Самые способные ученики осваивают самостоятельное управление за несколько минут.
Дело в том, что сопла устройства расположены выше центра тяжести пилота, поэтому вертикальное положение пилота устойчиво. Причем шланг и вода внутри него добавляют вес ниже центра тяжести. Но даже если пилот все таки упадет в воду, он легко может снова взлететь без посторонней поддержки.
Первая серийная модель оснащена двигателем мощностью 155 л.с., с помощью которого пилот может развить скорость выше 35 км/ч. Но к выпуску готовится более мощная, 215 сильная модель.
Итак, на сегодняшний день технические данные «аппарата для Карлсона» таковы. Масса ранца: 14 кг. Максимальная тяга: 1900 Н. Скорость – до 35 км/ч. Высота полета – до 8,5 м. Продолжительность полета 1,5–2 часа.
Модель JF 215 с двигателем мощностью 215 л.с. будет иметь максимальную скорость около 70 км/ч. Будущие модели, по мнению Рэя Ли, смогут развивать скорость выше 80 км/ч, подниматься до 15 м, летать до 5 ч., а также перевозить до 450 кг грузов.
Еще одно интересное достижение в области сверхмалых летательных аппаратов связано с человеком ракетой. Так иногда друзья называют 48 летнего швейцарца Ива Росси. Время от времени он поднимается в небо, на высоте около 4 км отделяется от самолета и раскрывает крылья. Но и этого ему мало. В дополнение он включает четыре расположенных под крыльями реактивных двигателя и в течение 4 минут летит как настоящий реактивный самолет.
Он мечтал стать пилотом с раннего детства. В 20 лет Росси поступил в ВВС родной Швейцарии и стал военным летчиком. За годы службы он пилотировал истребители «Hunter» и T«iger F 5», налетал более тысячи часов на «Mirage III» со скоростью, вдвое превышающей скорость звука.
Закончив служить, Росси летал на гражданских «Douglas DC 9» и Boeing 747 компании Swissair. А в свободное время он перепробовал немало экстремальных видов спорта. Ив – опытный парашютист, скайдайвер и скайсерфер, пара– и дельтапланерист. Эффектное шоу он продемонстрировал в фильме «Сверхзвуковой серфер», пролетев верхом на модели сверхзвукового истребителя «Mirage III вместо серфа.
С 1999 года Росси разрабатывал надувное крыло собственной конструкции, которое в 2002 м позволило ему преодолеть 12 км, разделяющие берега Женевского озера. Тогда же спортсмен решил установить на крыло двигатель.
Немецкая компания JetCat, которая производит турбореактивные и газотурбинные двигатели для масштабных радиоуправляемых моделей самолетов и вертолетов, предоставила Росси несколько двигателей для экспериментов.
Первая попытка совершить полет состоялась в марте 2003 года. Однако надувное крыло, которое казалось удобным потому, что России мог расправить его, после того как выпрыгнет из самолета, оказалось недостаточно жестким, чтобы нести на себе реактивные двигатели.
Лишь 24 июня 2004 года пилот достиг успеха. Он выпрыгнул из самолета над швейцарским городком Ивердон на высоте 4000 м и раскрыл крыло с двумя реактивными двигателями. Планируя, он снизился до 2500 м над землей и включил двигатели. На высоте 1600 м он вышел на стабильный горизонтальный полет, развил скорость около 190 км/ч и поддерживал ее в течение четырех минут. Затем Ив сложил крылья, раскрыл парашют и благополучно приземлился.
«Я испытывал абсолютную свободу в трех измерениях, – делился впечатлениями Ив. – Я был птицей!»
Новое крыло с размахом три метра и четыре реактивных двигателя обеспечили аппарату ожидаемую маневренность и стабильность. Полет в швейцарском городе Бексе в ноябре 2006 года длился 5 минут 40 секунд.
В настоящее время Ив Росси работает над постройкой новой модели летательного аппарата. Он собирается взлететь на нем прямо с земли и выполнить несколько фигур высшего пилотажа. Если это ему удастся, возможно, вскоре мы сможем говорить о возникновении нового вида личного транспорта.
Ну а для тех, кто хотел бы больше надеяться на себя, конструкторы предлагают «летающие велосипеды», винт которых приводится во вращение с помощью педалей и ножных мускулов пилота.
Рекорд дальности полета людей птиц, зафиксированный FAI (Federation Aeronauique Internationale), связан с древним мифом. А именно: 23 апреля 1988 года грек Канеллос Канеллопулос повторил маршрут мифического Дедала, перелетев на педальном самолете «Daedalus 88» с Крита на Санторин. Расстояние в 115,11 км он пролетел над волнами со скоростью 20 км/ч на высоте от 2 до 7 м.
«Daedalus 88» вышел из стен Массачусетского технологического института (MIT). Причем создавала его команда из 40 студентов и выпускников института. Коллективный разум оказался не хуже одного таланта (или даже гения) инженера Маккриди. Его самолет, напомним, движимый силами пилота Алиена, впервые в мире пересек пролив Ла Манш менее чем за 3 часа.
Но грек летел еще дольше – 3 часа и 55 минут (без одной секунды) – это пока рекорд продолжительности полета для велосамолетов.
Педальные самолеты строят сейчас в Японии, Германии, Греции, Австралии, Новой Зеландии, Южной Африке, Австрии, Канаде, Сингапуре, Соединенных Штатах и Великобритании. Общее число таких машин – свыше сотни. И каждый год появляются все новые конструкции.