Вакуумный самолёт использует гравитацию вместо топлива

Дирижабли могут поднимать большие грузы без усилий, но для движения по горизонтали им нужны двигатели. Планеры — напротив, совершают длинные безмоторные рейсы, но для начального подъёма на высоту им нужна энергия. Что будет, если скрестить два типа аппаратов?

Американская корпорация Hunt Aviation проектирует новый тип самолёта, который, по мнению главного автора идеи, инженера Роберта Ханта (Robert Hunt), сможет преодолевать огромные расстояния без использования какого-либо топлива.

Называется аппарат Gravity Plane или даже более устрашающе — Gravity-powered aircraft, однако ни о какой антигравитации в проекте речи не идёт.

 

 

Это гибрид аэростата с планером, принцип действия которого напоминает колдовство — законов сохранения, вроде, машина не нарушает, однако летит без использования топлива.

Итак, перед нами двухкорпусный аэростат-катамаран, с большими крыльями изменяемой стреловидности.

В начале полёта средняя плотность машины меньше плотности воздуха. Гелий в баллонах поднимает аппарат в воздух.

Кстати, забавный факт — инженер предполагает, что ещё лучших результатов его детище достигнет используя для подъёма не гелий, а вакуум.

В надстройке, расположенной в средней части корпуса – ветряные установки, которые могут запасать энергию при планировании вниз и, напротив, создавать реактивную тяги при наборе высоты (иллюстрация с сайта gizmo.com.au).

Забавно, потому, что давно над идеей вакуумного дирижабля бьются горячие головы, но разбиваются о тот факт, что необходимая в таком случае прочная (читай — тяжёлая) оболочка съест весь выигрыш в архимедовой силе, который, вообще-то, по сравнению с гелием совсем невелик.

Хант же считает, что с современными материалами (типа углеродных композитов) он сможет обеспечить должную прочность оболочки при низкой массе.

Оставим на его совести такие расчёты и вернёмся к более правдоподобному варианту с гелием.

В Gravity Plane применено новшество, кардинально отличающее аппарат от обычных дирижаблей.

Когда машина с грузом и пассажирами набрала желаемую высоту, с ней происходит превращение — компрессоры начинают закачивать атмосферный воздух в промежуток между корпусами "катамарана" и находящимися внутри них гибкими гелиевыми баллонами.

Баллоны сжимаются, плотность гелия возрастает, а общий вес машины ещё и дополняется весом принятого воздуха — всё как у субмарины, которая для спуска закачивает в промежуток между прочным и внешним корпусом забортную воду.

Добавим, в случае с вакуумным вариантом — воздух просто впускается внутрь корпуса, а в последующих циклах будет откачиваться насосами. Реализация такой идеи сомнительна, но сейчас не это главное.

Так или иначе, самолёт становится тяжелее воздуха и начинает падать. Тут-то вступают в действие крылья — машина работает как планер, превращая падение в скольжение и горизонтальное движение.

Ветряк, который Хант намерен применить в своей машине. На горизонтальном диске установлены "ставни", которые открываются, когда их толкает поток воздуха и закрываются на противоположной стороне диска, когда они идут против потока (фото с сайта fuellessflight.com).

При этом встроенные в корпус ветряки (оригинальная конструкция, опять-таки, Ханта; с вертикальными осями вращения) ещё и запасают энергию. Опять-таки, в виде сжатого воздуха, хранящегося в отдельных баллонах.

Она позднее будет использована для ускорения движения по горизонтали, или облегчения подъёма.

Ветряки эти — обратимые. Когда нужно, они превращаются в воздушные винты. А в качестве двигателей Хант задумал применить также обратимые машины — компрессоры и пневмодвигатели в одном лице.

Итак, наш планер набрал высокую скорость и перешёл в горизонтальный полёт. Вскоре его кинетическая энергия иссякает. Тогда насосы откачивают воздух из полости, прилегающей к гелиевым баллонам.

Гелиевые "мешки" снова расправляются. Планер превращается в аэростат — набирает высоту, чтобы начать цикл заново.

Когда гравитационный самолёт полетит, авторы проекта не сообщают, но говорят о скорых испытаниях отдельных узлов на маленьких прототипах и моделях.

Невооружённым глазом в проекте видны слабые места.

Гелиевые мешки надуваются и сжимаются внутри жёстких сигарообразных корпусов, которые, поскольку имеют внушительные размеры (это же всё же аэростат), обладают заметным сопротивлением воздуху.

Сей факт не может сказаться на аэродинамическом качестве аппарата, как бы ни совершенны были его крылья. И изменение угла стреловидности в зависимости от режима полёта — не сильно поможет.

Баллоны с гелием сжаты, крылья сложены и камнем вниз (иллюстрация с сайта gizmo.com.au).

А ведь именно высокое аэродинамическое качество помогает обычным планерам совершать удивительные рейсы.

Так мировой рекорд для планирования по свободному маршруту составляет 2,1745 тысячи километров.

Он установлен на германском двухместном планере Schempp-Hirth Nimbus 4 DM в 2003 году в Аргентине немцем Клаусом Олманом (Klaus Ohlmann) и французом Хёрвом Лефранком (Herve Lefranc).

Аэродинамическое качество этого планера равно 60, что едва ли не лучший показатель среди всех крылатых машин мира.

Кстати, если вы разделите две тысячи километров на 60, то получите нереальную начальную высоту для старта, но тут нужно учесть — планер летит по "пилообразной" траектории, периодически восполняя потерю высоты за счёт подъёма в восходящих потоках воздуха, существующих над нагретыми участками суши, под кучевыми облаками или вблизи горных склонов.

Кроме сомнений в аэродинамике революционного гибрида от Hunt Aviation, нужно заметить, что одновременное использование планирующих свойств машины и зарядка воздушных аккумуляторов компрессорами, приводимыми в движение ветряками, работающими, в свою очередь, от набегающего потока — явно противоречат друг другу.

Вообще, баланс энергии (набор необходимой скорости и затраты на приводы воздушных насосов и так далее) — тот ещё вопрос.

И всё же ход мыслей господина Ханта заслуживает внимания. Вспомним, кстати, что идея совмещения в одной машине аэростатических принципов поддержки и подъёмной силы крыльев — далеко не нова.

Но никто, кажется, ещё не придумывал использовать эти силы в одном аппарате не параллельно, а последовательно.

Сможет ли гравитационный самолёт опрокинуть традиционные представления об авиации и стать символом второго столетия моторных полётов, как заявляют создатели этого гибрида? Едва ли.

Вот как экзотический аппарат со специфическими сферами применения, типа патрулирования лесных массивов или развлекательных рейсов… Возможно, из затеи американской компании и выйдет толк.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru