Programa de desarrollo del ciclo ciclónico. Nueva implementación de una vieja idea
La apariencia propuesta de la aeronave "Cyclocar"
En el campo de los aviones de despegue y aterrizaje verticales, el liderazgo indiscutible pertenece a los helicópteros. Sin embargo, continúa la búsqueda de esquemas alternativos que puedan tener perspectivas reales. En particular, en este momento los especialistas rusos están estudiando el concepto de los llamados. ciclolet o ciclocóptero. Como parte del programa Cyclone, ya se han creado y probado modelos de banco y un prototipo de avión, y se espera que aparezca un avión de tamaño completo en un futuro próximo.
"Despegue libre"
En 2017, la Fundación Rusa de Estudios Avanzados (FPI) lanzó la competencia Free Takeoff. Su tarea consistía en encontrar esquemas alternativos para aviones de despegue vertical / ultracorto que pudieran competir con el helicóptero. Una de las solicitudes para el concurso fue presentada por la empresa "Flash-M" (Krasnoyarsk), que unió a representantes del grupo creativo "Arey" y el Instituto de Termofísica de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia (IT SB RAS ).
"Flash-M" se le ocurrió una propuesta para crear un llamado. ciclolette. Los científicos de IT SB RAS llevan mucho tiempo trabajando en este concepto y realizando investigaciones teóricas y experimentales. Se recopiló una gran cantidad de datos y se demostró una muestra de banco de una propulsión cíclica / hélice cicloidal prometedora. La propuesta de Flash-M interesó a FPI, y fue esta organización la que se convirtió en la ganadora del Free Takeoff.
En 2018, FPI lanzó el proyecto Cyclone, durante el cual se planeó continuar trabajando en el tema de la ciclolette, así como construir y probar los primeros prototipos. Además, en el marco de este proyecto, se están estudiando cuestiones de una mayor producción, implementación y operación de equipos de tamaño completo adecuados para uso real.
Pruebas de banco del motor cíclico
En julio de 2020, Flash-M realizó las primeras pruebas de vuelo de un avión experimental zumbido-ciclolet. El dispositivo que pesaba 50 kg recibió cuatro motores cíclicos originales. Se confirmó su capacidad para despegue y aterrizaje vertical, vuelo nivelado y maniobras. Además, demostraron algunas capacidades que no están disponibles para los helicópteros. Poco después, se mostró otro dron experimental llamado Cyclone-2020 en el foro Army-2020.
Planes para el futuro
En abril de este año se anunció el inicio de una nueva etapa de trabajo. Ahora, el objetivo del proyecto Cyclone es crear un avión de tamaño completo, opcionalmente tripulado, que pese hasta 2 toneladas con una carga útil de 600 kg. Está previsto que dicho "Cyclocar" se someta a prueba el próximo año. A mediano plazo, puede comenzar la producción en masa y la introducción de dicho equipo en varios campos.
Los desarrolladores de Cyclone planean crear una línea completa de equipos basados en principios y tecnologías generales. Las cargas que pesen hasta 20 kg serán asumidas por un UAV Cyclodron de 60 kg. Cargas más grandes, incl. pasajeros, deberán llevar un Cyclocar de 2 toneladas. En un futuro lejano, puede aparecer un Cyclotruck pesado que, con un peso de despegue de 10 toneladas, puede transportar hasta 4 toneladas de carga.
Se supone que nuevos tipos de ciclolets encontrarán aplicación en el campo del transporte de carga y pasajeros. Además, los militares, rescatistas, etc. pueden estar interesados en ellos. En algunas áreas con requisitos especiales, dicha tecnología puede reemplazar a los helicópteros. Sus ventajas se consideran menores dimensiones y peso, así como mayor maniobrabilidad y estabilidad.
Un UAV experimentado despega desde una plataforma inclinada
Para cumplir con los pedidos de equipos, está previsto crear una nueva planta de construcción de aviones. La organización de desarrollo ya cuenta con un plan de negocios y se informa que hay inversionistas que están listos para asegurar su implementación.
rasgos técnicos
En el marco del programa Cyclone, se está estudiando y probando un esquema universal de una aeronave ciclista, que luego se utilizará en todos los proyectos planificados. Este esquema se presta a la escalabilidad, como resultado de lo cual el compacto "Cyclodron" y el pesado "Cyclotrac" serán similares entre sí.
El esquema propuesto prevé la construcción de un avión con cuatro hélices cíclicas, ubicadas en pares a los lados del fuselaje aerodinámico. El diseño propone el uso más amplio posible de plásticos y materiales compuestos, lo que aumentará la perfección del peso.
Los Cyclelets recibirán una planta de energía híbrida o totalmente eléctrica. En ambos casos, la rotación de los motores es proporcionada por motores eléctricos. Se está desarrollando un sistema de control fly-by-wire con máxima automatización. Tendrá que trabajar de forma totalmente independiente o seguir las órdenes del piloto, descargándolo.
La principal innovación del proyecto es la denominada. motor cíclico. Este dispositivo es un conjunto de cinco hojas de longitud limitada, instaladas entre los discos laterales. Las palas tienen la capacidad de girar libremente alrededor del eje longitudinal; un mecanismo especial, similar al plato cíclico de un helicóptero, establece su paso común y cíclico.
Cuando la hélice gira, las palas se mueven a lo largo de una trayectoria circular. En sus partes superior e inferior, el mecanismo de control las expone al ángulo de ataque, lo que asegura la creación de sustentación. Se utiliza un principio similar para crear un empuje horizontal. El uso simultáneo de cuatro de tales hélices crea amplias oportunidades para el vuelo vertical y horizontal, varias maniobras, etc.
El diseño del motor cíclico puede ser de diferentes tamaños. Así, ya se ha probado en el stand un producto con un diámetro y ancho de 1,5 m. Un dispositivo de propulsión de este tamaño está destinado a un Cyclocar de 2 toneladas, lo que significa que uno de estos dispositivos genera un empuje de 500 kg. Según los cálculos, dicho dispositivo podrá alcanzar velocidades de hasta 250 km / hy volar 500 km. El largo y ancho del producto estará al nivel de 6 m.
Beneficios y perspectivas
La principal ventaja del cicloóptero / ciclocóptero sobre el helicóptero es el tamaño más pequeño de las unidades clave. Con los mismos indicadores de empuje, la hélice cicloidal resulta ser mucho más pequeña que la hélice. La hélice del ciclolet trabaja constantemente en una posición; la ausencia de la necesidad de inclinación le permite crear un empuje horizontal sin reducir la vertical.
Una aeronave con varias hélices cicloides es capaz de generar empuje en diferentes direcciones y, debido a esto, realizar diversas maniobras, incl. inaccesible para un helicóptero. Al mejorar los sistemas para establecer el ángulo de las palas, es posible expandir los ángulos de inclinación permitidos en vuelo. En particular, gracias a esto, un ciclolet, a diferencia de un helicóptero, es capaz de despegar de superficies inclinadas y aterrizar sobre ellas.
Los desarrolladores notan la seguridad de la aeronave. Las hélices cicloides son fáciles de equipar con protectores. Por ejemplo, en la exposición "cyclodron" se utilizó un dispositivo que consta de un par de discos con puentes entre ellos. Se colocó una hélice dentro de este dispositivo. El Cyclocar en las imágenes publicadas está protegido por una cuadrícula. Además, el dispositivo no será ruidoso: a este respecto, no debería diferir de un automóvil normal.
Sin embargo, el esquema original tiene ciertos inconvenientes, de los que es bastante difícil deshacerse. En primer lugar, se trata de la falta de una amplia experiencia en el desarrollo, construcción y operación de dicho equipo. La investigación y el desarrollo de nuevas soluciones llevará mucho tiempo, y solo después de eso, los ciclolets podrán contar con cualquier lugar en el transporte de carga. Los helicópteros, por el contrario, ya están bien estudiados y dominados, lo que hasta cierto punto simplifica tanto el desarrollo como la operación.
El problema de la experiencia se ve agravado por el hecho de que un ciclolet es técnicamente más complejo que un helicóptero. Entonces, en el esquema de "Flash-M" e IT SB RAS, se usan cuatro hélices originales a la vez. Cada uno de ellos no se distingue por la simplicidad, y su uso combinado conduce a la necesidad de resolver nuevos problemas de ingeniería en el campo de la alimentación y accionamientos, aerodinámica, control, etc.
Exhibición de UAV en el foro Army-2020
El ciclón de tamaño medio del programa Cyclone se considera un modelo de masas capaz de asumir el papel de un “taxi aéreo” en el futuro. De esto surge un nuevo desafío: los desarrolladores y reguladores tendrán que determinar las reglas para la operación de tales aeronaves, resolver problemas de seguridad, etc. Se dice que los participantes del proyecto están abordando estos problemas en este momento.
¿Tecnología para el futuro?
Cabe recordar que el proyecto Cyclone de FPI, Flash-M e IT SB RAS no es el primero de este tipo. La idea de un ciclo / cicloptera se propuso a principios del siglo pasado. En 1909 el ingeniero ruso E.P. Sverchkov construyó un "ortóptero de ruedas", un avión con dos "ruedas de paletas". El producto no despegó debido a que no tenía el diseño más perfecto y debido a la falta de potencia del motor.
En el futuro, se desarrollaron y construyeron repetidamente nuevos ciclolets en nuestro país y en el extranjero. Sin embargo, incluso los proyectos más exitosos no progresaron más allá de las pruebas de vuelo de los modelos: la complejidad del concepto y la imperfección de los diseños se vieron afectados. Además, los aviones inusuales no podían competir con los helicópteros ya familiares.
En las últimas décadas, las cicloletas se han vuelto a recordar. Los métodos, tecnologías y materiales científicos modernos permiten estudiar e implementar tal concepto en un nuevo nivel. En nuestro país, este trabajo se está realizando en el marco del proyecto Cyclone, que ya pasó por la etapa de maqueta y se acerca a las pruebas de un vehículo tripulado / no tripulado de tamaño completo. Si los científicos e ingenieros serán capaces de hacer frente a todos los desafíos que se avecinan, será evidente en un futuro próximo. El primer vuelo del Cyclocar tendrá lugar el próximo año.
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