Монокоптер
Жироптер Папен и Руйи
Конструкция монокоптера на основе патента Альфонса Папена и Дидье Руйи 1914 года.

Монокоптер или гироптер — это винтокрылый аппарат , использующий одну вращающуюся лопасть. Концепция похожа на вращающиеся семена вертолета , которые падают с некоторых деревьев. Название гироптер иногда применяется к монокоптерам, в которых весь летательный аппарат вращается вокруг своего центра масс во время полета. Название «монокоптер» также применялось к персональному реактивному ранцу, сконструированному Андреасом Петцольдтом. [1]

История

Папен-РуйиGyroptere

Жироптер, изображенный в датском журнале 1914 года. Подпись гласит: «Схема, показывающая части гироптера: A. Крыло. B. Центральная часть машины. C. Воздушные каналы. D. Двигатель. E и F. Масляный бак. J. Гондола, в которой сидит капитан. K. Антенна, которая заканчивается отверстием L, I. линзообразный корпус, который создает подушку. G. Отверстие эмиттера для воздушного потока из крыла». Подпись на второй картинке гласит: «Летающая машина-бумеранг или гироптер».

Gyroptère был разработан в 1913–1914 годах Альфонсом Папеном и Дидье Руйи во Франции, вдохновленными семенем клена . [2] Папен и Руйи получили французские патенты 440 593 и 440 594 на свое изобретение, а позже получили патент США 1 133 660 в 1915 году. [3] Gyroptère был охарактеризован в современном французском журнале La Nature в 1914 году как « un boomerang géant » (гигантский бумеранг). [4] После демонстрации небольших моделей с ракетным двигателем армия заказала пилотируемый прототип в 1913 году. [5]

«Gyroptère» Папена и Руйи весил 500 кг (1100 фунтов), включая поплавок, на котором он был установлен. Он имел одну полую лопасть площадью 12 квадратных метров (130 квадратных футов), уравновешенную вентилятором, приводимым в движение роторным двигателем Le Rhone мощностью 80 л. с., вращающимся со скоростью 1200 об./мин., который производил чуть более 7 кубических метров (250 кубических футов) воздуха в секунду. Вентилятор также продвигал воздух через полую лопасть, из которой он выходил через L-образную трубу со скоростью 100 м/с (330 футов/с). Направленное управление должно было осуществляться с помощью небольшой вспомогательной трубы, через которую прогонялась часть воздуха и которая могла быть направлена ​​в любом направлении по желанию пилота. Место пилота располагалось в центре тяжести между лопастью и вентилятором.

Испытания были отложены из-за начала Первой мировой войны и состоялись только 31 марта 1915 года на озере Серсе на побережье Кот-д'Ор . Из-за сложности балансировки самолета была достигнута скорость вращения ротора всего 47 об/мин вместо 60 об/мин, которые были рассчитаны как необходимые для взлета. Кроме того, используемый роторный двигатель был недостаточно мощным; первоначально планировалось использовать автомобильный двигатель мощностью 100 л. с., что оказалось недостижимым. К сожалению, самолет стал неустойчивым, и пилоту пришлось его покинуть, после чего он затонул. [6] [7]

Сикорский XV-2

Sikorsky XV-2, также известный по номеру модели Sikorsky Aircraft S-57, был запланированным экспериментальным останавливаемым роторным самолетом, который был разработан для совместной исследовательской программы между ВВС США и армией США . В конструкции использовалась однороторная конструкция: противовес обеспечивал устойчивость роторной системы, [8] в то время как концевой реактивный двигатель приводил в действие ротор, который должен был убираться в верхнюю часть фюзеляжа при остановке, после чего XV-2 летел как обычный самолет на треугольных крыльях . [9] Для полета вперед должен был быть предусмотрен один реактивный двигатель, который должен был быть оснащен вектором тяги для рулевого управления в режиме висения и для управления антикрутящим моментом вместо хвостового винта. [10] Программа была отменена до начала строительства прототипа.

Бёльков Бо 103

Bölkow Bo 103 был сверхлегким вертолетом, разработанным для целей разведки и управления, и построенным Bölkow Entwicklungen KG в 1961 году в рамках исследовательского заказа Федерального министерства обороны Германии. Он имел однолопастной ротор диаметром 6,66 м (21,9 фута), изготовленный из стеклопластика в виде единой детали, включающей его противовес. Был построен один прототип, но работы были остановлены в 1962 году из-за отсутствия интереса со стороны вооруженных сил Западной Германии. [11]

VJ-1X

VJ-1X был сверхлегким однолопастным вертолетом, оснащенным пульсирующим воздушно-реактивным двигателем, установленным на роторе . [12] Windspire, Inc. включила чертежи для продажи в свою книгу « Как построить реактивный вертолет» . [13]

БПЛА

Управляемый беспилотный летательный аппарат-монокоптер RoboSeed Nano

Монокоптеры, в которых весь летательный аппарат вращается вокруг своего центра масс во время полета, представляют преимущества и проблемы в качестве беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для конструктора. Будучи высокоцентростремительными машинами, они не могут быть пилотируемыми.

Первые из этих монокоптеров были построены доктором Чарльзом В. МакКатченом и приводились в действие поршневыми двигателями для моделей самолетов [14] в 1952 году. Он летал на них в Лейк-Плэсиде и назвал их « машинами Харибды ». Другими ранними экспериментаторами были Уильям Фошаг и Джо Картер.

Эти типы монокоптеров прижились в мире авиамоделизма, особенно в Восточной Европе , где рекордные модели свободного полета были построены Джорджем Хорватом из Венгрии, Сергеем Воробьевым [15] и В. Найдовским из России, а также Штеффаном Пурисом из Румынии . Исключением из отсутствия энтузиазма в США стали «Buzzcopter» Фрэнсиса Борехэма 1964 года [16] и «Rotoriser» Кена Уилларда 1984 года [17] В 2002 году Рон Джесме создал первый успешный монокоптер с электрическим пропеллером. [18] Daedalus Research из Логана, штат Юта, также изготовила комплект для монокоптера «Maple Seed», используя двигатель модели самолета 0,049.

Гордон Манделл из MIT Model Rocket Society спроектировал монокоптер с ракетным двигателем, который он назвал «турбокоптер», и опубликовал концепцию конструкции в своей колонке «Wayward Wind» в журнале Model Rocketry Magazine в 1969 году. Более поздняя версия этого была исследована в MIT в 1980 году. [19] Эта конструкция побудила Кори Клайна, одного из первых членов Tripoli Rocketry Association, спроектировать свои собственные монокоптеры с ракетным двигателем, которые летают на моделях ракетных двигателей с длительным горением. Они демонстрировались на различных мероприятиях по запуску ракет в 1980-х годах толпам, которые были в восторге от их работы. [20] Несколько из них были изготовлены в виде наборов компанией Ace Rocketry в то время.

Кори Клайн опубликовал очень мало о монокоптерах, ракетных или других, и поэтому к 1990-м годам монокоптер исчез из виду. Эдвард Миллер из Пенсильвании снова начал экспериментировать с ними в конце 1990-х годов, а также Фрэнсис Грэм, профессор физики из Университета штата Кент , штат Огайо. К 1999 году оба летали на ракетных монокоптерах. Фрэнсис Грэм написал книгу «Монокоптеры » [21] с некоторой теорией их летных характеристик в 1999 году, проданную Apogee Components из Колорадо-Спрингс. Эд Миллер продолжил строить самые большие когда-либо летавшие ракетные монокоптеры высокой мощности [22] [23] с 8-футовыми деревянными крыльями, покрытыми стекловолокном, и также продает их. Чак Руди летал на большом монокоптере с гибридным ракетным двигателем, использующим твердое и жидкое топливо. [24] Фрэнсис Грэм продолжал продвигать монокоптеры и организовал небольшую конференцию, состоявшуюся в Вашингтоне, штат Пенсильвания, в 2001 году. Он также представил доклад по этой теме на конференции Century-of-Flight 2003 года, спонсируемой AIAA в Дейтоне. [25]

Джозеф Пеклиц из Martin's Ferry уменьшил масштаб монокоптера до набора с использованием небольших моделей ракетных двигателей [26] [27] и продал много частным лицам и школам. Его наборы все еще доступны и широко продаются. В 2008 году Арт Эпплуайт из Керрвилля, штат Техас, также начал продавать популярную линейку наборов монокоптеров с ракетным двигателем.

Монокоптеры, которые полностью вращаются, не имели практического применения до 2003 года, но, отчасти благодаря книге Грэма, это изменилось. Патент 7,104,862 [28] был выдан в 2006 году Майклу А. Даммару из Vera-Tech Aero RPV Corp. из Эдины, штат Миннесота, на военное разведывательное устройство-монокоптер, которое управлялось дистанционно и делало короткие экспозиции. Другой дистанционно управляемый монокоптер, который мог летать в помещении на электродвигателе и который использовал магнитное поле Земли в качестве опорного, был разработан Вуди Хобургом и Джеймсом Хоутоном в Массачусетском технологическом институте в 2007–2008 годах.

Смотрите также

Примечания

Цитаты
  1. ^ "Проект персонального летающего костюма Андреаса ("Монокоптер")". Technologie-Entwicklung Baumgart. Архивировано из оригинала 2008-09-06.
  2. ↑ Мейер, Х. (12 июня 1914 г.). « Een Nieuw Vliegtuig, De Gyroptère van Papin & Rouilly » [Новый самолет, Gyroptère Папена и Руийи ]. Кампиоен (на голландском языке) (XXXIe jaargang, № 30, Technisch Bijblad, 8e jaargang, № 30 [ Том XXXI, № 30, Техническое дополнение, Том 8, № 30 ]). Гаага : ANWB : 185–187 .​ Проверено 25 января 2022 г.
  3. ↑ Патент США № 1,133,660, Альфонс Папен и Дидье Руйи, Вертолет , 30 марта 1915 г.
  4. ↑ Фурнье, Люсьен (23 мая 1914 г.). «Un Boomerang géant: Le Gyroptere A Papin et D. Rouilly». La Nature: Revue des Sciences et de leurs application aux arts et a l'industrie . 42, 1-й семестр (2139 [25]). Париж: Masson et Co.: 417–419 . Архивировано из оригинала 24 апреля 2024 г. - через Conservatoire Numérique des Arts et Métiers.
  5. ^ Карбонель, Жан-Кристоф. «Удивительный кружащийся лист господ Папена и Руйи». Историк авиации , нет. 27 апреля 2019 г., стр. 62–72.
  6. ^ Ламбермонт, Пол Марсель; Энтони Пири (1970). Вертолеты и автожиры мира . Барнс. стр. 445.
  7. ^ Карбонель, Жан-Кристоф (февраль – март 2006 г.). «Гироптер Папена и Руйи». Воздушный журнал (30). Париж: ТМА.
  8. ^ Бойн 1984, стр.178.
  9. ^ Сикорский 2007, стр.84.
  10. ^ Аллен 1993, стр. 4-5.
  11. ^ "Bölkow Bo 103". История авиации . EADS NV Архивировано из оригинала 29-09-2007.
  12. ↑ Строительство небольшого реактивного вертолета . Фоллстон, Мэриленд: Vortech, Inc. 1966.
  13. ^ "Самодельные реактивные двигатели". Windspire, Inc. Архивировано из оригинала 24-09-2008.
  14. ↑ МакКатчен, CW, 1954, «Летающие машины Чарльза МакКатчена» Aeromodeller , 19, 222, стр. 350 и далее.
  15. ↑ Воробьев С., 1959, Постройка и регулировка модели Вертолетова, частично переведено в «Аэромоделист» , сентябрь 1959 г.
  16. ^ Борэм, Фрэнсис Г., 1964, «Вертолеты - это весело», авиамоделист , апрель 1964 г., стр. 197–199.
  17. ↑ Уиллард, Кен, 1985, «Проект 4: Роторайзер» в 1/2A Projects . Издатель неизвестен.
  18. ^ Джесме, Рональд. «Проект «Электрическое семя клена». Проекты робототехники . TCRG.
  19. ^ Трип Барбер, Техническая библиография по спортивному ракетостроению 1959-1999
  20. ↑ Анон., 1984, «Корей Клайн Монокоптерс» California Rocketry 4 , 1, стр. 22.
  21. ^ Грэм, Фрэнсис Г., 1999, Монокоптеры , распространяется Apogee Components, Колорадо-Спрингс.
  22. ↑ Миллер, Эдвард, 2002, «Монокоптеры» Extreme Rocketry , № 19, июль 2002 г., стр. 36–38.
  23. ↑ Миллер, Эдвард, 2005, «3J Monocopter» High Powered Rocketry 36, 1 января 2005 г., стр. 41–47.
  24. ↑ Руди, Чарльз, 2007, «Гибридный монокоптер» Rockets 2, 2 июня 2007 г., стр. 36–39.
  25. ^ Грэм, Фрэнсис Г., 2003, «Обзор истории и динамики монокоптеров» Международный симпозиум и выставка AIAA/ICAS по воздухоплаванию и космонавтике. 14–17 июля 2003 г. Документ AIAA 2003-PP8498
  26. ↑ Пеклич, Джозеф, 2001, «Постройте монокоптер» Sport Rocketry 44, 2 марта–апрель 2001 г., стр. 34.
  27. ↑ Ходж, Джон, 2000, «Обзор Monocopter C6 MII» Cosrocketeer , 12, 4 июля–августа 2000 г., стр. 4–5.
  28. ^ Патент США № 7,104,862, Майкл А. Даммар, Винтокрылый аппарат с ограниченной видимостью и способ управления полетом винтокрылого аппарата с ограниченной видимостью , 12 сентября 2006 г.
Библиография
  • Аллен, Фрэнсис Дж. (Весна 1993 г.). "McDonnell XV-1". Журнал AAHS . 38 (1). Хантингтон-Бич, Калифорния: Американское общество истории авиации.
  • Бойн, Уолтер Дж. (1984). Вертикальный полет: Эпоха вертолета . Вашингтон, округ Колумбия: Smithsonian Institution Press. ISBN 978-0874742794.
  • Сикорский, Сергей И. (2007). Наследие Сикорского . Образы авиации. Чарльстон, Южная Каролина: Arcadia Publishing. ISBN 978-0738549958.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Монокоптер&oldid=1228582973"