Монокоптер - Monocopter

Гироптер Папен и Руилли
Дизайн монокоптера по патенту Альфонса Папена и Дидье Руйи от 1914 года.

А монокоптер или же гироптер это винтокрылый аппарат который использует одно вращающееся лезвие. Концепция похожа на кружение вертолетные семена падают с деревьев. Название гироптер иногда применяется к монокоптерам, в которых весь самолет вращается вокруг своего центра масс во время полета. Название «монокоптер» было применено и к личному реактивный ранец построенный Андреасом Петцольдтом.[1]

История

Папен-Руийи Gyroptère

Гироптер, изображенный в датском журнале 1914 года. Подпись гласит: «Схема, показывающая части гироптера: A. Крыло. B. Центральная часть машины. C. Воздушные каналы. D. Двигатель. E & F. Масляный бак. J. Гондола, в которой находится летчик сидит. К. Антенна, которая заканчивается отверстием L, I. Тело в форме линзы, которое создает подушку. G. Отверстие для излучателя для воздушного потока из крыла. Подпись на втором снимке гласит: «Летящий бумеранг машина или автожир ".

В Gyroptère был разработан в 1913–1914 гг. Альфонс Папен и Дидье Руйи во Франции, вдохновленный кленовое семя. Папен и Руилли получили французские патенты 440 593 и 440 594 на свое изобретение, а позже получили патент США 1 133660 в 1915 году.[2] Gyroptère был охарактеризован в современном французском журнале La Nature в 1914 году как «un boomerang géant» (гигантский бумеранг).[3]

«Жироптер» 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 мощностью 80 л.с. Ле Рона роторный двигатель прядение со скоростью 1200 об / мин, производившее чуть более 7 кубических метров (250 кубических футов) воздуха в секунду. Вентилятор также прогонял воздух через полую лопасть, из которой он выходил через L-образную трубу со скоростью 100 м / с (330 футов / с). Направленное управление должно было достигаться с помощью небольшой вспомогательной трубки, через которую прогонялась часть воздуха и которую можно было направить в любом направлении, которое пожелает пилот. Место пилота располагалось на центр тяжести между лопастью и вентилятором.

Испытания были отложены из-за начала Первой мировой войны и проводились только 31 марта 1915 г. Озеро Серси на Кот-д'Ор. Из-за сложности балансировки корабля скорость ротора составляла 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 невозможным. К сожалению, самолет стал нестабильным, и пилот был вынужден покинуть его, после чего он затонул.[4][5]

Bölkow Bo 103

Основная статья: Bölkow Bo 103

В Bölkow Bo 103 был сверхлегким вертолет спроектирован для целей разведки и управления и построен Bölkow Entwicklungen KG в 1961 году по заказу Федерального министерства обороны Германии. Он имел моноблочный ротор диаметром 6,66 м (21,9 фута), изготовленный из GRP в единой части, включающей противовес. Был построен единственный прототип, но работы были остановлены в 1962 году из-за отсутствия интереса со стороны западногерманских вооруженных сил.[6]

VJ-1X

В VJ-1X был сверхлегким однолопастным вертолетом с несущим винтом. импульсный.[7] Windspire, Inc. включает планы продажи в свою книгу Как построить реактивный вертолет.[8]

БПЛА

В РобоСид Нано управляемый монокоптер БПЛА

Монокоптеры, в которых весь самолет вращается вокруг своего центра масс во время полета, представляют собой преимущества и проблемы, поскольку беспилотные летательные аппараты (БПЛА) конструктору. Как высокоцентростремительные машины, ими нельзя управлять.

Первый из этих монокоптеров был построен доктором Чарльзом У. Маккатченом и приводился в движение возвратно-поступательным движением модель самолета двигатели[9] в 1952 году. Он пилотировал их в Лейк-Плэсид и назвал их "Харибда машины ». Другими ранними экспериментаторами были Уильям Фошаг и Джо Картер.

Эти типы монокоптеров завоевали популярность в мире авиамоделистов, особенно в Восточная Европа, где рекордсмены по свободному полету сконструировали Георгий Хорват из Венгрии, Сергей Ворабьев. [10] и В. Найдовский из России, и Штеффан Пэрис из Румыния . Исключением из отсутствия энтузиазма США был "Buzzcopter" Фрэнсиса Бореэма 1964 года.[11] и "Роторизатор" Кена Уилларда 1984 года.[12] В 2002 году Рон Джесме сделал первый успешный монокоптер с электрическим винтом.[13] Компания Daedalus Research из Логана, штат Юта, также произвела комплект для монокоптера "Maple Seed" с использованием двигателя модели 0,049.

Гордон Манделл из M.I.T. Компания Model Rocket Society разработала модель монокоптера с ракетным двигателем, которую он назвал «турбокоптер», и опубликовал концепцию дизайна в своей колонке «Свобода ветра» в Журнал Model Rocketry в 1969 году. Более поздняя версия этого была исследована в Массачусетском технологическом институте в 1980 году.[14] Эта конструкция побудила Кори Кляйна, одного из первых членов Триполиской ассоциации ракетостроителей, разработать собственные моноколеты с ракетными двигателями, которые летают на модельных ракетных двигателях с длительным горением. Их демонстрировали на различных мероприятиях по запуску ракет в 1980-х годах толпе, которая была в восторге от их выступления.[15] Некоторые из них в то время производились как комплекты компанией Ace Rocketry.

Кори Клайн очень мало публиковал информацию о моноколетах, ракетах и ​​т. Д., И поэтому к 1990-м годам монокоптер исчез из поля зрения. Эдвард Миллер из Пенсильвании снова начал экспериментировать с ними в конце 1990-х годов, как и Фрэнсис Грэм. Кентский государственный университет, Огайо, профессор физики. К 1999 году оба летали на ракетных моноколетах. Фрэнсис Грэм написал книгу, Монокоптеры,[16] с некоторой теорией их летных характеристик, проданная в 1999 году компанией Apogee Components из Колорадо-Спрингс. Эд Миллер построил самые большие из когда-либо летавших ракетных моноколетов большой мощности.[17][18] с 8-футовыми деревянными крыльями, покрытыми стекловолокном, а также продает их. Чак Руди пилотировал большой монокоптер с гибридным ракетным двигателем, работающим на твердом и жидком топливе.[19] Фрэнсис Грэм продолжал продвигать монокоптеры и организовал небольшую конференцию, состоявшуюся в Вашингтоне, штат Пенсильвания, в 2001 году. Он также представил доклад на эту тему на конференции Century-of-Flight 2003 года, спонсором которой является AIAA в Дейтоне.[20]

Йозеф Пеклич из Мартинс Ферри уменьшил монокоптер до комплекта с использованием небольших ракетных двигателей[21][22] и продал многие частным лицам и школам. Его наборы до сих пор доступны и широко продаются. В 2008 году Art Applewhite из Керрвилля, штат Техас, также начал продавать популярную линейку комплектов для монокоптеров с ракетными двигателями.

Полностью вращающиеся монокоптеры не имели практического применения до 2003 года, но отчасти благодаря книге Грэма это изменится. Патент 7,104,862[23] был награжден в 2006 году Майклом А. Даммаром из Vera-Tech Aero RPV Corp. из Эдины, штат Миннесота, за военное разведывательное устройство-монокоптер с дистанционным управлением и короткими выдержками. Другой монокоптер с дистанционным управлением, который может летать в помещении на электродвигателе и который использует магнитное поле Земли в качестве эталона, был разработан Вуди Хобургом и Джеймсом Хоутоном в Массачусетский технологический институт в 2007–2008 гг.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ "Проект личного летного костюма Андреаса (" Монокоптер ")". Technologie-Entwicklung Baumgart. В архиве из оригинала от 06.09.2008.
  2. ^ Патент США № 1,133,660, Альфонс Папен и Дидье Руйи, Вертолет, 30 марта 1915 г.
  3. ^ Фурнье, Люсьен (23 мая 1914 г.). "Un Boomerang géant: Le Gyroptere A Papin et D. Rouilly". La Nature. Париж: Masson et Co. (2139).[мертвая ссылка ]
  4. ^ Ламбермонт, Поль Марсель; Энтони Пири (1970). Вертолеты и автожиры мира. Барнс. п. 445.
  5. ^ Карбонель, Жан-Кристоф (февраль – март 2006 г.). "Le gyroptère de Papin et Rouilly". Журнал Air. Париж: ТМА (30).
  6. ^ "Bölkow Bo 103". История авиации. EADS N.V. Архивировано с оригинал 29 сентября 2007 г.
  7. ^ Строительство малого реактивного вертолета. Фоллстон, Мэриленд: Vortech, Inc., 1966.
  8. ^ «Самодельные реактивные двигатели». Windspire, Inc. Архивировано с оригинал на 24 сентября 2008 г.
  9. ^ Маккатчен, C.W., 1954, "Летающие машины Чарльза Маккатчена" Авиамоделист, 19, 222, с. 350 сл.
  10. ^ Воробьев, С., 1959, Постройка и Регулировка Модели Вертолетов переведено частично на Авиамоделист, Сентябрь 1959 г.
  11. ^ Борехэм, Фрэнсис Дж., 1964, «Вертолеты - это весело» Авиамоделист Апрель 1964 г., стр. 197–199
  12. ^ Уиллард, Кен, 1985, "Проект 4: Роторизатор" в 1 / 2A Проекты. Издатель не известен.
  13. ^ Джесме, Рональд. "Электрический проект семян клена". Робототехнические проекты. TCRG.
  14. ^ Поездка парикмахера, Техническая библиография по спортивной ракетной технике 1959–1999 гг.
  15. ^ Анон., 1984, "Монокоптеры Кори Клайн" Калифорнийская ракетная установка 4, 1 п. 22
  16. ^ Грэм, Фрэнсис Г., 1999, Монокоптеры, распространяется Apogee Components, Колорадо-Спрингс.
  17. ^ Миллер, Эдвард, 2002, «Монокоптеры» Экстремальная ракетная техника, № 19, июль 2002 г., с.36-38
  18. ^ Миллер, Эдвард, 2005, «Монокоптер 3J» Мощная ракетная техника 36,1, январь 2005 г., с. 41-47
  19. ^ Руди, Чарльз, 2007, «Гибридный монокоптер» Ракеты 2, 2, июнь 2007 г., с. 36-39.
  20. ^ Грэм, Фрэнсис Г., 2003 г., "Обзор истории и динамики монокоптеров" Международный авиакосмический симпозиум и выставка AIAA / ICAS. 14–17 июля 2003 г., AIAA Paper 2003-PP8498
  21. ^ Пеклич, Йозеф, 2001 г., «Построй монокоптер» Спортивная ракетная техника 44,2 март – апрель 2001 г. стр. 34
  22. ^ Ходж, Джон, 2000, "Монокоптер C6 MII Review" Косрокетер, 12, 4, июль – август 2000 г. с. 4-5
  23. ^ 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.