Орнитоптéр ( англ. ornithopter , от др.-греч. ὄρνις , родит. п. ὄρνιθος — птица и πτερόν — крыло; буквально « птицекрыл » ) — воздушное судно тяжелее воздуха, которое поддерживается в полёте в основном за счёт реакций воздуха с его плоскостями, которым придаётся маховое движение. В русском языке также распространёны синоним махолёт и описательное птицекрылый летательный аппарат ; академик Тихонравов М. К. также добавлял: «Вольно можно перевести словом „ птицелёт “» .

В соответствии с Приложением 7 к Конвенции о международной гражданской авиации орнитоптеры входят в группу воздушных судов тяжелее воздуха, оснащённых силовой установкой.

Теоретическая реализация

Орнитоптер на мускульной тяге

Академик Тихонравов М. К. утверждает, что основная проблема в создании пилотируемого орнитоптера на мускульной тяге заключается в недостаточно высоком отношении вырабатываемой человеком мощности в течение длительного времени к суммарной массе аппарата и самого пилота . Формула вычисления мощности, необходимой для поддержания планёра в воздухе, выглядит следующим образом:

${\displaystyle N={\frac {G\cdot w}{75}}}$ ,

где

• ${\displaystyle G}$ — масса летательного аппарата вместе с пилотом, кг;
• ${\displaystyle w}$ — скорость снижения аппарата, м/сек.

Академик Тихонравов принимает скорость снижения равной 0,45 м/сек. При условии, что вес такого аппарата вместе с пилотом не должен превышать 100 кг, для поддержания горизонтального полета нужно затрачивать мощность — 0,6 л. с. При этом таких показателей мощности могут достигнуть лишь спортсмены-тяжеловесы, вес которых превышает создаваемую подъёмную силу даже без учёта веса летательного аппарата .

В настоящее время выводы академика Тихонравова опровергнуты, в том числе и экспериментально. Спортсмены-велосипедисты не намного тяжелее обычных людей, но при этом способны развивать мощность 5-6 Вт на кг веса (что для велосипедиста весом 85 кг составляет 0,7 л. с.) и поддерживать её в течение нескольких часов (обычная продолжительность шоссейных велогонок), а на финишной прямой в конце пятичасовой шоссейной гонки велогонщики могут кратковременно развивать максимальную мощность от 1600 Вт до 1700 Вт.

Таким образом, мускулолёты , построенные по принципу «летающего велосипеда» (лётчик, как велосипедист, ногами вращает педали, от которых вращение передаётся на пропеллер ) — в настоящее время достаточно многочисленны и способны на длительные перелеты. Мировой рекорд — перелёт на расстояние 115 км за 3 часа 54 минуты 59 секунд по стопам легендарного Дедала с острова Крит на материк совершил греческий велосипедист-спортсмен K. Канеллопулос ( Греция на летних Олимпийских играх 1984 ) на мускулолёте « ».

Таким образом, основная проблема — эффективность машущего полета.

Исследования машущего полета

В России также существовал и существует интерес. Н. Е. Жуковский , изучая полеты птиц, разрабатывал свои аэродинамические теории. Значительный вклад в изучение машущего полета внесли академики М. К. Тихонравов и Г. И. Петров .

Большой интерес к орнитоптерам наблюдался в СССР в предвоенное и послевоенное время, для этих целей на общественных началах был создан , в который входили тысячи гражданских активистов, из которых около пятисот — в Москве (среди которых было 6 докторов наук, около 40 кандидатов наук, 300 инженеров, 100 лётчиков). Работы велись совместно с орнитологами Института морфологии животных АН СССР под председательством члена-корреспондента АН СССР профессора В. В. Голубева .

Так, лётчик-испытатель Александр Маноцков при содействии авиаконструктора О. К. Антонова построил экспериментальный планер-орнитоптер с машущими крыльями осенью 1953 года (взлёт которого был выполнен с помощью самолёта-буксировщика Ан-2). Имевший предельно облегченную конструкцию летательный аппарат разбился при приземлении и пилот-изобретатель погиб .

Постройкой орнитоптеров в России занималась группа проф. В. А. Киселева. При хорошем финансировании и государственной поддержке лаборатория добилась значительных результатов. Было проведено большое количество экспериментов, создана аэродинамическая теория машущего полета, а также построен ряд летающих моделей с машущим крылом, наибольшая из которых была весом 12 кг. В начале 1990-х гг. в лаборатории Киселева был разработан проект пилотируемого одноместного летательного машущекрылого аппарата взлетным весом 450 кг. На проект даже была выделена часть средств, но перестройка не позволила реализовать задуманное .

Ортоптер

Сама идея орнитоптера — птицекрылого летательного аппарата — подразумевает подражание природным прототипам, птицам и насекомым, как в форме крыльев, так и в движениях ими.

Однако некоторые изобретатели в попытках создать пилотируемый аппарат на мускульной тяге, приходили к довольно замысловатым решениям, как, например, крылья-жалюзи , пытаясь превзойти природное решение техническим подходом.

Один из наиболее распространенных типов нептицеподобных машущих аппаратов — ортоптер ( англ. orthopter , от др.-греч. ορθός — прямой и πτερόν — крыло; «прямокрылый») — летательный аппарат, использующий для получения подъёмной силы прямой «удар» плоскостью крыла при взмахе вниз.

Орнитоптеры в мире

В 1908 году в городе Тифлис на Махатской горе состоялась серия из тридцати успешных полётов мускульного орнитоптера-планера с ножным педальным приводом А. В. Шиукова. В 1921 , в 1934 и 1935 годах Б. И. Черановский проводил опыты по полётам на орнитоптерах-планерах. В 1936 году ОСОАВИАХИМ провело успешные стендовые испытания мускульного орнитоптера с ручным приводом конструкции П. И. Смирнова. Во время стендовых испытаний лётчик М. И. Чекалин скользил по тросу с горы, расположенной на планерной станции в селе Трикотажное. .

В 1981 году машущий полёт осуществил и продемонстрировал прессе проф. Валентин Киселев, о чём сообщалось в газетах «Комсомольская правда», «Труд», «Московский комсомолец» от 6 ноября 1981 г. ^{[ источник не указан 1441 день ]} , а затем — другие газеты и журналы в СССР и за рубежом.

Американский конструктор , знаменитый своим самолётом с мускульным приводом, перелетевшим в 1979 г. Ла-Манш, построил в 1986 году модель птерозавра с машущим крылом. Модель запускалась с помощью катапульты , затем она планировала, включалось машущее крыло, но так, чтобы медленные движения крыла с малой амплитудой просто не мешали модели планировать. Это была лишь внешняя имитация машущего полета. В итоге модель была продана в Смитсоновский музей за 3 млн долларов США ^{[ источник не указан 848 дней ]} .

Второй проект разрабатывался американо-канадской группой, возглавляемой профессором Торонтского университета . В сентябре 1991 год им удалось продемонстрировать полёт радиоуправляемой модели весом 3,36 кг ^{[ источник не указан 848 дней ]} .

В 2002 году появились сообщения, что Делоуриер построил пилотируемый махолёт, который никак не может взлететь. Его обсчёт по опубликованным данным показал, что этот аппарат и не мог летать. В 2006 году полёт всё же состоялся, но только при помощи дополнительного ракетного двигателя . Делоуриер сам не считает это осуществлением машущего полета ^{[ источник не указан 848 дней ]} .

В 2010 году в университете г. Торонто (Канада) был сконструирован орнитоптер на человеческой тяге под названием Snowbird 2 августа 2010 года Snowbird совершивший полёт , когда пилот, и по совместительству силовая установка, Тодд Райхерт за 19,3 секунд пролетел расстояние в 145 метров со средней скоростью 25,6 км/час. Орнитоптер был поднят в воздух при помощи тяги легкового автомобиля.

См. также

• Мускулолёт
• Икар
• Энтомоптер
• Бионика

Примечания

Литература

• = Annex 7 to the Convention on International Civil Aviation — Aircraft Nationality and Registration Marks. — 5-е издание. — ICAO , 2003. — 5 с. — ISBN 92-9194-112-3 .
• Авиация: Энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищев. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1994. — 736 с. — 25 000 экз. — ISBN 5-85270-086-X .
• Тихонравов М. К. Полет птиц и машины с машущими крыльями / Ред. С. Г. Козлов. — К. : Типография Государственного научно-технического издательства Украины, 1937. — 127 с. — 2000 экз.
• Родных А. Птицекрылые машины. — Л. : Изд. «Красной газеты», 1929. — 46 с. — (Популярная библиотека журнала «Наука и техника»). — 20 000 экз.
• Wahl, Paul . . // Popular Science . — March 1972. — Vol. 200 — No. 3 — P. 67-69, 148.

Ссылки