С.В. Коровкин, инженер-теплофизик, генеральный директор ООО «Новый мир»

Одним из самых модных «трендов» сейчас являются американские и китайские воздушные такси, которые вот-вот произведут революцию в транспорте. Мы регулярно видим ролики с футуристического вида большими электрическими квадрокоптерами, которые на глазах восхищенной публики поднимаются на несколько метров. 

Иногда в конце ролика бегло сообщается, что время полета этого чуда не превышает 15 минут и использовать практически эти аппараты пока невозможно. Но скоро появятся новые эффективные аккумуляторы и вот тогда…

Не появятся. Самыми энергоемкими накопителями электроэнергии являются литиевые аккумуляторы. Литий является самым леглим металлом в природе. Создать более легкие аккумуляторы, чем литиевые, невозможно.

Дальность полета аэротакси с литиевыми аккумуляторами не превышает двадцати километров. Из коттеджа на Рублевском шоссе до центра Москвы вам не долететь. Ни один аэропорт из центра Москвы  для аэротакси недоступен.

Квадрокоптер абсолютно лишен летучести. При отказе двигатетеля самолет может  спланировать и мягко приземлиться. Вертолет, благодаря эффекту авторотации несущего винта, при отказе двигателя так же способен произвести мягкую посадку. Квадрокоптер же при отказе даже одного двигателя, беспорядочно кувыркаясь, падает на землю.

Трудно представить чиновника, который выдаст сертификат  на эксплуатацию такого аппарата в качестве пассажирского транспортного средства.

Однако, довольно критики. Как говорили в моей комсомольской молодости: «Критикуешь? Предлагай!».

Если нельзя увеличить количество энергии на борту электрического летательного аппарата, то надо повысить эффективность ее использования.

Первым способом повышения эффективности винтомоторной установки является увеличение размера несущих винтов.

Рассмотрим две винтомоторные установки одинаковой мощности.

N1 = N2

Если увеличить длину винта в три раза

D2 = 3D1,

то подъемная сила при той же мощности увеличивается в два раза!

F2 = 2F1

При той же мощности вторая установка поднимет в два раза больше, чем первая.

Вторым способом повышения эффективности является применение соосных винтов, вращающихся в противоположных направлениях.

Вращающийся винт не только разгоняет поток воздуха вдоль оси, но и закручивает поток.

Мощность, затрачиваемая на закручивание воздушного потока, не идет на создание тяги и пропадает напрасно.

В сосной винтомоторной установке нижний винт раскручивает поток, закрученный верхним винтом, и вся мощность затрачивается на разгон пот ока воздуха вдоль оси.

Коэффициент полезного действия сосной винтомоторной установки на 15% выше, чем одновинтовой.

Соосные винтомоторные установки успешно используются в стратегической авиации, где вопросы экономии топлива имеют первостепенное значение (Ту-95, Ан-70).

Самые совершенные вертолеты так же являются соосными машинами.

Оба способа повышения эффективности реализованы в винтомоторной установке серии «СК», созданной на основании патента РФ №2715113.

В установке «СК» верхний несущий винт закреплен на роторе электромотора, а нижний несущий винт закреплен на статоре электромотора. Изюминкой устройства является то, что статор, как и ротор, имеет возможность свободно вращаться.

Реактивный момент верхнего винта передается на статор и раскручивает нижний винт в противоположном направлении.

Реализация идеи оказалась довольно нетривиальной задачей, необходимо было найти оптимальную конструкцию контактной группы, обеспечивающей подачу электроэнергии на статор электромотора и подобрать совместимые конструкционные материалы.

Надежная и простая конструкция реализована в винтомоторной установке СК-56. (число указывает длину винтов в сантиметрах).

Тестовые испытания СК-56 полностью подтвердили теоретические расчеты характеристик сосной винтомоторной установки.

На базе установки СК-56 создан летательный аппарат вертолетного типа, на котором отработаны системы управления летательных аппаратов с установкой СК путем отклонения вектора тяги.

Летательные аппараты массой до 50 килограмм и дальностью полета до 20 километров успешно представлены квадрокоптерами. Но на большее квадрокоптеры неспособны.

Электрические летательные аппараты вертикального взлета и посадки грузоподъемностью до 100 кг и дальностью полета до 150 км возможны только с винтомоторными установками СК.

На сегодняшний день разработана линейка электрических летательных аппаратов для транспортировки грузов и пассажирских перевозок с винтомоторными установками СК-200 и СК-500.