Предыдущее обновление: 19 мая 2007 Добавлен Неизвестный цикложир (видео) Добавлены Разработки компании FanWing

Последнее обновление: 10 июня 2013 Добавлен «Holly Eagl» Доусана Чжанга Добавлен Цикложир Мейнхарда Швайгера Добавлены Летающие прототипы (видео)

Вопросы, поправки и дополнения приветствуются. Пишите на rotoplan@narod.ru

(Почти) все картинки открываются левой кнопкой мыши.

   "Самолет" Сверчкова, С-Петербург, 1909.

   Аппарат назывался "Самолетом", но имел и другое название — "колесный ортоптер". По своей схеме он приближался к цикложиру, но точно определить его схему трудно.Он имел три плоские поверхности и руль направления, задняя кромка одной из поверхностей могла искривляться, заменяя действие руля высоты. Подъемная сила и тяга должны были создаваться гребными колесами, состоявшими из 12 лопастей, установленных попарно под углом 120°. Лопасти вогнутого профиля при помощи эксцентриков и пружин меняли установочный угол. В низу аппарата был установлен двигатель "Бюше" в 10 л.с., от которого шла ременная передача. Трехколесное шасси было сделано сбрасываемым и служило только для взлета. Каркас был выполнен из тонкостенных стальных труб и из бамбука со стальными струнами внутри, обтяжка — из сарпинки. Масса пустого аппарата — около 200 кг. "Самолет" был построен военным инженером Е.П.Сверчковым на средства Главного инженерного управления в Петербурге в 1909 г., демонстрировался на Выставке новейших изобретений и получил медаль. Но испытания прошли неудачно: он не только не оторвался от земли, но даже не сдвинулся с места.
    Известный русский изобретатель и ученый, инженер-электрик Александр Николаевич Лодыгин в 1914 г. обратился к русскому правительству с проектом летательного аппарата типа цикложира, близкого по схеме к "Самолету" Е.П.Сверчкова. Проект Лодыгина реализован не был.
    Интересно отметить, что в 1935 г. известный немецкий конструктор А.Рорбах выступил с весьма сходным проектом цикложира, который публиковался в авиационных журналах.

    С предложением осуществить "гребное колесо" обратился в военное ведомство А.К.Медведев. Его колесо состояло из стальной коробки с четырьмя прикрепленными к ней лопастями. Коробка получала вращательное движение от двигателя и колебательное движение — от воздушного насоса. Перемена хода оси совершалась на 1/8 хода коробки, и 3/8 хода ось должна была находиться в покое, лишь вращаясь вместе с коробкой. Такое гребное колесо, по мысли изобретателя, должно было заменить действие пропеллера. Отдел изобретений Военно-промышленного комитета, рассмотрев этот проект, признал его "малопрактичным" и сообщил Медведеву, что не предполагает воспользоваться его предложением.

             П.Д.Дузь "История воздухоплавания и авиации в России (1914—1917 гг.)"

   Единственным проектом орнитоптера, который получил во время войны поддержку со стороны УВВФ, был аппарат А.Г.Михайлова. В конце 1916 г. Михайлов обратился к начальнику ГВТУ с просьбой оказать ему поддержку в осуществлении постройки изобретенного им аппарата. Для рассмотрения проекта была создана комиссия, в состав которой вошли постоянные члены Технического комитета УВВФ профессоры Г.А.Ботезат и А.А.Лебедев. Изобретатель представил комиссии чертежи и описание, из которых следовало, что он предлагает аппарат типа орнитоптера. Гребные колеса выполнялись из стальной ленты, к которой приклепывались угольники. Последние с помощью пневматических приспособлений могли изменять угол наклона. Гребные колеса аппарата приводились в движение бензиновым двигателем мощностью 100 л.с. Комиссия, ознакомившись с проектом, высказала мнение, что "идея г-на Михайлова не может найти применение в практической авиации". В частности, профессор Ботезат указал, что аппарат "г-на Михайлова подобно геликоптерам является совершенно лишенным всякой устойчивости". Однако комиссия высказала мнение, что его постройка могла бы представить некоторый интерес, "ибо она дала бы практическую оценку определенному кругу идей, не применяемых ныне в авиации по теоретическим соображениям и на практике не испытанным".

             П.Д.Дузь "История воздухоплавания и авиации в России (1914—1917 гг.)"

---

   Неизвестный цикложир, предположительно, Франция между 1909 и 1914.

   На кадрах из фильма "Крылья славы" запечатлены финалы двух неудачных попыток взлета на привязи.
   Обратите внимание на наличие хвостового ротора, в отличие от большинства других проектов.

   Конструкция К.Брукса.

   По сообщениям прессы, К.Брукс из Патонвилла (Монтана) более тридцати лет работал над созданием невообразимого аппарата с движителем типа "гребное колесо". Ферменная сварная конструкция фюзеляжа по стилю может быть отнесена к середине 1920-х годов. Тип движителя вызывает ассоциации с "Сайклоджайро", однако наличие монтажной рамы перед двигателем "гребного колеса" позволяет предположить, что для создания тяги использовался еще один двигатель — с традиционным воздушным винтом.

   Аппарат К.Е.Брукса, Паттонвилль, ок.1920.

   Неуклюжее сооружение с мотором от "форда", чем-то вроде короткого вращающегося крыла сверху и устройствами типа гребных колес по бокам — видимо, для поступательного движения. О аппарате Брукса известно немного, но, судя по фотографии, на которой он показан со снятой обшивкой, он не слишком похож на машину, способную оторваться от земли.

             aerofiles.com

   "Цикложир" Джонатана Эдуарда Кэлдвелла (см. далее), Санта-Моника (Калифорния), 1923.

   В феврале 1923 г. Кэлдвелл подал заявку на патент на довольно своеобразный летательный аппарат — "Цикложир", который был рассчитан на вертикальный взлет и переход к горизонтальному полету. "Крылья" аппарата представляли собой небольшие несущие плоскости, смонтированные во вращающихся рамах, похожих на "колеса обозрения", установленных по бокам обычного самолетного фюзеляжа.

             aerofiles.com

---

   Цикложир Страндгрена, 1924.

   В 1924 году шведский инженер Страндгрен получил патент на вертикально взлетающий летательный аппарат. Затем он в течение 9 лет экспериментировал во Франции с моделями и в 1933 году приступил к постройке полномасштабного аппарата (см. далее).
   На чертеже удивляют несоразмерно маленькие роторы.

   "Сайклоджайро".

   Этот летательный аппарат был построен в Сан-Франциско около 1930 г. Ожидалось, что напоминающая гребное колесо конструкция, получившая название "циклоидный пропеллер", будет создавать и тягу, и подъемную силу. Винты такого типа, у которых лопасти расположены в вертикальной плоскости, оказались эффективными только в водной среде, а на летательных аппаратах распространения не получили.

    "Цикложир" Е.А.Шредера, Сан-Франциско, 1930.

   Другое название — "S-1". Одноместный самолет с мотором "Гендерсон". Выглядел как обычный высокоплан, но вместо пропеллера спереди стояли два больших гребных колеса. Возможно, они были способны приподнять нос.

             aerofiles.com

   Аппарат Джозефа Сабата, Филадельфия, 1932.

   Два винтовых гребных колеса ("paddle-wheels of helices") и мотоциклетный двигатель разогнали это чудо техники почти до 150 миль в час. Других данных нет, но одно это уже производит впечатление — особенно если дело было в воздухе!

             aerofiles.com

   Цикложир Платта, Филадельфия, 1933.

    Одноместный ротоплан, основанный на германских экспериментах профессора Адольфа Рорбаха. Крыло в виде гребного колеса было запатентовано в США (это лишь один патент из множества подобных) и прошло испытания в аэродинамической трубе МТИ в 1927 г. По сути, колеблющиеся крылья-лопасти этого колеса меняли угол атаки с положительного на отрицательный на каждом обороте, создавая подъемную силу, и их управляемый эксцентриситет мог создать теоретически любую комбинацию горизонтальной и вертикальной сил. Однако нет данных о том, чтобы этот аппарат когда-либо летал.

   Во время исследований, которые проводились в NACA по проекту Платта, был создан эскиз аппарата со взлетным весом 1360 кг (3000 фунтов) и мотором в 300 л.с., а также вычислена скороподъемность — 210 м/мин при вертикальном наборе высоты и 460 м/мин при полете с движением вперед; последняя цифра примерно на 30% больше, чем может показать самолет с той же нагрузкой на мощность.

Teknisk Tidskrift, 31.1934 (PDF на шведском, 1200K)
   Сокращенный перевод
            runeberg.org

   Цикложир Рорбаха, 1933.

   Есть также мнение, что этот рисунок относится к проекту Рорбаха, а не Платта.

             www.douglas-self.com

   Упрощенный аэродинамический анализ цикложира, Джон Б. Уитли, Лаборатория имени Лэнгли, Вашингтон, 1933.

   Были теоретически проверены аэродинамические принципы схемы цикложира.
   Также были проведены численные расчеты примера ротора (4 лопасти, радиус 1.8 м, размах 7.3 м, хорда 144 мм, окружная скорость 91 м/с) и примера цикложира с двумя подобными роторами (взлетная масса 1362 кг при двигателе 300 л.с.).Также были проведены численные расчеты примера ротора (4 лопасти, радиус 1.8 м, размах 7.3 м, хорда 144 мм, окружная скорость 91 м/с) и примера цикложира с двумя подобными роторами (взлетная масса 1362 кг при двигателе 300 л.с.).
   Основные выводы:
   — Схема цикложира признана работоспособной.
   — Висящий полет, вертикальный подъем и горизонтальный полет с разумной скоростью осуществимы при не чрезмерно высокой мощности двигателя.
   — Цикложир способен к авторотации при планирующем полете.

---

   Цикложир Страндгрена, 1933.

   К 1933 году Страндгрен (см. выше) завершил серию экспериментов с моделями и совместно с компанией "Лиоре и Оливье" приступил к постройке полномасштабного аппарата. Большую часть расходов взяло на себя Франко-Скандинавское Общество (Societe d'Expansion Franco-Scandinave).
   По неподтвержденным данным, в 1934 году постройка была завершена и начались испытания.
   Расчетные характеристики:
   Роторы: диаметр — 6 м, пять лопастей, длина лопасти — 245 см, хорда — 40.8 см, толщина — 3.8 см. Лопасти дюралюминиевые, вес каждой — 5 кг. Максимальная скорость вращения — 180 об/мин.
   Двигатель — "Клерже", 130 л.с.
   Взлетный вес — около 600 кг.
   Подъемная сила роторов — 800 кгс при 120 об/мин.

---

   Цикложир Рорбаха, 1934.

   Проект был хорошо проработан. Расчеты были проверены в NACA и в DVL (Deutsche Versuchsanstalt fur Luftfahrt — Германская Лаборатория Полета), и признаны верными. В 1934 году машина находилась в постройке.
   Расчетные характеристики:
   Общие размеры: длина — 8.6 м, высота — 4.3 м, размах — 10 м.
   Роторы: диаметр — 3.6 м, три лопасти, длина лопасти — 4.4 м, хорда — 0.315 м, максимальная скорость вращения — 420 об/мин.
   Мощность двигателя — 240 л.с., возможно, от двух моторов.
   Вес пустого — 680 кг, полезная нагрузка — 270 кг, взлетный вес — 950 кг.
   Скорости: максимальная — 200 км/ч, крейсерская (при оборотах 75%) — 170 км/ч, минимальная — 0 км/ч, максимальная при полете назад — 30 км/ч.
   Потолок — 4500 м при горизонтальном полете и 500 м при вертикальном наборе высоты. Дальность полета — 400 км с тремя пассажирами и 700 км без пассажиров.
   С перегрузом 250 кг (то есть со взлетным весом 1200 кг) минимальная скорость — 21 км/ч, максимальная — 190 км/ч, потолок — 2700 м. Дальность полета — 1050 км с двумя пассажирами и 1550 км без пассажиров. Видимо, в этих случаях весь перегрузочный вес предполагалось использовать под дополнительное топливо.

---

   "Циклоплан" Фредерика К. Кирстена, Вашингтонский Университет, 1921 — 1934 — 1942.

   Циклоидный пропеллер был запатентован профессором Кирстеном еще в начале 1920-х годов. Идею поддержал Уильям Боинг. Начали с водяного пропеллера. Испытания на модели судна прошли успешно, но дальше дело не пошло, и Кирстен продал патенты германской компании "Войт-Шнейдер".
   Для изучения воздушного варианта пропеллера требовалась аэродинамическая труба достаточного размера. Таких тогда в США не хватало, и Кирстен предложил Вашингтонскому Университету построить собственную большую (2.4x3.6 м) трубу.
   Ирония судьбы: труба была построена в 1936 г., но тут же стала использоваться настолько интенсивно, что испытать модель своего "Циклоплана" Кирстен смог лишь в 1942 г. Результаты оказались неутешительны.

   Продувки ротора цикложира, Джон Б. Уитли и Рэй Уиндлер, Лаборатория имени Лэнгли, Вашингтон, 1935.

   Модель цикложирного ротора (4 лопасти, размах и диаметр — по 2.4 м., хорда — 95 мм) продувалась в 6-метровой аэродинамической трубе NACA.
   Выводы:
   — Цикложир способен к вертикальному взлету, горизонтальному полету и безмоторному планированию.
   — Весовая отдача цикложира представляется весьма низкой, а максимальная скорость 100 миль/час — достижимой лишь при удельной нагрузке на мощность не более 3.2 кг/л.с.
   — Зависимость потребной мощности от коэффициентов сопротивления и подъемной силы предсказана теорией верно.
   — Аэродинамическое качество быстро возрастает при повышении отношения "скорость лопасти/скорость полета" и, вероятно, подвержено влиянию колебаний лопастей.
   — Требуется исследовать поведение колеблющихся несущих поверхностей, чтобы внести ясность в прошлые и будущие исследования на тему "вращающееся крыло".

   Аппарат Рана, Нью-Йорк, 1935.

   Одноместный экспериментальный аппарат с вращающимися крыльями и 240-сильным форсированным двигателем "Райт-Уирлвинд". Два 6-футовых крыла с каждой стороны по идее должны были заставить аппарат подниматься и опускаться вертикально, или лететь горизонтально без помощи обычного пропеллера со скоростью до 100 миль в час, но свидетельств того, что 15-футовому аппарату удался какой-нибудь из этих трюков, нет.

   Журнальный проект, 1935.

   Обратите внимание на конструкцию роторов, особенно на расчалки. И сравните с проектом Рорбаха.

   "Цикложир" Джонатана Эдуарда Кэлдвелла, Вашингтон, 1937.

   Около 1937 г. Кэлдвелл воскресил свою идею 1923 г. — АВВП "Цикложир" (см. выше), и начал строить новый прототип. Это был очередной неправдоподобный АВВП в духе фантастических летательных машин, украшавших обложки журналов типа "Popular Science" в 1930-х годах. Изобретатель решил установить два длинных трехлопастных гребных колеса по бокам обычного фюзеляжа, но на этот раз оси колес шли спереди назад, параллельно оси фюзеляжа. Плоскости приводились в движение так, что когда их вращал звездообразный двигатель в 125 л.с., они теоретически должны были развивать тягу, достаточную для вертикального подъема аппарата. Один из сотрудников Кэлдвелла позже утверждал, что аппарат действительно совершал успешные "подпрыги" на высоту около шести футов.

 Видео




   "Цикложир", 1937 - сверхлегкий АВВП с двигателем "Харли-Дэвидсон" на 7 л.с., эксперимент с применением двигателя минимальной мощности. Это был, по сути, набор крыльев и хвост, установленные на мотоцикле.Первоначально задуманные еще в 1923 г. (см.выше), шарнирнрно закрепленные планки, связанные с мотоциклом, заставляли основательно расчаленные крылья бешено тарахтеть, но прежде, чем можно было думать о полете, у аппарата сломался хвост.
             aerofiles.com

   Оригинальный проект вертикально взлетающего пассажирского аппарата предложил немецкий изобретатель Рейнхольд Каллетш. Во время стоянки на земле эта машина должна напоминать самолет без крыльев, опирающийся на пятиметровые телескопические стойки шасси. Особенностью этого аппарата является подъемное устройство, представляющее собой три вращающиеся в перпендикулярной к фюзеляжу плоскости штанги-спицы, на концах которых шарнирно укреплены эллипсообразные пластины — крылья. На взлете и при посадке такой составленный из крыльев "винт" будет приводиться во вращение с помощью укрепленных на штангах реактивных сопел, к которым будут подаваться газы от турбореактивных двигателей аппарата. Аналогичное устройство, но уже меньших размеров будет установлено на хвосте фюзеляжа. Во время вращения "винтов" специальное устройство будет управлять положением пластин-крыльев с таким расчетом, чтобы они все время находились под некоторым углом атаки к набегающему потоку и, следовательно, создавали необходимую подъемную силу. После осуществления вертикального старта своеобразные "винты" будут останавливаться и их пластины-крылья станут выполнять свои традиционные функции.

   Роторное устройство, движимое потоком жидкости или газа. Шарль-Андре Сикар, патент Франции № 75.01907, 1975; патент США № 4048947, 1976—1977.

   Это — не летательный аппарат. Это — всего лишь ветродвигатель.
   Но это — цикложир.
   И я счел его заслуживающим внимания за сочетание простоты и эффективности — "дешево и сердито".
   Ротор состоит всего лишь из двух частей — вала с кронштейнами и комплекта лопастей. Изменение установочного угла — "автоматическое". Лопасти симметричного профиля, свободно вращающиеся вокруг передней кромки, снабжены противовесами для выноса центра масс в нужную точку. Когда дует ветер, взаимодействие аэродинамических и центробежных сил обеспечивает правильную "цикложирную" ориентацию лопастей при вращении.
   Возможно, вместо противовесов лучше подошли бы пружины (при этом скорость вращения ротора меньше зависела бы от скорости ветра). Но, видимо, этот вариант был уже кем-то запатентован.
   Кроме того, для увеличения эффективности лопасти могут быть сделаны гибкими. Тогда под напором ветра их профиль будет становиться несимметричным, выгнутым в нужную сторону.
   Жаль, что такие изящные решения не годятся для летательного аппарата.

   Устройство для вертикального взлета и посадки самолета. Томас Шарп, патент США № 4194707, 1977—1980.

   Цикложирные роторы малого радиуса прикрыты кожухами, помещены в крыло и применены в роли обычных вентиляторов. Управление циклическим установочным углом — механическое, эксцентриковое. В горизонтальном полете роторы отключаются от двигателя, а горизонтальную тягу создает обычный толкающий винт изменяемого шага. Продольная балансировка обеспечивается рулем высоты, находящимся в струе пропеллера. Руль высоты имеет дополнительную створку для реверса тяги.

   Тягово-несущие роторы. Марсель Шабоне, патент Франции № 76.39820, 1976; патент США № 4210299, 1977—1980.

   Проект по-своему восхитителен.
   Роторы двухлопастные.
   В первом варианте изменение установочного угла "автоматическое" — лопасти свободно болтаются между ограничителями под действием аэродинамических и/или центробежных сил. При движении лопасти вниз создается подъемная сила, при движении вверх — толкающая. При этом в нижней части цикла установочный угол меняется резко, с ударом. Поэтому ограничители, по замыслу автора, должны быть эластичными.
   Во втором варианте установочный угол управляется "программно", при помощи профилированных кулачков. Предполагается иметь набор кулачков для разных режимов полета (взлет, набор высоты, крейсерский режим, снижение, посадка). Стиль механики напоминает лентопротяжный механизм магнитофона 60-х годов. Разве что вместо пассиков — зубчатые ремни.
   И еще деталь: стабилизатор, при наличии такового, предполагается вынести вперед, чтобы он не попал в воздушный поток от роторов.

   Дирижабль-цикложир. Артур Кримминс, патент США № 4482110, 1980—1984.

   Основное назначение этого комбинированного летательного аппарата — летающий кран. Собственный вес аппарата уравновешивается подъемной силой аэростата 1, а вес груза — подъемной силой цикложирных крыльев 2.
   Крылья и винтомоторные установки смонтированы на поворотных пилонах 3, играющих также роль лопастей воздушного винта. Аппарат может принимать конфигурацию "классического" дирижабля, "классического" цикложира и все промежуточные. Благодаря этому отсутствуют ограничения на ориентацию вектора тяги — весьма нужное для летающего крана свойство.
   Большие размеры конструкции, характерные для аэростатов, позволят разгонять ротор до довольно высокой окружной скорости при умеренных центробежных нагрузках.

   Летательный аппарат с гребными колесами. Хайнц Герхардт, патент США № 5265827, 1992—1993.

   По аэродинамической схеме это — обычный цикложир. Продольная балансировка обеспечивается либо вертикальным пропеллером на киле, либо второй парой цикложирных роторов.
   Особенность аппарата — отсутствие кинематики управления циклическим установочным углом лопастей. Вместо этого на каждой лопасти установлен гидроцилиндр, постоянно управляемый компьютером по выбранному закону. Предполагается таким образом достичь оптимального обтекания каждой лопасти при всех режимах полета.

Казалось бы, идея себя не оправдала и осталась в прошлом. Однако...

Этот сайт не обновлялся шесть лет. Пришло время продолжить.

---

Летательный аппарат «Holly Eagl» конструкции Доусана Чжанга     Самый необычный экспонат выставки - «flapping-wing helicopter» - представил рядовой житель города Чаоянг, 46-летний Доусан Чжанг. Своим экзотическим видом этот аппарат привлекал внимание и специалистов, и простых посетителей, а самого конструктора засыпали вопросами. Конструктор долго изучал полет птиц, а на создание летательного аппарата, названного «Holly Eagl» ушло два года. Автор также получил патент на свое детище. Кроме того, Доусан Чжанг продемонстрировал еще два собственноручно созданных летательных аппарата: вертолет и самолет «Dou-Quiang III».      Сергей Михайлов, «AIRSHOW CHINA 2002» («Авиация и Космонавтика» 01.2003)

---

Летательный аппарат. Мейнхард Швайгер, патент США № 7735773, 2010.     В целом — классический цикложир с продольными роторами.     Особенность конструкции — предусмотрено циклическое управление не только углом атаки, но и кривизной лопасти.     Вторая особенность — предложен оригинальный (и сомнительный) режим авторотации. US patent 7735773 (PDF, 401K)             freepatentsonline.com