Конвертоплан

Конвертоплан. Дополнение к статье Крестьянский взгляд на региональный самолёт.

Напомню его общий вид. Два фюзеляжа, накрытые по краям спереди крылом, сзади хвостовым оперением, а в середине силовой блок, создающий тягу с помощью винтов, направляемых вверх для взлёта и посадки, и вперёд или назад при горизонтальном движении. И он ещё плавает.

Размеры. Длина 12 м, ширина 23 м, высота 8 м. На стоянке внешние части крыла и хвостового оперения, выступающие сбоку за фюзеляжи, складываются и ширина уменьшается до 11.2 м. Его ангар похож на двухэтажный сельский дом.

Детали.

Крыло и стабилизатор хвостового оперения имеют одинаковые размеры. Их ширина 3.5 м. Расстояние между ними 5 м. Перед полётом их внешние части можно отклонить вверх или вниз, смотря по ситуации. Силовой блок состоит из двух ДВС с четырёхметровым многолопастным винтом каждый и устройством наддува. Там же находится ферма с механизмом поворота силового блока, скрепляющая собой все элементы конструкции. Перед полётом силовой блок можно перемещать по ферме в зависимости от параметров негабаритного груза. Каждый винт имеет обруч, укрепляющий его жёсткость и концентрирующий воздушный поток внутри него.

Фюзеляж имеет длину 12 м и ширину 1.5 м. Высота фюзеляжа плавно увеличивается с 3 м под крылом до 5.5 м на длине 5.5 м от носа к корме. Трёхметровая высота фюзеляжа позволяет крылу быть в метре над двухметровой волной при метровой осадке. При наборе хода передняя часть поднимется ещё выше. В середине фюзеляжа вдоль стенки 5 м занимают 10 откидных сидений. Над ними на втором этаже со сдвигом назад в полтора метра поставлены ещё восемь откидных сидений. При необходимости вдоль другой стенки можно поставить ещё столько же откидных сидений. Причём, это буквально минутное дело. Концевые части фюзеляжа длиной по 3.5 м имеют обтекаемые торцы. Внутри каждого внизу расположено шасси с небольшим колесом для движения по твёрдой ровной поверхности, а также умывальник и буфетный шкафчик. Вверху спереди место пилота, а сзади туалет. Полтора метра возле двери свободно, но спереди можно поставить ещё одно или два откидных сидения. Сзади такое же место оставлено за откидной лестницей с электроприводом или за лифтом на второй этаж и туалет. Внизу переднего торца сделан скос как подводное крыло, поднимающее нос при наборе хода, и конвертоплан скользит по воде на узких и длинных днищах, как на лыжах. Итак, конвертоплан ориентировочно имеет 40 или 74 пассажира.

В горизонтальном полёте положение стабилизатора хвостового оперения выше крыла обеспечивает свободный ход воздуху, нагнетаемому под него винтами с верхней части крыла, что увеличивает подъемную силу. При горизонтальном взлёте отклонённые вверх примерно на 40° оси винтов и опущенные закрылки создают условия для появления между фюзеляжами воздушной подушки. При посадке повёрнутые назад винты уменьшают пробег, а при рулежке создают задний ход. При взлёте и посадке воздух из-под винтов нагнетается в пространство, закрытое сверху крылом и стабилизатором хвостового оперения, а с боку фюзеляжами и двумя шторками, выпускаемыми из передней части крыла и задней части стабилизатора хвостового оперения вниз по стенкам фюзеляжей, что увеличивает давление внутри этого пространства. Повышение давления на 1 г на квадратный сантиметр эквивалентно увеличению тяги на тонну, потому что площадь повышенного давления равна миллиону квадратных сантиметров. Естественно, что воздуху нужен выход. Создается воздушная подушка, на которой конвертоплан можно закрутить, если винты отклонить от вертикали в разные стороны для создания внешними частями крыла и стабилизатора хвостового оперения дополнительной подъемной силы. На твёрдой и ровной площадке вместе с воздушной подушкой используют шасси. Например, для достижения внешними частями крыла и стабилизатора средней окружной скорости 90 км в час период вращения равен 2.4 секунды. При этом на пассажиров, сидящих на сидениях и пристегнутых к ним ремнями безопасности, действует довольно большая центробежная сила, но она направлена по линии грудь - спина и не вызывает больших неудобств. Кроме того, она не продолжительна, примерно на полминуту, что позволяет оценить её как приемлемую. Внешние части крыла и стабилизатора имеют большую площадь 84 кв. м, их закрылки опущены с одной стороны и подняты с другой для увеличения подъемной силы, которая может исчисляться в тоннах. Кроме того, в потоке воздуха между фюзеляжами можно распылить и поджечь горючее, как в форсажной камере реактивного двигателя. Для получения наглядного представления об этом, подожгите едва заметную струю одеколона из пульверизатора, превратив её в большой гудящий факел. Всё это увеличит нагрузку на моторы, но она может быть парирована кратковременным форсажем.

Весовая сводка. Крыло и хвостовое оперение по 1.5 т. Фюзеляжи по 2 т. Силовой блок 3 т. Вес фермы с механизмом поворота силового блока распределён между всеми элементами конструкции. Пустой вес конвертоплана ориентировочно 10 т.

Груз и тяга.

При вертикальном взлёте и посадке общий вес пассажиров с багажом и горючего - 8 т. Полный вес конвертоплана - 18 т. При запасе тяги 2 т потребуется тяга 20 т. Поскольку режим кратковременный его выполняют на форсаже, удваивающем тягу, путём увеличения наддува воздухом моторов. Средний вес пассажира 75 кг. При 40 пассажирах с багажом по 25 кг их общий вес равен 4 т. При 74 пассажирах с багажом по 5 кг их общий вес равен 6 т. На горючее остается 4 т или 2 т. Отсутствие необходимости в аэродроме не только уменьшает расходы по эксплуатации, но и позволяет конвертоплану заправляться горючим у любой попутной деревни, что превращает небольшое количество горючего из недостатка в достоинство благодаря возможности увеличения полезного груза, - в данном случае почти удвоение пассажиров.

На взлёте и посадке или при небольшой скорости горизонтального полёта качество, то есть отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению, принято равным трём. Отсюда при запасе подъемной силы 2 т вес конвертоплана не должен быть больше 18 т. При весе горючего 8 т вес пассажиров с багажом должен быть равен 10 т. Значит, вес пассажира с багажом 250 кг при 40 пассажирах и 150 кг при 74 пассажирах.

Горючее размещают в крыле и хвостовом оперении, а багаж во всех свободных местах, например, под сидениями, на верхних полках и на втором этаже. Этот грузопассажирский вариант взлетает и садится с разгона. Для вертикального взлёта и посадки используют буксир. Им может быть свободный от полётов и без груза дежурный конвертоплан, временно связанный с буксируемым конвертопланом тросами и топливным шлангом. На форсаже его тяги достаточно.

При полёте на небольшое расстояние с разгона можно наскрести для полезного груза ещё 10 т. Возьмём 5 т горючего. Там останется 3 т. Отклонив винты от горизонтали вверх на 30°, мы увеличим таким образом подъемную силу вертикальной составляющей тяги винтов, равной 5 т. При этом горизонтальная составляющая тяги винтов уменьшится незначительно, примерно на 13%, что компенсируется небольшим увеличением наддува моторов воздухом и позволяет удвоить вес полезного груза. При вертикальном взлёте с использованием буксира форсажную тягу тоже нужно увеличить на 13%. Контейнеры с дополнительным грузом расположим вдоль бортов снаружи. Так например, один конвертоплан без аэродромов перевезёт 70 пассажиров и 15 т грузов на 400 км примерно за час полёта.

Зимой конвертоплан может скользить на брюхе по ровной заснеженной поверхности льда или по предварительно выровненной грейдером земле, засыпанной снегом, благодаря небольшому - 50 г на кв. см давлению на снег, как у аэросаней или у лыжника с рюкзаком. Действительно, площадь днища фюзеляжей равна 36 кв. м. А при разгоне вес конвертоплана, равный 28 т, уменьшен при взлёте вертикальной составляющей форсированной тяги винтов, отклонённых вверх от горизонтали на 30°, на 10 т.

Два слова о шуме. После набора оборотов мотором истребителя, на котором летал мой отец, было слышно только пение его винта. Потом он поднял хвост и побежал. Не было рёва и грома, только пение винта. Примеров много.

Грузовой конвертоплан с грузом на внешней подвеске. Это несколько конвертопланов, соединённых тросами и топливными шлангами. В воздухе они образуют этажерку. Четвёрка таких конвертопланов с восемью тоннами горючего поднимет вертикально и при качестве больше двух понесёт тридцати тонный груз, имея в запасе две тонны подъемной силы.

Это СИЛА — соединённые в единство вместилища ищущих.