Самолет мышечной силы

Light Eagle на испытательном полете

Самолет мышечной силы ( НР или МР , с английским мускулолют или человек самолетов с питанием ) представляет собой воздушное судно , который приводится в движении только с помощью мышечной силы на пилоте , используя скользящие свойства конструкции самолета. Подходящий мускулистый самолет должен иметь возможность взлетать с ровной взлетно-посадочной полосы без посторонней помощи, а затем лететь на значительное расстояние.

Во время первого официально признанного полета мускульного самолета в 1961 году дальность полета составила 64 метра. Технические достижения привели к тому, что мировой рекорд расстояния 1988 года с Daedalus 88 можно было улучшить до 115 километров.

требования

Долгое время идея создания мощного самолета считалась неосуществимой. В своей книге De motu animalium , опубликованной в 1680 году, итальянский ученый Джованни Альфонсо Борелли подсчитал, что человеческим мышцам не хватает силы, чтобы летать, как птица. В 1873 году Герман фон Гельмгольц заявил в лекции в Прусской академии наук, что «вряд ли можно считать вероятным», что человек может когда-либо летать, как птица, только с помощью своих собственных мускулов, даже если бы он имел « искуснейший «крыловидный» механизм ».

Способность птиц летать стала возможной и оптимизирована благодаря эволюции их анатомии: помимо прочего, у них легкий костный скелет и очень мощные летательные мышцы. У людей соотношение между мышцами и массой тела гораздо менее благоприятно. При полете на мускульном самолете его вес является дополнительным фактором. Чем меньше вес, тем меньше мощности требуется для движения самолета, чтобы удерживать его в воздухе. Самолет с мускульной мощностью должен иметь минимально возможный собственный вес, чтобы вместе с пилотом удельная мощность оставалась низкой. Эта цель требует чрезвычайно легкой конструкции . Функциональные летательные аппараты с приводом от мускулов стали возможны, например, благодаря использованию легких, стабильных пленок, изготовленных из двухосно ориентированной полиэфирной пленки . Пластик, армированный углеродным волокном , часто используется для изготовления элементов конструкции.

Аэродинамическое должна быть высокой, то есть: как много аэродинамической подъемной силы , как это возможно , и в то же время , как мало аэродинамического сопротивления , как это возможно . Для этого требуется большое крыло: с одной стороны, подъемная сила увеличивается пропорционально площади крыла, с другой стороны, самолет должен иметь возможность летать на малой скорости, чтобы терять как можно меньше мощности из-за сопротивление воздуха. Начиная с оптимального профиля крыла, большая площадь может быть достигнута только при большом размахе крыла . Хотя это также означает больший вес, практическое правило для размаха крыльев до 35 метров таково: чем больше размах крыла, тем меньше энергии требуется пилоту. Для ближнемагистральных высокопроизводительных полетов, где целью является высокая скорость, подходят самолеты с меньшим размахом крыла (у мирового рекордсмена Musculair  2 был размах крыльев всего 19,50 метра).

Пилоту нужны руки, чтобы управлять самолетом, и поэтому он генерирует мощность, как велосипед, ногами (педальный привод). Шестерня передает усилие от кривошипа на гребной винт , который создает движущую силу. Винт может быть прикреплен к корме (как у Gossamer Albatross ) или к передней части (как у Daedalus ) или между пилотом и кормой (как у Aerocycle ).

история

Первая попытка

Силовой самолет Zaschka Muscle , Берлин, 1934 г.
  • В 1934 году главный инженер Энгельберт Зашка из Берлина признал, что большой размах крыльев имеет решающее значение для полета с мощью мускулов. Поэтому он оснастил свою конструкцию 20-метровым узким крылом. Крыло было снабжено вертикальной центральной стойкой на проволочной опоре (воротниковой балкой), системой, которая позже очень успешно использовалась в самолетах с мускульными двигателями. Рама мощного силового самолета Zaschka была сделана из стальных труб, так что на нем могли равномерно разгоняться до номинальной скорости до четырех человек. Во время попытки полета 11 июля 1934 года Энгельберт Защка смог без посторонней помощи совершить парящий полёт длиной 20 метров в Темпельхофе .
  • В 1933 году инженеры Haessler и Villinger , которые работали на Юнкерс Flugzeugwerke в Дессау в то время , построили мышц Приведено самолета , HV-1 Mufli , с которой пилот планера Карл Dünnebeil в аэропорту Франкфурт -на -Rebstock 30 августа, 1935 г. Дальность полета достигла 235 метров. Было совершено 120 полетов, самый длинный - 712 метров в 1937 году. Однако запуск происходил с натянутым тросом катапульты и, следовательно, управлялся не только людьми.
  • В 1936 году немецкий изобретатель и конструктор Ганс Зеехейз совершил испытательные полеты на разработанном им самолете с мощной силой, с которым он совершил полеты на расстояние до 90 метров, но ему не было предоставлено никаких дальнейших разрешений на взлет для мест с твердой поверхностью. , так как испытания должны были состояться В начале войны были не важны в военном отношении
  • В марте 1937 года группа из Энеа Босси, Витторио Бономи (строитель) и Эмилио Каско (пилот) столкнулась с проблемой итальянского правительства - пролететь один километр на своей Pedaliante. Самолет, по-видимому, летал на короткие расстояния полностью за счет человеческих усилий, но эти расстояния были недостаточно значительными, чтобы выиграть приз конкурса. Кроме того, было много споров по поводу того, взлетал ли он когда-либо только под действием педалирования пилота, тем более что нет никаких записей об этом официально.

Премия Кремера

В 1959 году промышленник Генри Кремер объявил о присуждении Премии Кремера: первый самолет с двигателем, пролетевший по восьмерке на расстоянии двух марок на расстоянии полумили друг от друга, получит приз в размере 5000 фунтов стерлингов. В 1973 году Кремер увеличил призовой фонд до 50 000 фунтов стерлингов. Премия Кремера была присуждена в 1977 году. После этого Кремер профинансировал дополнительные призы за первый полет через Ла-Манш и за рекорды скорости. Премия Кремера стала действенным стимулом для развития и совершенствования самолетов с двигателем.

Рейсы и записи

SUMPAC в Саутгемптон музей авиации , Англия
Паутинка альбатрос , который перелетел через Ла- Манш в 1979 году
Musculair 2 в Flugwerft Schleissheim , 1985 мировой рекорд по самой высокой средней скорости
Дедал 88 имеет мировые рекорды на длинную дистанцию полета и самую длинную продолжительность полета с 1988
  • 9 ноября 1961 года SUMPAC ( Самолет с приводом от человека в Саутгемптонском университете; размах крыльев 24,4 м, снаряженная масса 58 кг) совершил первый официально признанный полет самолета, приводимого в движение только мускулами, на аэродроме Лашэм в Хэмпшире . Пилот Дерек Пигготт взлетел без старта, несмотря на высокий общий вес 121,6 кг, пролетел на высоте почти 2 метра и приземлился после полета на дальность 64 метра. В ходе дальнейших попыток полета в следующие недели Пигготт достиг дальности полета до 594 метров и более 4 метров в высоту.
  • Хэтфилд Puffin (размах крыльев 26 м, снаряженная масса 54 кг) был разработан командой во главе со стороны Джона Wimpenny и построен добровольцами на авиазаводе Хэтфилд. 2 мая 1962 года 39-летний Джон Уимпенни поднялся на тупика, проехав на велосипеде сотню метров. Ему потребовалось около двух минут для полета на дальность 900 метров. Этот мировой рекорд был побит только через десять лет.
  • 23 августа 1977 года Gossamer Condor (размах крыльев 29 м, вес пустого 32 кг) , построенный командой Пола Маккриди , получил премию Кремера с Брайаном Алленом в качестве пилота . Этот мускулистый самолет выполнил требование лететь восьмеркой лежа за восемь минут на двух сваях на расстоянии 800 метров. Успех стал возможным благодаря использованию тонкой майларовой пленки и устойчивых к давлению пен.
  • 12 июня 1979 года: Брайан Аллен пересек Ла-Манш на паутинном альбатросе (размах крыльев 30 м, вес пустого 32 кг) и получил вторую премию Кремера. Имея общий вес 100 кг, он преодолел дистанцию ​​35,8 км между Фолкстоном и Кап-Гри-Нез за 2:49 часа.
  • Мускулистый самолет Pelargos , построенный в 1983 году Максом Хорлахером в Швейцарии. Размах 26 м, масса пустого 36 кг, дальность полета 800 м (длина взлетно-посадочной полосы). Модель Pelargos III с 1985 года: пролет 22 м, масса пустого 42 кг. Греческое имя Пеларгос означает «аист».
  • 1 октября 1985 года Musculair 2 Гюнтера Рохельта (размах крыльев 19,5 м, вес пустого 25 кг) установил рекорд скорости и получил премию Кремера. Хольгер Рохельт, сын дизайнера, пролетел 1,5 км на аэродроме Шлейсхайм под Мюнхеном со средней скоростью 44,26 км / ч. Предыдущая модель Musculair 1 уже была удостоена двух премий Кремера.
  • 9 августа 1988 г .: Первый полет Velair компании Peer Frank, построенный в Германии в 1987/88 году. Название Velair (=  Velo + Air ) означает «воздушный мотоцикл ». Первая версия: Velair 88 , размах крыла 21,7 м, масса пустого 35 кг. После ремонта зимой 1988/89 года: Velair 89 , пролет 23,2 м, вес пустого 30,5 кг. К 1994 г. было выполнено около 110 полетов.

Мышечные орнитоптеры

Орнитоптеры - это летательные аппараты, которые взмахивают крыльями и машут крыльями . Мышечные орнитоптеры при взлете с самолета нуждаются в помощи при старте от транспортного средства, к которому они привязаны веревкой, и поэтому не являются самолетом с мышечным приводом в более узком смысле. Качающееся полетное движение затрудняет определение расстояния, на котором орнитоптер может поддерживать определенную высоту, прежде чем он начнет приземляться. Немногочисленные модели, построенные до сих пор, не достигли большого летного времени.

  • 20 апреля 2006 г. впервые был официально признан полет на таком самолете. Французский изобретатель Ив Руссо сумел пролететь более 64 метров во время своей 212-й попытки взлететь, что наблюдали представители Aero Club de France.
  • 2 августа 2010 года команда из Института аэрокосмических исследований Университета Торонто установила предыдущий рекорд с орнитоптером Snowbird (размах крыльев 32 м, снаряженная масса 44,7 кг). Студент Тодд Райхерт пролетел 19,3 секунды 145 метров (средняя скорость 25,6 км / ч), не потеряв высоты после буксировки. За полетом наблюдали представители FAI .

Вертолет мышечной силы

Вертолеты мускульной силы пока не соответствуют концепции мускулистого самолета, поскольку они взлетают ненадолго, но не могут быть перемещены из-за своих огромных размеров. 10 сентября 1989 года первый вертолет с силовой установкой, Da Vinci III из Калифорнийского политехнического государственного университета , парил 7,1 секунды и достиг высоты 8 дюймов. В 21 веке было разработано больше моделей, и время полета достигло более минуты.

Смотри тоже

литература

  • Полет человека: пересечение пролива и будущее . В: Труды третьего симпозиума группы самолетов с двигателем в Королевском авиационном обществе . Лондон, 6 февраля 1979 года.
  • К. Н. Адкинс, Р. Х. Либек: Разработка оптимальных гребных винтов . В: AIAA Paper 83-0190 . Январь 1983 г.
  • Дж Лангфорд, М. дрела: МИТ Монарх Б . В: Журнал человеческой силы . Октябрь 1984 г.
  • Рон Моултон: " Полет с приводом от человека" идет вперед . В кн . : Рейс международный . 16 марта 1985 г.
  • Р. Дж. Палмер, К. Шервин: Полет человека в Юго-Восточной Азии . В: Аэрокосмическая промышленность . Март 1986 г.
  • Э. Шобель: Самолет с двигателем Musculair 1 и 2 и его оптимизация . В кн . : Сила человека (Технический представитель IHPVA) . Лента 5 , вып. 2 , 1986.
  • Дж. Макинтайр: Построение летательного аппарата с приводом от человека в движение из композитных материалов . В: Самолеты с приводом от человека - путь вперед. Труды полудневной конференции группы самолетов с двигателем . Королевское авиационное общество, Лондон, 24 января 1989 года.
  • Дж. Макинтайр: Дизайн и летные испытания HPA Airglow . В: Технология летательных аппаратов с двигателями человека. Труды полудневной конференции группы самолетов с двигателем . Королевское авиационное общество, Лондон, 30 января 1991 года.
  • Н. Вестон: Некоторые предварительные результаты программы летных исследований с самолетом с низким числом Рейнольдса . В: Симпозиум Королевского авиационного общества по полету с использованием энергии человека . Январь 1996 г.
  • Мортон Гроссер: Паутинная одиссея: Триумф полета человека . Зенит Пресс, 2004, ISBN 0-7603-2051-9 .

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Герман фон Гельмгольц: О теореме, касающейся геометрически подобных движений жидких тел, а также ее приложение к задаче управления воздушными шарами. В: Ежемесячные отчеты Королевской прусской академии наук в Берлине, родившейся в 1874 году . С. 509 .
  2. ↑ Веб-сайт Size Effects on Lift Исследовательского центра Гленна НАСА. Рядом с текстом рисунка написано (перевод): «Подъемник напрямую зависит от местности. [...] Удвойте площадь → удвойте плавучесть ".
  3. ^ GEC Fujiwara et al.: Дизайн самолета с двигателем, использующий междисциплинарный метод оптимизации. Технические документы SAE, сентябрь 2013 г. См. Рис. 22: Требуемая мощность в зависимости от размаха крыльев .
  4. ↑ Aerocycle 301 на Icarus Cup 2019 (видео, 1:39 мин.). Самолет с винтом между пилотом и хвостом.
  5. ^ Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики Вашингтон: самолет Zaschka Human-Power (1934) .
  6. ↑ Мортон Гроссер: Паутинная Одиссея. Триумф полета человека . Зенит Пресс, 2004, с. 14-15.
  7. ↑ a b Бруно Ланге: Книга немецкой авиационной техники. Verlag Dieter Hoffmann, Майнц 1970, стр. 361.
  8. ↑ Немецкий спортивный пилот. Лейпциг. № 10, том 2, октябрь 1935 г.
  9. ↑ Как велосипед «Популярная механика», декабрь 1935 г. ниже стр. 855
  10. ↑ Крис Ропер Б. Полеты с использованием мускулов до 1939 года. Полеты с использованием человека. Accessed 2008-08-14 . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года Проверено 14 августа 2008 года.
  11. ↑ The Royal Aeronautical Society: Part 7 - Expansion aerosociety.com, см. Раздел « Полет с приводом от человека» .
  12. ↑ Празднование 50-летия полета человека на theguardian.com, 9 ноября 2011 г.
  13. ↑ Flying Bicycle aka SUMPAC, видео Бритиш Пате , 1962 г. (1:20 мин.)
  14. ^ Lasham Аэродром отмечает 50 лет педаль питания полета Alton Post Gazette, 21 ноября 2011 года.
  15. ^ Мышечная сила самолета : Pelargos (1983) horlacher.com
  16. ↑ Самолет Макса Хорлахера Pelargos с двигателями человека skytec-engineering.de
  17. ↑ Rochelt Musculair 2 deutsches-museum.de
  18. ↑ Мировые рекорды Канеллоса Канеллопулоса в базе данных FAI , оба от 23 апреля 1988 г .: время полета 3:54:59 ч, расстояние 115,11 км.
  19. ^ Peer Frank: Human питание полет с Velair . В: Technical Soaring , 1990, Volume 14, No. 2, pp. 35-39 ( аннотация , PDF ).
  20. ^ Peer Frank: Flight Testing Velair . В: Технология летательных аппаратов с двигателями человека . Труды полудневной конференции группы самолетов с двигателем. Королевское авиационное общество, Лондон, 30 января 1991 года.
  21. ↑ Пер Франк: Самолет Velair с приводом от человека. Детали конструкции и результаты конструктивных, винтовых и летных испытаний , 1994 г. ( PDF ).
  22. ↑ Веб-сайт Пира Франка для Velair skytec-engineering.de (по состоянию на 1999 г.).
  23. ↑ Premier vol humain à force musculaire à ailes battantes видео полета орнитоптера 20 апреля 2006 г. (2:41 мин., Этап полета без веревки с 2:04).
  24. ↑ Snowbird aerovelo.com
  25. ↑ Human-Powered Ornithopter (HPO) Project hpo.ornithopter.net (официальный сайт проекта).
  26. ↑ Первый в мире управляемый человеком орнитоптер. Видео рекордного полета (2:23 мин., Этап полета без веревки с 1:42).