Всё новое — это давно придуманное старое. За время становления авиации было придумано множество нетривиальных схем самолетов и их крыльев. Сегодня мы поговорим об одной из наиболее экзотических схем — так называемых циклокоптерах с неподвижным крылом.

Одной из первых успешных реализаций такой схемы был так называемый «самолет Болдырева». Этот самолет построили в МАИ под руководством ее разработчика инженера Александра Болдырева. Она прошла стендовые испытания, все узлы были признаны надежными. И только редуктор, передающий вращение от двигателя к механизму, колеблющему предкрылок, не годился — шестеренки были прямозубыми. Не нашлось тогда в МАИ зуборезного станка, чтобы сделать все как следует.

Идея Болдырева была очень простой — подвижный (вибрирующий) предкрылок создавал поток воздуха вдоль верхней поверхности крыла, движение воздуха создавало подъемную силу.

Собственно, вибрирующий предкрылок с самого начала выглядел идиотским решением, поэтому примерно в 1997 году схема была усовершенствована дизайнером Патриком Пиблзом, догадавшимся поставить сверху крыла так называемый вентилятор с поперечным потоком:

Такая схема была названа FanWing — то есть «вентиляторное крыло». Принцип её работый такой же, как у самолета Болдырева — вентилятор гонит воздух вдоль верхней поверхности крыла, что создает одновременно подъемную и движущую силу. Причем при достаточной мощности вентилятора самолет может взлетать практически вертикально, как вертолет.

У этой схемы есть очень интересное своейство — поскольку вентилятор засасывает воздух спереди и выбрасывает его где-то на середину хорды профиля крыла, у такого крыла почти не наблюдается перетекание потока через конец крыла. Поэтому можно использовать широкое крыло относительно небольшого удлинения без существенных потерь эффективности.

Разумеется, схема имеет и недостатки. При остановке ротора вентилятора эффективность крыла резко падает (составляет не более 1/3 от исходной). Впрочем, если ротору позволить крутиться на авторотации — падение характеристик не столь низкое, и аппарат вполне способен совершить планирующую посадку.

Еще один недостаток — в том, что эффективность FanWing быстро падает с ростом скорости. Проблема та же, что у вертолетов — быстро движущиеся лопасти, складывая свою скорость движения со скоростью набегающего потока воздуха, достигают скорости звука, после чего эффективность вентилятора резко падает. И лобовое сопротивление большого ротора тоже велико — собственно, именно из этих соображений Болдырев пытался обойтись гораздо более компактным качающимся предкрылком.

Продувки в аэродинамической трубе показали, что добавление на концах крыльев шайб и скошенных вверх винглетов позволяет эффективно утилизировать энергию завихрения воздуха, стекающего от ротора к концам крыла.

Разумеется, вращающийся вентилятор вызывает гироскопические эффекты, которые влияют на маневренность аппарата. Однако испытания моделей показывают, что ничего непреодолимого в этом эффекте нет.