Об оптимизации летательных аппаратов

Можно представить себе планер, самолёт, как крыло, которое двигается в направлении полёта. В отсутствии силы трения, прирост кинетической энергии планера равна уменьшению потенциальной энергии, - при потере высоты увеличивается скорость. В среде, ( воздух) на крыло действует сила, перпендикулярная поверхности крыла, F результирующая (рис.3). Эту силу можно представить как сложение векторов сил - F подъёмная и F трения. В равновесном полёте, подъемная сила равна весу планера ( самолёта ). Если же подъёмная сила меньше / больше веса P, то аппарат будет терять / набирать высоту. Мощность двигателя при полёте на одной высоте, без уменьшения скорости, - это произведение силы трения на путь, пролетаемый в единицу времени, -

 Мощность двигателей = F трения * V (cкорость)= P вес * tg(a) * V скорость

Вертолёт, находящийся в воздухе без движения, тратит энергию, пропорциональную эффективному пути его винтов в единицу времени и силе сопротивления среды. Здесь есть поле деятельности для оптимизации размеров винта в различных средах. Когда-то  сделали большой винт для парохода, и случайно обнаружили, что когда винт обломался и уменьшился в размерах, то скорость парохода существенно возросла.

Если вертолёт превратить в планер, в самолёт, то для его полёта потребуется гораздо меньшая мощность двигателей. Это можно сделать, добавляя конструкцию крыльев, которая не обязательно должна быть рассчитана для взлёта с земли.

Вертолёты Сикорского отличаются от вертолётов Камова - у вертолётов Камова два винта, которые вращаются в разные стороны, а у вертолётов Сикорского момент сил вращения компенсируется винтом, находящимся в хвосте. Чем дальше находится такой винт, тем меньшая сила требуется для уравновешивания вращения.

Другой способ уравновесить момент вращения винта - уравновесить момент сил изменяющимся вектором тяги. Такая же возможность  может быть и у вертолёта Камова при повреждении одного из винтов ( рис. 2, - вид вертолёта сверху), мы полагаем, что в хвосте летательного аппарата установлен один или 2 винта тяги, которая может приводить вертолёт в самолёт.

У двухмоторного самолёта, при вращении винтов в одну сторону, часть мощности будет тратиться на трение, которое уравновешивает момент сил вращения в геометрии ( сила * плечо = момент силы). Поэтому если у двух винтовых моторов будут разные направления вращения, то это приведёт к экономии топлива.

На рис. 1 изображена атрибуты схемы летательного аппарата, которые могут располагаться над кабиной пилота. Аппарат не исключает возможность двигаться по земле, как автомобиль, у него могут быть 3 или 4 колеса с приводом от двигателя. Перевод вертолёта в режим самолёта может сопровождаться изменением геометрии крыльев, а тяговые двигатели (или передача), установленные в хвосте, будут обеспечивать значительно большую скорость, чем скорость обычного вертолёта.

Наличие привода двигателя на колёса может сокращать расход топлива при взлёте - а вертолёт всегда потребляет существенно больше топлива, чем самолёт. Вертолёт, который разбегается для взлёта, с учётом подъёмной силы крыльев, затратит значительно меньше энергии для взлёта, чем его "собрат", осуществляющий вертикальный взлёт. Векторы тяги в хвостовых двигателях можно сконструировать с изменением направления, - тогда такой аппарат сможет взлетать вертикально вверх, а затем сразу же набирать скорость.