Самолет с приводом от человека

Самолет с приводом от человека ( HPA ) — летательный аппарат, принадлежащий к классу транспортных средств, известных как транспорт с приводом от человека .

Как следует из названия, в HPA пилот не только управляет, но и приводит в движение самолет (обычно с винтовым приводом) с помощью системы, аналогичной велосипеду или трехколесному велосипеду : пара педалей, приводимых в движение ногами пилота и вращающих шестерню, который затем приводит в движение велосипедную цепь , которая затем вращает меньшую шестерню, которая вращает вертикальный вал, который либо вращает набор конических шестерен , который вращает другой, горизонтальный вал, который в конечном итоге вращает пропеллер, или, в случае более ранних прототипов, орнитоптер. механизм.

Часто используется гибридная система; где в течение определенного времени вращения педалей заряжается аккумулятор, ^[1] который одним нажатием кнопки приводил в действие электродвигатель , подключенный к тому же горизонтальному валу, что и гребной винт.

Самолеты с приводом от человека успешно летают на значительные расстояния. Тем не менее, они по-прежнему в первую очередь строятся как инженерные задачи, а не для каких-либо развлекательных или утилитарных целей.

История

Ранние попытки полета с приводом от человека оказались безуспешными из-за сложности достижения высокого соотношения мощности к весу . В прототипах часто использовались принципы орнитоптеров , которые были не только слишком тяжелыми для удовлетворения этого требования, но и аэродинамически неудовлетворительными.

Первые попытки

В 1904 году журнал Scientific American опубликовал статью и фотографию велосипедного самолета, построенного Стюардом Уинслоу из Рипарии , штат Вашингтон . ^[2] 30 июля 1904 года он попытался управлять своим самолетом, но одно из колес отказало. ^[3]

Первым самолетом с двигателем человека был Gerhardt Cycleplane , разработанный В. Фредериком Герхардтом на аэродроме Маккук в Дейтоне, штат Огайо, в 1923 году. У самолета было семь крыльев, сложенных друг на друга, высотой почти 15 футов (4,6 м). Пилот крутил педали велосипедной передачи, которая вращала пропеллер. На первых испытаниях корабль буксировался в воздух автомобилем и отпускался. Под управлением Герхардта Cycleplane мог поддерживать стабильный горизонтальный полет в течение коротких промежутков времени. ^[4] Его единственным взлетом с помощью человека был короткий прыжок на 20 футов (6,1 м) с подъемом корабля на 2 фута (0,6 м). ^[5]

В 1934 году Энгельберт Зашка из Германии построил большой самолет с человеческим двигателем Zaschka Human-Power Aircraft . 11 июля 1934 года Zaschka-HPA пролетел около 20 метров над берлинским аэропортом Темпельхоф ; HPA взлетел без помощи при взлете . ^[6]^[7]

Судно под названием HV-1 Mufli ( de ) ( Muskelkraft-Flugzeug ), построенное Гельмутом Хесслером и Францем Виллингером ( де ), впервые поднялось в воздух 30 августа 1935 года: расстояние 235 метров в Галле-ан-дер-Заале . Было совершено 120 полетов, самый длинный из которых составил 712 метров в 1937 году. Однако он запускался с помощью натянутого троса и поэтому не приводился в движение строго человеком. ^[8]

В марте 1937 года команда в составе Энеа Босси (конструктор), Витторио Бономи (строитель) и Эмилио Каско (пилот) приняла вызов итальянского правительства на полет на один километр на своем Pedaliante . Судя по всему, самолет пролетал короткие расстояния полностью под управлением человека, но расстояния были недостаточно значительными, чтобы выиграть приз конкурса. Более того, было много споров о том, взлетал ли он когда-либо только с помощью педали пилота, в частности потому, что нет никаких официальных записей об официальных наблюдениях за этим. ^[9] Некоторые аргументы за и против обоснованности утверждения Босси о том, что он сделал это, представлены Китом Шервином (1976). ^[10] В то время считалось, что полеты, полностью управляемые человеком, являются результатом значительной силы и выносливости пилота; и в конечном итоге недостижимо для обычного человека. Поэтому , как и в случае с HV-1 Mufli , были предприняты дополнительные попытки с использованием катапультной системы. Катапультировавшись на высоту 9 метров (30 футов), самолет выполнил требование по дальности в 1 километр (0,62 мили), но ему было отказано в призе из-за метода запуска. ^[11]^[12]^[13]

Первые полеты

СУМПАК: первый успешный самолет с человеческим двигателем

Первый официально подтвержденный взлет и посадка самолета с приводом от человека (способного взлетать с двигателем, в отличие от планера ) был произведен 9 ноября 1961 года Дереком Пигготтом в Саутгемптонского университета в SUMPAC Лэшэме . Аэродром . ^[14]^[15]Лучшим полетом из 40 попыток стал 650 метров. ^[16] SUMPAC был существенно перестроен Имперским колледжем с новой системой передачи, но в ноябре 1965 года был поврежден и не подлежал ремонту.

Hatfield Puffin впервые поднялся в воздух 16 ноября 1961 года, через неделю после SUMPAC. Клуб самолетов с двигателями человека в Хэтфилде был сформирован из сотрудников de Havilland Aircraft Company и имел доступ к поддержке компании. В конечном итоге его лучшая дистанция составила 908 метров (993 ярда). ^[17] Джон Уимпенни сказал, что он очень доволен работой Puffin, который прекрасно управлялся во время полета. ^[18] Его рекорд продержался 10 лет.

Puffin 2 представлял собой новый фюзеляж и крыло вокруг трансмиссии, взятые из оригинального Puffin. Он совершил полет 27 августа 1965 года и совершил несколько полетов на расстояние более полумили, включая набор высоты на 5,2 метра. После того, как Puffin 2 был поврежден, он был передан Ливерпульскому университету, который использовал его для создания Liverpuffin .

Woodford Essex Aircraft Group После этой даты летало несколько менее успешных самолетов, пока в 1972 году самолет «Юпитер» , спроектированный и построенный Крисом Ропером, пилотируемый Джоном Поттером, пролетел 1070 метров и 1239 метров в июне 1972 года. Из-за плохого здоровья Ропера проект был позже закрыт. продолжение в RAF Halton - Поттер Королевских ВВС (RAF). в то время был офицером ^[19]

Группа пилотируемых полетов Королевского авиационного общества

«Группа самолетов с человеческими двигателями» Королевского авиационного общества была сформирована в 1959 году членами группы с человеческими двигателями Колледжа аэронавтики в Крэнфилде, когда их пригласили присоединиться к Обществу. (Его название было изменено с «Человек» на «Человек» в 1988 году из-за множества успешных полетов, совершенных женщинами-пилотами. ^{[ нужна ссылка ]})

Под эгидой Общества в 1959 году промышленник Генри Кремер предложил первые премии Кремера в размере 5000 фунтов стерлингов за первый самолет с человеческим двигателем, пролетевший по восьмерочному курсу вокруг двух маркеров на расстоянии полумили друг от друга. При условии, что конструктор, пилот-участник, место постройки и полет должны быть британцами. ^[20]

Успехи премии Кремера

В 1973 году Кремер увеличил свой призовой фонд в десять раз до 50 000 фунтов стерлингов. В то время самолет с пилотируемым двигателем летал только по прямым (или почти прямым) курсам, и никто еще даже не пытался выполнить его более сложный курс по восьмерке, который требовал полностью управляемого самолета. Он также открыл конкурс для всех национальностей; ранее он был ограничен только британскими заявками.

23 августа 1977 года Gossamer Condor 2 пролетел первую восьмерку на расстояние 2,172 км и получил первый приз Кремера. Он был построен доктором Полом Б. Маккриди и пилотировался велосипедистом-любителем и пилотом-дельтапланеристом Брайаном Алленом . Несмотря на то, что он был медленным, двигаясь со скоростью всего 11 миль в час (18 км / ч), он достиг этой скорости всего с мощностью 0,35 л.с. (0,26 кВт). ^[21]

Второй приз Кремера в размере 100 000 фунтов стерлингов был выигран 12 июня 1979 года, снова Полом Маккриди, когда Брайан Аллен Маккриди пролетел на «Паутинном Альбатросе» из Англии во Францию : расстояние по прямой 35,82 км (22 мили 453 ярда) за 2 часа 49 минут. . ^{[ нужна ссылка ]}

Приз Кремера за скорость и последующие полеты команды MIT

Через неделю после перелета через Ла-Манш аппарата «Паутина Альбатрос», в котором использовался пропеллер, разработанный командой Массачусетского технологического института, ^[22] группа студентов Массачусетского технологического института совершила первый полет на своем Chrysalis , самолете ^[23] который продемонстрировал полную управляемость и на нем пилотировали 44 разных пилота, ^[22] включая женщин -пилотов.

11 мая 1984 года третий приз Кремера в размере 20 000 фунтов стерлингов за скорость был вручен команде разработчиков Массачусетского технологического института за полет на своем «Монархе-Б». ^[24] корабль проходит треугольную дистанцию длиной 1,5 км менее чем за три минуты (при средней скорости 32 км/ч): пилот Фрэнк Скарабино. Дополнительные призы в размере 5000 фунтов стерлингов вручаются каждому последующему участнику, улучшающему скорость как минимум на пять процентов.

В течение следующих четырех лет группа MIT продолжала развивать свои конструкции: на смену самолетам «Монарх» и «Монарх-Б» пришли три последующих проекта: Light Eagle и два самолета MIT Daedalus , Daedalus-87 и Daedalus-88. Текущий рекорд дальности, признанный ФАИ , был установлен 23 апреля 1988 года от Ираклиона на Крите до Санторини на MIT Daedalus 88, пилотируемом Канеллосом Канеллопулосом : расстояние по прямой 115,11 км (71,53 мили). ^[25]

Пассажирский самолет

Первый пассажирский рейс с участием человека произошел 1 октября 1984 года, когда Хольгер Рохельт перевозил свою сестру Катрин на самолете Musculair 1 .

Недавняя деятельность

Машины построены и эксплуатируются в Японии, Германии, Греции, Франции, Австралии, Новой Зеландии, Южной Африке, Австрии, Канаде, Сингапуре, США и Великобритании, общее их количество приближается к сотне.

При дополнительных средствах покойного Генри Кремера Королевское авиационное общество объявило о четырех новых наградах: ^[26]

50 000 фунтов стерлингов для участия в Международном марафонском соревновании Кремера за полет на определенную дистанцию в двадцать шесть миль ( марафон ) за время менее одного часа;
100 000 фунтов стерлингов для Международного конкурса спортивных самолетов в Кремере для спортивного самолета, способного работать в нормальных погодных условиях, существующих в Соединенном Королевстве;
1000 фунтов стерлингов на школьный конкурс;
500 фунтов стерлингов на конкурс Роберта Грэма для студентов по экспериментальным исследованиям и инженерным разработкам.

Были предприняты попытки претендовать на приз Kremer Sport в размере 100 000 фунтов стерлингов. Студенты Политехнического института Вирджинии спроектировали самолет своего класса AE4065/6. ^{[ нужна ссылка ]} Команда из Университета штата Пенсильвания разработала PSU Zephyrus как часть своего класса AERSP 404H. ^{[ нужна ссылка ]} Команда студентов аэрокосмической техники из Саутгемптонского университета спроектировала и построила SUHPA. ^[27]

В 2012 году Королевское авиационное общество учредило Кубок Икара. ^[28] для полетов с приводом от человека. Первый кубок выиграла компания Airglow , разработанная Джоном и Марком Макинтайрами. Кубок Икара отличается от Приза Кремера тем, что его цель не просто побить рекорды скорости и расстояния, а сделать полеты с использованием человека популярным видом спорта. Таким образом, соревнование включает в себя такие испытания, как трасса слалома, задание на старт без посторонней помощи и проверка точности приземления. Кубок Икара проводится ежегодно на аэродроме Лэшэм в Великобритании, месте первого полета человека.

В 2017 году Юта Ватанабэ, пилот Birdman House Iga, совершил перелет туда и обратно длиной 40 км.В 2019 году ему удалось пролететь 60 км во время соревнований Japan International Birdman над озером Бива . ^[29]

Типы

Дирижабли

Изобретатели построили дирижабли с приводом от человека , в том числе « Снупи» в 1979 году и « Белый карлик» в 1984 году. Благодаря подъемной силе за счет плавучести, а не потока воздуха мимо аэродинамического профиля , для приведения самолета в действие требуется гораздо меньше усилий. ^[30]^[31]^[32]^[33]

Вертолеты/винтокрылые машины

Орнитоптеры

2 августа 2010 года Тодд Райхерт из Института аэрокосмических исследований Университета Торонто пилотировал орнитоптер с приводом от человека по имени Snowbird . Самолет с размахом крыла 32 метра (105 футов) и массой 42 килограмма (93 фунта) был построен из углеродного волокна , бальзы и пенопласта. Пилот сидел в небольшой кабине, подвешенной под крыльями, и ногами качал штангу, приводя в действие систему тросов, которые качали крылья вверх и вниз. Его буксировали на машине до взлета, а затем он выдерживал полет почти 20 секунд. Он пролетел 145 метров со средней скоростью 25,6 км/ч (7,1 м/с). ^[34] Подобные буксируемые полеты совершались и раньше, но улучшенный сбор данных подтвердил, что орнитоптер способен летать с автономным приводом в воздухе. ^[35]^[36]^[37]

См. также

Ссылки

^ Ричардсон, Майк (18 ноября 2022 г.). «Флайцикл поднимается в воздух – аэрокосмическое производство» . aero-mag.com . Проверено 9 февраля 2024 г.
^ «Новая планирующая машина» . Scientific American : 183. 10 сентября 1904 г.
↑ Camas Prairie Chronicle (Коттонвуд, Айдахо), 5 августа 1904 г.
^ Корнелис (2002) ^{[ нужна страница ]}
^ «Первый в мире воздушный велосипедный полет» . Научно-популярный журнал : 41 октября 1923 г. ISSN 0161-7370 .
^ Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики, Вашингтон: Человеко-силовой самолет Зашка (1934)
^ Ланге, Бруно (1970). Книга немецкой авиационной техники . Verlag Дитер Хоффманн, с. 361.
^ «Самолет, которым управляет человек, вращается как велосипед», «Популярная механика» , декабрь 1935 г., нижняя стр. 855
^ «Крис Ропер Б. Полеты с помощью мышц до 1939 года. Полеты с использованием человека. Доступ: 14 августа 2008 г.» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 14 августа 2008 г.
^ Шервин, Кейт (1976). Летать как птица . Бейли Бразерс и Суинфен. ISBN 0-561-00283-5 .
↑ Pedaliante . Архивировано 14 июня 2006 г. в Wayback Machine.
^ «Полет с участием человека: современные достижения и новое предложение» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 г. Проверено 15 апреля 2007 г.
^ «Транспорт: Икар в Босси» . Время . 8 февраля 1937 года. Архивировано из оригинала 1 октября 2007 года.
^ Сейл, Джонатан (9 ноября 2011 г.). « The Guardian отмечает 50-летие полета человека» . Лондон . Проверено 9 ноября 2011 г.
^ Видеодокумент 1962 года на эту тему, снятый British Pathé.
^ «Полет с помощью человека, Крис Ропер - по состоянию на 14 августа 2008 г.» . Архивировано из оригинала 10 февраля 2012 г. Проверено 14 августа 2008 г.
^ Тейлор 1962, с. 151.
↑ The Guardian, 5 мая 1962 г., первая страница.
^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 23 сентября 2015 г. Проверено 17 августа 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Летающий журнал» . Полет : 36–. Июнь 1963 г. ISSN 0015-4806 .
^ Flight International 1977 стр. 1254
^ Jump up to: ^а ^б Паутинки и другие самолеты. Архивировано 3 октября 2011 г. в Wayback Machine , Группа пилотируемых самолетов Королевского аэронавтического общества (по состоянию на 13 ноября 2012 г.).
↑ Самолет Chrysalis с человеческим двигателем: он совершил первый полет. Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine , Группа самолетов с человеческим двигателем Королевского авиационного общества (по состоянию на 13 ноября 2012 г.).
^ Джеффри А. Лэндис, Самолет с человеческим двигателем - Monarch Crew. Архивировано 2 февраля 2012 г. в Wayback Machine (по состоянию на 13 ноября 2012 г.).
^ Гэри Дорси (1990), Полнота крыльев: создание нового Дедала, ISBN 0-670-82444-5
^ Сайт Королевского авиационного общества
^ Официальный сайт SUHPA
^ http://aerosociety.com/About-Us/specgroups/Human-Powered/Icarus-Cup (не путать с купе Icare )
^ «Первый в истории конкурса Birdman! Полностью покорил дистанцию 60 км!! [2019 BIRDMAN HOUSE Iga . » ]
^ Дирижабль с приводом от человека
^ Еще один дирижабль с человеческим двигателем.
^ Воздушный шар, приводимый в движение человеком, сделанный своими руками.
^ «Стефан Руссон и его дирижабль с педальным приводом | Общество легче воздуха» .
^ Полет орнитопера с приводом от человека на хлопающих крыльях: Информационный бюллетень Ornithopter Zone, осень 2010 г.
^ Проект орнитоптера с приводом от человека
^ УТИАС Снежная птица 1
^ УТИАС Снежная птица 2

Библиография

Корнелис, Диана Г. Великолепное видение, непоколебимая цель: развитие авиации для ВВС США в течение первого столетия полетов с двигателем . База ВВС Райт-Паттерсон, Огайо: Публикации ВВС США, 2002. ISBN 0-16-067599-5 .
«Прогресс в области пилотируемых полетов» Flight International , 16 марта 1985 г.
Доктор К. Шервин «Полеты с участием человека как вид спорта» Flight International , 23 декабря 1971 г.
Херст, Майк. «Победитель Америки, управляемый человеком» Flight International , 29 октября 1977 г., Vol. 112, № 3581. С. 1253–1256.
Тейлор, Джон В. Р. Джейн «Все самолеты мира, 1962–63» . Лондон: Сэмпсон Лоу, Marston & Company, Ltd, 1962.

Внешние ссылки

[1] Ричардсон, Майк (18 ноября 2022 г.). «Флайцикл поднимается в воздух – аэрокосмическое производство» . aero-mag.com . Проверено 9 февраля 2024 г.

[2] «Новая планирующая машина» . Scientific American : 183. 10 сентября 1904 г.

[3] Camas Prairie Chronicle (Коттонвуд, Айдахо), 5 августа 1904 г.

[4] Корнелис (2002) ^{[ нужна страница ]}

[5] «Первый в мире воздушный велосипедный полет» . Научно-популярный журнал : 41 октября 1923 г. ISSN 0161-7370 .

[6] Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики, Вашингтон: Человеко-силовой самолет Зашка (1934)

[7] Ланге, Бруно (1970). Книга немецкой авиационной техники . Verlag Дитер Хоффманн, с. 361.

[8] «Самолет, которым управляет человек, вращается как велосипед», «Популярная механика» , декабрь 1935 г., нижняя стр. 855

[9] «Крис Ропер Б. Полеты с помощью мышц до 1939 года. Полеты с использованием человека. Доступ: 14 августа 2008 г.» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 14 августа 2008 г.

[10] Шервин, Кейт (1976). Летать как птица . Бейли Бразерс и Суинфен. ISBN 0-561-00283-5 .

[11] Pedaliante . Архивировано 14 июня 2006 г. в Wayback Machine.

[12] «Полет с участием человека: современные достижения и новое предложение» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 г. Проверено 15 апреля 2007 г.

[13] «Транспорт: Икар в Босси» . Время . 8 февраля 1937 года. Архивировано из оригинала 1 октября 2007 года.

[14] Сейл, Джонатан (9 ноября 2011 г.). « The Guardian отмечает 50-летие полета человека» . Лондон . Проверено 9 ноября 2011 г.

[15] Видеодокумент 1962 года на эту тему, снятый British Pathé.

[16] «Полет с помощью человека, Крис Ропер - по состоянию на 14 августа 2008 г.» . Архивировано из оригинала 10 февраля 2012 г. Проверено 14 августа 2008 г.

[jawa62_p151-17] Тейлор 1962, с. 151.

[18] The Guardian, 5 мая 1962 г., первая страница.

[19] «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 23 сентября 2015 г. Проверено 17 августа 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[20] «Летающий журнал» . Полет : 36–. Июнь 1963 г. ISSN 0015-4806 .

[21] Flight International 1977 стр. 1254

[gossamers-22] Jump up to: ^а ^б Паутинки и другие самолеты. Архивировано 3 октября 2011 г. в Wayback Machine , Группа пилотируемых самолетов Королевского аэронавтического общества (по состоянию на 13 ноября 2012 г.).

[23] Самолет Chrysalis с человеческим двигателем: он совершил первый полет. Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine , Группа самолетов с человеческим двигателем Королевского авиационного общества (по состоянию на 13 ноября 2012 г.).

[24] Джеффри А. Лэндис, Самолет с человеческим двигателем - Monarch Crew. Архивировано 2 февраля 2012 г. в Wayback Machine (по состоянию на 13 ноября 2012 г.).

[25] Гэри Дорси (1990), Полнота крыльев: создание нового Дедала, ISBN 0-670-82444-5

[26] Сайт Королевского авиационного общества

[27] Официальный сайт SUHPA

[Icarus_Cup-28] ttp://aerosociety.com/About-Us/specgroups/Human-Powered/Icarus-Cup (не путать с купе Icare )

[29] «Первый в истории конкурса Birdman! Полностью покорил дистанцию 60 км!! [2019 BIRDMAN HOUSE Iga . » ]

[30] Дирижабль с приводом от человека

[31] Еще один дирижабль с человеческим двигателем.

[32] Воздушный шар, приводимый в движение человеком, сделанный своими руками.

[33] «Стефан Руссон и его дирижабль с педальным приводом | Общество легче воздуха» .

[34] Полет орнитопера с приводом от человека на хлопающих крыльях: Информационный бюллетень Ornithopter Zone, осень 2010 г.

[35] Проект орнитоптера с приводом от человека

[36] УТИАС Снежная птица 1

[37] УТИАС Снежная птица 2

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]