FanWing: новая технология полета

Дикла Пиблз (Dikla Peebles), Директор FanWing Ltd.

FanWing представляет новую технологию полёта, когда крыло полностью превращается в двигатель. Это история развития и тестирования, что когда-то казалось несбыточной мечтой, а теперь стало проектом, финансируемым на средства ЕС, руководителем которого является DLR – Немецкий аэрокосмической научно-исследовательский центр.

В 2000 году сэр Артур Чарльз Кларк, писатель, учёный и прорицатель, отправил факс неизвестному изобретателю, который создал оригинальное и новаторское крыло самолёта. Кларк похвалил изобретателя, которого звали Пэт Пиблз, и сопроводил своё послание цитатой из своего собственного «Закона» Кларка:

«Каждая новая и революционная идея проходит через четыре стадии, которым можно дать следующие определения:

            1. Что за глупая идея! Нечего тратить на неё моё время.

            2. Ну, может быть, в этом что-то и есть, но это совершенно бесполезно.

            3. Я с самого начала сказал, что это хорошая идея.

            4. Я первый об этом подумал».

Смысл послания был и подбадривающим, и пророческим, и предостерегающим. Цитата послужила, как признаётся Пиблз, «своего рода шаблоном» для его собственного опыта, когда он продолжил продвигать свой проект к коммерческой реализации.

Что за глупая идея

Компания FanWing была официально зарегистрирована в 1999 году. Тем не менее, история о новом крыле началась всего лишь несколько лет назад. Пиблз, который по жизни был ремесленником-самоучкой с эклектичным архивом странных изобретений, давно лелеял личную мечту создать несущий винт нового типа для обеспечения устойчивого полёта. По всему миру уже проводились эксперименты, затрагивающие сферу его интересов. Несколько самолётов взлетели, но из отчётов было понятно, что устойчивость полёта не была достигнута. Пиблз пришёл к выводу, что он достаточно квалифицирован, как и любой другой эксцентричный изобретатель, имеющий свою мечту, и решил предпринять собственную попытку.

Его воспринимали как классического ночного фанатика-изобретателя с нелетающим летательным аппаратом-однодневкой. Все попытки запуска оканчивались неудачей, затем он провёл очередные испытания на заброшенной просёлочной дороге. Свидетелями были: семья, друг с камерой и пара бродячих собак. Пиблз включил пульт дистанционного управления для старта своего последнего эксперимента. И на этот раз его опытный экземпляр, возможно более напоминающий мини-газонокосилку, чем самолёт, снялся и пролетел в течение нескольких секунд. Должно быть, не впечатляюще долгий полёт, но он стал поворотной точкой. Эти несколько секунд полёта были первым доказательством концепции, которую Нью-Йорк Таймс позднее описал как «один из немногих, по-настоящему новых, летательный аппаратов со времени братьев Райт».

СМИ были первыми, кто принял эту историю, также, как и группа друзей и семья, которые взяли на себя первые патентные затраты вновь образованной компании FanWing. Официальные круги были настроены более скептически; теперь-то Пиблз знает, насколько он был наивен тогда, полагая, что новые технологии полёта заинтересуют всех.

Он не принял во внимание тот факт, что сам по себе прецедент может показаться достаточно самонадеянным. Летательный аппарат выглядит странно и по-дилетантски, создан самоучкой. Теперь он понимает, что все, кроме близких, не могли принять его изобретение всерьёз. Тем не менее, каким-то образом начала консолидироваться профессиональная поддержка.

Денег было мало, но личные письма и электронные сообщения от международных авторитетов в аэрокосмическом мире составили моральный капитал. И вот, в 1998 году один из официальных представителей воздухоплавания поспособствовал наступлению нового поворотного момента в истории изобретения.

Поворотный момент

Профессор Грэм, в то время руководитель кафедры нестационарной аэронавтики в Imperial College в Лондоне, обратился к Пиблзу с просьбой позволить ему использовать крыло в рамках его кафедры в качестве основы для дипломных работ, по этому поводу он высказался: «Многие пытались, но сработал один». Последовала серия из трёх дипломных работ, в основе каждой лежали исследования первой модели крыла Пиблза, которую он одолжил колледжу.

Доверие возросло. Филиал Королевского авиационного общества Великобритании пригласил выступить с гостевой лекцией перед Исполнительным директором Общества. Профессор Дэвид Николас, советник правительства Великобритании и убеждённый сторонник изобретателей, принял и поддержал компанию, после чего FanWing Ltd получила три гранта. Телевизионные каналы BBC и Discovery Channel сняли фильм о летательных аппаратах, Newsweek на главном развороте выложил всю историю, и компания с большей бравурностью, чем с опытом выставила свой продукт на авиасалоне Фарнборо.

Резко возрос интерес в среде профессионалов, средств массовой информации и инвесторов, особенно когда Пиблз удостоился второго места на Международном конкурсе, организованном Saatchi & Saatchi «Идеи, меняющие Мир». В 2004 году Нью-Йорк Таймс внёс его в свой список в качестве одного из лучших изобретений года. Корреспондент из журнала Королевского авиационного общества, который теперь является его редактором, изложил подробный анализ всего проекта, выгодно сравнивая его с вертолётом, озаглавив свою работу так: «Революция в воздухе».

Зарождающийся интерес на новом рынке беспилотных самолётов дополнил и так уже быстро растущий общий коммерческий интерес. БЛА/самолёты-мишени, казалось, особенно подходили для технологии FanWing. Пиблз приблизился к обсуждению возможного партнёрства поочередно с Boeing, British Aerospace, Lockheed Martin. Были лекции в Венгерском государственном университете обороны, а швейцарская компания предложила контракт.

Русская версия журнала Popular Mechanics напечатала большую статью, и Газпром по электронной почте запросил дополнительную информацию. Многодневное совещание в Китае закончилось предложением разработать общую программу развития с общим оборотом. Тем не менее, Пиблз предпочёл инвестирование партнёрству. Несмотря на переговоры и с арабскими, и с израильскими организациями, стало понятно, что компания испытывает затруднения и держится из последних сил.

Профессиональное управление отсутствовало; несмотря на то, что компания прошла экспертизу соответствия (due diligence), информационно-ознакомительные встречи проводились на любительском уровне, а сама технология ни разу не прошла профессиональное тестирование и не была соответствующим образом задокументирована. Кроме того, сомнительным оказался тот факт, что компания, по существу, представляла партнёрство мужа и жены: руководитель «два-в-одном», или как выразился директор «Боинга»: «семейный ансамбль». Одна из ведущих аэрокосмических страховых компаний Великобритании позже отметила фатальность наличия у FanWing одного верхнего уровня финансового согласования: «Это выглядит несуразно». Наряду с тем важно отметить, что научные труды Имперского колледжа (Imperial College) подтверждали профессиональный авторитет изобретения, в то же время они же и сводили его на нет. Одно из академических заключений утверждало, что летательный аппарат взлетает почти сразу с вероятностью поднять большую нагрузку, но в то время не развивает скорость больше, чем скорость велосипеда.

Вот теперь, кажется, компания FanWing приблизилась ко второму этапу, изначально описанному Кларком как: «Ну, может быть, в этом что-то и есть, но это совершенно бесполезно».

Берегите ваши успехи

Так или иначе, Пиблз учился дорожить своими успехами. Это тогда он сказал: «Новая техника полёта. Не может быть всё так плохо». Компания привлекла частных инвесторов в нескольких странах и талантливого художника-аэриста для создания имиджа. Появилась растущая команда сильных торговых представителей. Ощущалась некоторая поддержка. Национальная газета Великобритании и некоторые высокопоставленные эксперты в области аэронавтики выразили обеспокоенность, публично или в частном порядке, что Великобритания продолжает пополнять свой список потерь значимых изобретений.

Были и другие плюсы. Международные патенты подтверждали уникальность концепции FanWing. Подтвердилось преимущество почти мгновенного взлёта и посадки на неподготовленную поверхность, экономии топлива, большой грузоподъёмности, маневренной работы и отсутствия срыва. Потенциальные коммерческие применения варьировались от разведки наблюдением, оказания экстренной помощи, траления и пожарной охраны, для проведения авиационно-химических работ, и подъёма груза. У компании есть видеоролики проведения успешных испытаний летающих прототипов концепции, которые привлекли неоценимый и непреходящий интерес группы журналистов, известных в аэрокосмической среде и не только.

Как бы то ни было, становилось всё более очевидно, что теперь, чтобы получить любую дополнительную поддержку, компании необходимы не только более эффективное управление и освещение. Именно профессиональное тестирование и академический анализ представляют единственный способ, чтобы проложить свою дорогу в налаженный аэрокосмический мир. Конструктор Сикорский и бывший вице-президент по исследованиям Кен Розен весьма лаконично посоветовали Пиблзу: «Вам нужна наука».

Проект пошёл на спад. Компании пришлось выживать в основном за счёт свободного труда и щедрости её многострадальных инвесторов. Однако после патентного обеспечения и основных текущих расходов не осталось ничего, чтобы обеспечить достойный уровень управления, PR и наработку профессиональной документации, что было просто необходимо для привлечения больших инвестиций. Ситуация «Catch-22».

Тем не менее, наряду с неудачами, случаются и приятные сюрпризы. Появление инженера из Великобритании явилось следующей критической точкой. Джордж Сейфанг ранее отвечал за оценку новых концепций для BAE Systems и был частью команды, которая ранее признала концепцию FanWing несостоятельной. Он досрочно вышел на пенсию и теперь занимается тем, что скромно называет проекты «хобби». Он предложил, чтобы Пиблз провёл эксперимент. Он видел, как концепция FanWing особенно подходит для использования Подвесного горизонтального стабилизатора, в основе которого лежит метод, созданный путём наблюдения за стаей перелётных птиц, где каждая птица в косяке в форме буквы V поднимается за кончиком крыла птицы впереди.

Пиблз охарактеризовал это предложение как момент озарения. Он уже зарезервировал полёт своей оригинальной модели на авиасалоне Фарнборо-2010, где и встретился с Сейфангом. Сразу после демонстрации он провёл первый лётный эксперимент с новой концепцией. Потенциальное улучшение эффективности было сиюминутным и очевидным.

Со своей стороны, Сейфанг провёл повторное исследование базовой технологии. Как профессиональный скептик с более чем сорокалетним опытом оценки самых известных самолётов, он в течение нескольких месяцев проводил независимые испытания крыла в аэродинамической трубе. На этот раз он пришёл к выводу, что концепция FanWing имеет убедительные коммерческие перспективы, в частности для транспортировки тяжеловесных грузов на маршрутах малой протяжённости. Они с Пиблзом создали неофициальное техническое партнёрство, чтобы разработать новую концепцию FanWing с парным хвостом.

Тем не менее, «выглядело смешно»

Разработка всё ещё находилась на любительском уровне, что Сейфанг называл проектом-хобби, и по-прежнему «выглядела смешно». Между тем, Сейфанг вывел компанию на новый уровень надёжности и внёс определённый технический вклад. Теперь на международных конференциях он также публично демонстрировал свою убеждённость в том, что концепция FanWing при надлежащем развитии покажет преимущества в скорости (предыдущее предсказание относительно велосипеда было давно опровергнуто), грузоподъёмности, эффективности горизонтального полёта и в более низком уровне шума, что составит конкуренцию вертолёту.

Затем, в 2013 году, через Европейский Союз вдруг в полном объёме начала поступать «наука». Пиблз и Сейфанг были заняты получением многообещающих результатов по эффективности нового масштабированного статического крыла, когда один ведущий российский специалист в области аэрокосмической промышленности неожиданно пригласил Пиблза присутствовать на встрече в Брюсселе. Темой обсуждения стало потенциальное и частичное включение технологии FanWing в большой европейской групповой проект. После презентации Пиблза один американский инженер-исследователь из немецкого университета обратился к нему за более подробной информацией. В результате группа из трёх организаций совместно с компанией FanWing передали в ЕС новое предложение, нейтрально представленное как «концепция открытого крыла с расположенными в нём подъёмными вентиляторами». Несколько месяцев спустя команда проекта SOAR получила заказ на проведение двухлетних НИОКР.

Будущее FanWing’а

Проект возглавляет DLR – Немецкий космический и аэрокосмической научно-исследовательский центр; команда провела предварительные испытания в аэродинамической трубе и моделирование с применением методов вычислительной газодинамики в Бельгийском институте фон Кармана, а команда Университета Саар во главе с инженером Крисом Мэйем предоставила двигатель крыла и приводные механизмы.

Результаты испытаний ещё не в полной мере оценены и подкреплены документально. Пиблз говорит: «Мы ничем не ограничиваемся и пока не уверены, куда мы направляемся, будь то масштабированные грузовые или небольшие беспилотные летательные аппараты. Но технология впервые изучается, документируется и, наконец, вызывает серьёзное отношение со стороны некоторых ведущих мировых научно-исследовательских сообществ».

Из небольшой «карикатурной» модели, взлетевшей в глухомани, до финансируемого ЕС командного проекта: закон Кларка, возможно, всё ещё находится в действии, но нет сомнений, что концепция сделала большой шаг вперёд.

Хронология концепции FanWing

1995/6 В самых ранних испытаниях использовалась буровая установка с поворотным кронштейном для оригинального дизайна крыла (в качестве «гребного колеса» в щели крыла). Вставлен ротор вентилятора с поперечным потоком.

1997    Первая корректура концептуального полёта 2-х метровой модели.

1997    Аэродинамическая труба, позаимствованная у Римского университета.

1998    Модель, переданная Имперскому колледжу в Лондоне в качестве основы для трёх дипломных работ (магистр технических наук).

2001    Строительство малых внутренних аэродинамических труб.

2002    Испытания модели с переменной формой крыла в аэродинамической трубе в Имперском колледже. Эффективность подъёма улучшилась с 20G/Вт до 30G/Вт.

2004    Действующая 20-килограммовая модель ЛА, представленная в циклическом видео в Фарнборо.

2005    В новой модели с изменяемым направлением вектора тяги используется простой баланс и ручная привязная система для измерения вертикальной тяги. Завершены горизонтальные лётные испытания.

2008    Первая публичная демонстрация полёта БПЛА, Уэльс. Бортовое устройство регистрации данных измеряет скорость, высоту, вертикальную скорость набора высоты, скорость вращения ротора, температуру двигателя и отклонение поверхности управления.

2010    Публичный полёт в Фарнборо. Идут испытания концепции «Подвесного Горизонтального Стабилизатора с парным хвостом», увеличение эффективности >10%.

2013    Конструкция секции большого статического крыла, диаметр ротора 60 cм, размах 200 cм.

2013    Проект SOAR начался в сотрудничестве с Немецким научно-исследовательским центром космических и аэрокосмических исследований, Бельгийским институтом фон Кармана, Университетом Саар. Испытания модели в аэродинамической трубе в Бельгийском институте фон Кармана, диаметр 50 см; диаметр ротора 150 см.

2015    Продолжение работ по проекту ЕС SOAR.

Технический перевод статьи журнала ROOM

Оригинал статьи можно прочитать по этой ссылке
FanWing: short take-off capability creates a new way to fly
 журнал «ROOM» № 2(4) 2015