Надеюсь, данный пост придётся по душе большинству из тех, кто хотя бы раз в жизни мечтал преодолеть гравитацию, взмахнуть ввысь под самые облака, познать настоящую свободу трёхмерного пространства, ощутить всю незначительность людских ссор, конфликтов, убедиться в том, что в мире нет ничего невозможного...всё-всё, прекращаю, увлёкся :)

Речь пойдёт о персональных летательных аппаратах - устройствах, которые в скором будущем, как бы это наивно сейчас не звучало, станут частью нашей повседневной жизни. Уверенности мне в этом добавляет тот факт, что люди ещё с древнейших времён стремятся к преодолению препятствий, которые преподносит им окружающий мир. В это трудно поверить, но, согласно сохранившимся записям древнеримского писателя Авла Геллия, первый летательный аппарат создал ещё в 4 веке до н.э. философ, механик, полководец, миллиардер, плейбой, филантроп Архит Тарентский.

Для любителей конкретики - ссылка на записи Авла, переведенные на русский язык. 

Цитата оттуда: "фигурка голубя, сделанная Архитом из дерева с помощью некоего расчета и механической науки, летала".

Но так далеко углубляться в историю я не собираюсь. Тут попробуй докажи, что там 50 лет назад на самом деле было, чего уж про 4 век до н.э. речь вести...В общем, для всех неравнодушных к данной тематике ниже приведены ключевые моменты касательно развития персональных летательных аппаратов, начиная с ХХ-го века и по настоящее время.

1921

В феврале 1921 года года советский инженер Александр Федорович Андреев представляет проект портативного ракетного ранца. Впервые была детально описана техническая часть устройства для персонального полёта человека при помощи реактивной тяги. Сама тяга, согласно замыслу инженера, должна была создаваться благодаря нагреванию сжиженного газа до высокой температуры, который, расширяясь, истекал бы из сопла с большой скоростью. Но, не смотря на то, что патент на изобретение в марте 1928 года он таки получил, воплотить свою идею в жизнь Андрееву так и не удалось. Лишь спустя 40 лет сможет подняться в воздух человек при помощи ранца с похожими характеристиками. Но уже не в России.

Для полноты картины привожу ссылки на официальные документы:

- Патент на изобретение Андреева - тыц;

- Детальное описание конструкции реактивного ранца Андреева в книге Н. А. Рынина "Ракеты и двигатели прямой реакции" 1929 года - тыц.

Вообще, о самом Андрееве имеется очень мало информации. Пишут, что умер 15 декабря 1941 года по причине общей дистрофии. 

1961

По окончании Второй мировой войны в армии США проводилось широкомасштабное внедрение программы OR (англ. Operations Research - Исследования Операций). Данная программа подразумевала применение различных научных методик (математическая оптимизация, Марковский процесс принятия решений и др. словосочетания, под которые так сладко спится студентам на парах) при анализе стратегически важных военных задач с целью максимально снизить затраты (к примеру, при реформировании подразделений, распределении продовольствия и т.д.). Для исследования проблем авиационной инженерии было создано Управление транспортных исследований армии США (U.S. Army Transportation Research Command). 

В рамках деятельности данного управления была разработана концепция, предлагающая решение таким проблемам, как безопасное преодоление минного поля, быстрое пересечение рек, переброска через неприступные горные склоны и т.д. Основная идея сводилась к созданию Малого Ракетного Летательного Устройства (Small Rocket Lift Device - SRLD).

Первый крупный контракт на проведение исследований возможности начала производства подобного устройства был подписан с компанией Aerojet General в 1959 г. Однако вскоре армию США заинтересовала информация о том, что некий Венделл Мур, инженер из компании Bell Aerosystems, уже несколько лет работает не покладая рук над созданием похожего по замыслу на SRLD персонального летательного аппарата, и даже смог успешно провести серию экспериментов с использованием прототипа ракетного ранца. 

На фото Венделл Мур во время тестового полёта со страховочным тросом.

В тестовых демонстрационных полётах Венделл Мур участвовал лично. Ему удалось настолько поразить военных, что уже в августе 1960 года был заключен новый контракт на разработку с Bell Aerosystems, а Мур был назначен ведущим инженером проекта. Но войти в историю как первый человек, совершивший свободный полёт с использованием ракетного ранца, ему было не суждено.

17 февраля 1961 года во время очередного тестового полёта из-за лопнувшего страховочного троса Венделл Мур упал с высоты примерно 2.5 метра (8 футов) на цементный пол, раздробив коленную чашечку. Не смотря на то, что в ежедневных отчётах, которые требовала Bell (чтобы в свою очередь отчитываться перед армией), Мур смягчил инцидент, указав лишь что "получил небольшой ушиб колена", продолжить полёты он так и не смог. 

Армия, финансировавшая данный проект, требовала предоставить успешные результаты разработки в как можно более сжатые сроки. Венделлу Муру пришлось выбирать нового лётчика-испытателя, которым стал его коллега инженер Гарольд...

...нет, другой Гарольд. Гарольд Грэм. Его можно будет увидеть ниже.

Сама конструкция ранца была довольна проста. Бытует мнение, что при должном усердии, подобный ранец можно легко собрать у себя в гараже. На картинке я обозначил основные части:

1 - трубы с реактивными соплами Лаваля на конце. Они покрыты специальным слоем теплоизолятора. Газовый поток, проходя через реактивные сопла, разгоняется до сверхзвуковых скоростей и создает реактивную тягу.

2 - баллон со сжатым азотом, вытесняет перекись водорода из баллонов 3, которая далее по трубкам поступает в газогенератор 4. Там перекись вступает в контакт с катализатором (серебрянные пластины) и разлагается на воду и кислород, увеличиваясь в объеме в несколько тысяч раз (Пишут, что из одного литра жидкого пероксида водорода можно получить около 5000 л нагретой до 700 °С смеси кислорода с водяным паром, хотя я не проверял :)). Образовавшаяся парогазовая смесь и поступает в трубы 1, которые были упомянуты выше.

Как легко заметить, осуществление полёта как такового было делом нехитрым. Основная же проблема возникла при создании системы управления. Требовалось обеспечить предсказуемое изменение направления полёта, надёжные взлёт и посадку, а также стабильное удержание необходимой высоты. Беря во внимание неприспособленность человеческого тела для летательных целей требовалось проводить множество опытов по подбору оптимального расположения реактивных сопел относительно центра тяжести.

Гарольд Грэм выполнил 36 шесть испытательных взлётов со страховочным тросом, прежде чем было одобрено проведение демонстрации настоящего свободного полёта.

Итак, момент истины. 

20 апреля 1961 года 

В 7 часов утра, практически спустя неделю после полёта Юрия Гагарина в космическое пространство, был совершен первый в истории свободный полёт человека с использованием портативного ракетного ранца, который был назван "Bell Rocket Belt". На фото ниже представлена команда Bell Rocketbelt Team, ответственная за создание данного устройства (Венделл Мур стоит третий справа). 

Полёт проводился около аэропорта городка Ниагара Фоллс. Повернув рукоятку управления тягой двигателя, Гарольд Грэм, ощущая настороженные взгляды наблюдателей, поднялся на высоту около полуметра (18 дюймов) и тут же скрылся под толстым слоем пара. Ему удалось преодолеть расстояние более 30 м (100 футов), продолжительность - 13 секунд. Во время полёта скорость была небольшая, но, как говорится в отчёте Bell, аппарат способен был развить максимальную скорость в более чем 55 км/ч (35 миль/ч).

Лишь в 1995 году конструкцию ракетного ранца Мура смогут усовершенствовать, доведя максимальное время полёта с 21 до 30 секунд, а скорость - до 96 км/ч.

Предлагаю посмотреть официальный отчёт компании Bell, сделанный специально для армии США, который охватывает как непосредственно первый свободный полёт Гарольда так и несколько последующих демонстрационных полётов перед публикой.

1965 

Не смотря на успешное проведение первых демонстрационных полётов, интерес армии США к данному виду устройств начал постепенно угасать. Причиной этому послужили абсолютно неподходящие технические характеристики ракетных ранцев (большое потребление топлива, малая продолжительность полёта,  оглушительный шум во время полёта) для применения  их на практике, в условиях реальных боевых действий. В связи с этим Венделлом Муром было принято решение о создании принципиально нового ранца - теперь на основе турбореактивного двигателя. К проектированию и разработке данного летательного средства был также подключен специалист по газовым турбинам Джон Халберт. Проект получил название "Bell Jet Flying Belt". Ожидаемые характеристики нового ранца:

- Время полёта: до 30 минут;

- Скорость: около 100 км/ч (60 мил/ч).

В 1965 году компании Bell таки удаётся заключить новый контракт с Агентством передовых оборонных исследовательских проектов США (DARPA). После нескольких лет разработки первый тестовый образец был готов. 

7 апреля 1969 года возле того же аэропорта Ниагара Фоллс был совершён свободный полёт теперь уже с использованием турбореактивного ранца. Пилот Роберт Куртер пролетел около 100 метров на высоте 7 метров со средней скоростью в 45 км/ч. Среди последующей серии полётов время пребывания в воздухе едва приближалось к 5 минутам.

На фото слева изображен турбореактивный ранец, справа - реактивный.

Не смотря на улучшенные характеристики по сравнению с предыдущей моделью, армия США окончательно утратила веру в персональные летательные аппараты. На этот раз причиной стали сложность и большой вес конструкции, которые угрожали жизни пилота. В случае поломки турбины на большой высоте пилота ждала неминуемая гибель.

29 мая 1969 года Венделл Мур умер по причине сердечной болезни, после чего работы по созданию турбореактивного портативного ранца были свернуты окончательно.

2015

Эх, даже не знаю, дочитает ли кто-нибудь так далеко :) К сожалению, пост получился уже чрезмерно длинным, так что о современном положении дел в мире летательных ранцев придётся написать как-нибудь в другой раз (если увижу у людей интерес к этой теме). А пока предлагаю посмотреть напоследок, как швейцарец Ив Росси и его компаньон Винс Реффет пролетают над Дубаем рядом с самолетом Airbus A380:

Всем привет!

Совершенно недавно, около года назад приобрел себе игрушку - 3Д принтер.

Вообще он был нужен для рабочих целей (и куплен компанией), но и для себя можно попечатать разное.

Сегодня расскажу немного о том что на нем можно сделать, для чего это нужно.

Если будет интересно, то с удовольствием расскажу про свой уже очень богатый опыт печати, в том числе "деревом", "стеклом", "металлом", "карбоном", "резиной" и другими экзотическими вещами. В кавычках, так как это все-таки пластик с примесями.

Я решил распечатать газовую турбину General Electric для показа и рассказа детям (до 30и лет) как это дело устроено (у нас на работе проходят Kids Day когда все приводят детей и что-то рассказывают и показывают по работе, я в этом активно участвую).

Дальше просто куча фоточек.

_______________________

Вот что получилось в итоге. Все крутится, вертится, вынимается, открывается.

Прошу прощения за надписи на английском, были сделаны для сайта откуда скачана моделька (сайт и все ссылки в конце).

Процесс создания, печати. Можно оценить сколько печатается каждая деталь. 

Подпорки, они нужны чтобы печатать элементы "в воздухе". Потом легко отламываются и выбрасываются. 

Немного акриловой краски для моделей, чтобы выделить детали.

Корпус закончен, теперь начинка, крыльчатка (лопости?) и валы.

Как соединяются детали? Клей это грязно и неудобно. Паяльник =) 

Вид в собранном состоянии

Если рассказ был интересен, ну или картинки прикольные, ставьте плюсики =)

Если пост пойдет, выложу рассказ о том как я собираю вот этот двигатель (полностью копийный Toyota) со всеми внутренностями, КПП, раздаткой и так далее. 

Еще могу немного рассказать про мою лабораторию, если интересно.

Ссылочка на модель http://www.thingiverse.com/thing:600194

Моя немного переработана, но незначительно. 

Ну и видео-затравочка.