Моторный планер — это летательный аппарат с неподвижным крылом , который может летать с двигателем или без него. Определение Спортивного кодекса Комиссии по планерному спорту ФАИ следующее : аэродинамический самолет с неподвижным крылом, оснащенный двигательной установкой (MoP), способный совершать продолжительный парящий полет без тяги от двигательных средств. [1]
В 1935 году сэр Джон Карден предложил случайный или вспомогательный двигатель, который можно было убирать . [2] Он был включен в состав вспомогательного самолета Карден-Бейнс , который совершил первый полет 8 августа того же года. Более поздняя версия планера Budig была оснащена двигателем.
Большинство моторных планеров оснащены пропеллером , который может быть фиксированным, флюгерным (например, AMS-Flight Carat ) или убирающимся. Однако в настоящее время у некоторых производителей доступны мотопланеры с реактивными двигателями, некоторые из которых предназначены для использования только в качестве «маршевых» двигателей, т.е. для поддержания планирующего полета, а не в качестве самозапускающихся самолетов.
Моторы с фиксированными или полностью флюгируемыми винтами обычно классифицируются как туристические моторные планеры (TMG). TMG могут взлетать и летать, как самолет , или парить с выключенным двигателем, как планер .
Они оснащены двигателями, расположенными спереди, как у небольшого самолета. Большой размах крыльев TMG обеспечивает умеренные характеристики планирования , не такие хорошие, как у планеров без двигателя. Однако TMG более эффективны, чем обычные легкие самолеты .
Большинство TMG спроектированы с двигателями мощностью от 80 до 100 л.с. (75 кВт) и обычно имеют крейсерскую скорость (при мощности) 85–100 узлов (190 км/ч). Большинство из них имеют топливные баки, способные вместить от 50 до 100 литров (от 13 до 26 галлонов США) топлива, что обеспечивает запас хода до 450 морских миль (приблизительно 830 километров). Современные TMG, такие как Phoenix Air Phoenix, способны развивать более высокие скорости и дальность полета на большей мощности.
Некоторые TMG оснащены складными крыльями, что позволяет им помещаться в стандартные Т-образные ангары для небольших самолетов . Буксирные крюки не нужны, поскольку самолетам с возможностью самостоятельного запуска не требуется доступ к лебедке или буксирующему самолету для запуска , как обычному планеру.
Некоторые TMG, такие как Europa или Phoenix, также могут поставляться со сменными крыльями или законцовками, что позволяет использовать их как стандартные туристические самолеты, а также как TMG. [3]
Конфигурация шасси TMG обычно включает в себя два фиксированных основных колеса, что позволяет рулить его по земле без шагового механизма крыла. Хотя некоторые TMG имеют только одно основное колесо со вспомогательными колесами тележки на крыльях для руления, все чаще их изготавливают с трехколесным велосипедом и обычными (два фиксированных основных колеса - т.е. «хвостовое волокно») конфигурациями шасси. .
Поскольку дополнительное сопротивление остановленного винта и шасси снижает их характеристики планирования, TMG редко используются в соревнованиях.
Выдвижной пропеллер обычно устанавливается на мачте, которая вращается вверх и вперед за пределами фюзеляжа , позади кабины и конструкции крыла. В фюзеляже имеются двери моторного отсека, которые открываются и закрываются автоматически, подобно дверям шасси. Двигатель может располагаться вверху или внизу мачты, а в новых конструкциях двигатель закреплен в фюзеляже для уменьшения шума и сопротивления.
В отличие от TMG, большинство планеров с убирающимися винтами также оснащены буксировочным крюком для воздушной буксировки или запуска с земли. У них есть одноосное выдвижное основное колесо на фюзеляже, как и у большинства планеров без двигателя, поэтому им требуется помощь во время наземных операций. Обычно используемые двухтактные двигатели неэффективны при пониженной мощности для горизонтального крейсерского полета и вместо этого должны использовать «пилообразный» профиль полета, при котором планер набирает высоту на полной мощности, а затем скользит с втянутым пропеллером.
Планеры с маршевым двигателем должны запускаться как планеры без двигателя, но могут медленно набирать высоту, чтобы продлить полет после раскрытия и запуска двигателя. Обычно у них нет генератора переменного тока или стартера , поэтому двигатель запускается путем «вращения» пропеллера в полете. Гребной винт может иметь жесткую конструкцию с двумя лопастями или может иметь более двух лопастей, которые складываются в ступице при втягивании двигателя. Ступица гребного винта обычно крепится непосредственно к коленчатому валу, но существует по крайней мере один пример маршевого двигателя с ременным редуктором - DG-1000T. [4]
Маршевые двигатели меньшего размера обычно не оснащены дроссельной заслонкой, а вместо этого имеют трос для открытия декомпрессионных клапанов в каждом цилиндре, чтобы двигатель мог свободно вращаться для запуска. Маршевые двигатели обычно представляют собой двухтактные двухцилиндровые двигатели с воздушным охлаждением мощностью 18–30 л.с. (14–22 кВт). Они легче по весу и проще в эксплуатации, чем самозапускающиеся силовые установки. [5]
Самозапускающиеся планеры с убирающимся винтовым двигателем имеют достаточную тягу и начальную скорость набора высоты, чтобы взлетать без посторонней помощи, или их можно запускать, как обычный планер. Двигатели также оснащены стартером и большой аккумуляторной батареей, позволяющей запускать двигатель на земле, а также генератором переменного тока для подзарядки аккумуляторной батареи. Двухлопастной воздушный винт обычно соединяется с двигателем посредством ременного редуктора . В старых конструкциях пилот должен проверять выравнивание пропеллера с помощью зеркала, прежде чем он будет убран в фюзеляж; однако в планерах текущего производства выравнивание пропеллера полностью автоматическое.
Другим решением является однолопастной винт , преимуществом которого является меньшее отверстие в фюзеляже для уборки двигателя.
Двигатели внутреннего сгорания могут получить выгоду от установки в фюзеляже, а не на мачте винта. Это позволяет подключать их к глушителю большего размера для снижения шума при работе, что особенно актуально для эксплуатации в Европе. Это также позволяет ослабить натяжение ремня при втянутом двигателе, чтобы продлить срок службы ремня и подшипников. Недостаток этой схемы заключается в том, что двигатели, закрепленные низко в фюзеляже, сложнее обслуживать и предполетно обслуживать, а ремни передачи мощности, находящиеся под сильными нагрузками, не должны изгибаться или перекручиваться.
Самозапускающиеся двигатели оснащены дросселем, позволяющим регулировать мощность двигателя для наземных операций. Двигатели самозапуска обычно имеют мощность 50–60 л.с. (38–45 кВт). Более высокая выходная мощность двигателя требует жидкостного охлаждения с отдельным радиатором, установленным на мачте винта. Обычно используются двухтактные поршневые двигатели или роторные двигатели Ванкеля . [6]
На Stemme S10 пропеллер складывается в носовой обтекатель и соединяется с расположенным сзади двигателем приводным валом. Он также имеет два выдвижных основных колеса, что позволяет ему рулить без посторонней помощи и парить с низким сопротивлением. Эти особенности делают его чем-то средним между туристическими и убирающимися пропеллерными планерами. У него нет буксирного крюка, поэтому он должен самостоятельно спускаться. Вариант S10-VT имеет двухпозиционный винт изменяемого шага и турбонагнетатель на двигателе, что позволяет самолету летать на высоте до 30 000 футов (9 000 м). [7]
На AMS Carat пропеллер складывается вперед, направляясь прямо вперед, как копье.
Хотя большинство мотопланеров имеют бензиновые двигатели внутреннего сгорания , был разработан ряд самопусковых установок с электрическим приводом, в том числе Lange Antares 20E и 23E , Schempp-Hirth Arcus E , Schleicher AS 34Me , Pipistrel Taurus Electro G2 , Silent 2 Targa . LE (Lithium Electric) и близкородственные Air Energy AE1 Silent , Yuneec Apis 2 , Yuneec EViva , Alpaero Exel , Aériane Swift , Electravia и Alatus AL12. [8] [9] [10] [11] Некоторые типы используют пилон за кабиной для выдвижения пропеллера. В 11 различных типах от 7 производителей, таких как Alisport Silent 2 Electro , используется система переднего электрического маршевого двигателя (FES) со складным пропеллером в носовой части. [12]
К преимуществам электроэнергии перед бензином относятся:
К недостаткам современных мотопланеров с электроприводом по сравнению с бензиновыми относятся:
Электрические маршевые системы (с питанием для поддержания полета, но не для самостоятельного запуска) являются дополнительными для Schempp-Hirth Ventus-3 , HPH Shark и ESAG LAK-17B . Все эти три используют FES, который используется для самозапускающихся более легких планеров, таких как Alisport Silent 2. [12]
Первым серийным самозапускающимся моторным планером, оснащенным реактивным двигателем, стал Caproni Vizzola Calif . Реактивный двигатель был установлен внутри фюзеляжа за крылом, с неподвижными впускными и выпускными каналами, соединенными с потоком наружного воздуха для работы двигателя. С тех пор было предложено новое поколение реактивных самолетов Schempp-Hirth Ventus 2 , Jonker JS-1 Revelation и HpH 304 , оснащенных маршевыми реактивными двигателями.
Другие типы самозапуска включают экспериментальный LET L-13TJ Blaník , [14] версию Alisport Silent Club и версию TeST TST-14 Bonus .
Не всегда можно рассчитывать на запуск двигателя в полете, поэтому пилот должен предусмотреть такую возможность. Общепринятой практикой является занять позицию для посадки в подходящем аэропорту или на посадочной площадке за пределами аэропорта, прежде чем выпустить винт и попытаться запустить двигатель. Это позволяет осуществить безопасную посадку в случае, если двигатель не удастся запустить вовремя. [15]
В соревнованиях по полету запуск двигателя обычно оценивается так же, как и приземление на планере без двигателя. Чтобы обнаружить использование двигателя, бортовые самописцы GNSS , используемые в мотопланерах, должны иметь датчик шума, который позволяет записывать уровень звука, а также положение и высоту. Во многих соревнованиях правила требуют, чтобы пилот запускал двигатель в начале полета, прежде чем приступить к выполнению задания, чтобы гарантировать, что запуск двигателя позже в полете будет обнаружен.
Планеры без двигателя легче и, поскольку им не нужен запас прочности для запуска двигателя, они могут безопасно совершать термические нагрузки на меньших высотах в более слабых условиях. Таким образом, пилоты на планерах без двигателя могут совершать соревновательные полеты, тогда как некоторые участники с двигателем не могут этого сделать. [16] И наоборот, пилоты мотопланеристов могут запустить двигатель, чтобы продлить полет, если условия больше не позволяют взлетать, в то время как планеры без двигателя должны будут приземлиться вдали от домашнего аэродрома, что потребует их эвакуации по дороге с использованием прицепа планера.
Наличие двигателя позволяет повысить безопасность планирования, поскольку силовая установка увеличивает возможности пилота избегать штормов и приземлений за пределами аэродрома. Противоположная точка зрения состоит в том, что моторные планеры противоречат духу спорта и, что более важно, иногда дают пилотам ложное чувство безопасности.
Туристические мотопланеры редко используются на соревнованиях, но могут быть полезны при подготовке к полетам по пересеченной местности. [17] После взлета двигатель выключается, и стажер управляет самолетом как планером. Посадки на незнакомые поля можно отрабатывать на холостом ходу мотора. Если обучаемый выберет неподходящее поле или неправильно определит подход, инструктор может применить силу и безопасно подняться.
В Европе моторные планеры делятся на планеры с убирающимися пропеллерами/двигателями, которыми можно управлять при наличии обычной лицензии пилота-планериста (GPL), и туристические моторные планеры (TMG), для которых требуется расширение лицензии до стандартной GPL. В Соединенном Королевстве, где планеризм регулируется Британской ассоциацией планеристов , пилотам самоподдерживающихся планеров, как и пилотам чистых планеров, не требуется иметь лицензию Управления гражданской авиации Соединенного Королевства .
В Южной Африке туристический моторный планер (TMG) является независимой категорией национальных лицензий пилотов в соответствии с разделом «Авиация для отдыха», часть 62, подраздел 17.
В Соединенных Штатах сертификат частного пилота-планериста позволяет пилоту управлять планерами без двигателя, самозапускающимися моторными планерами (включая туристические моторные планеры и планеры с убирающимися двигателями или пропеллерами) и маршевыми моторными планерами. Инструктор должен предоставить инструкции и подписать бортовой журнал пилота, чтобы разрешить метод запуска, который может быть буксировкой самолета, запуском с земли (лебедками, тарзанкой, автобуксировкой) или, в случае подходящего моторного планера, самостоятельным запуском. запуск. В США моторные планеры классифицируются как планеры и могут управляться пилотом-планеристом без медицинской справки, необходимой для управления самолетом.
В Соединенных Штатах планер с двигателем может быть сертифицирован для размещения до двух человек, максимального веса до 850 кг и максимального соотношения веса к квадрату размаха крыла 3 кг/м 2 . [18] Аналогичные требования существуют в европейских правилах JAA/EASA при максимальном весе 750 кг.
В Канаде лицензия пилота планера позволяет пилоту управлять планерами без двигателя. Для самозапускающихся моторных планеров (включая моторные планеры и планеры с убирающимися двигателями или пропеллерами) и маршевых моторных планеров требуется разрешение или лицензия самолета. Инструктор должен дать инструкции и подписать бортовой журнал пилота, чтобы разрешить ему перевозить пассажиров.