Логистические дроны и самолёты для перевозок точка-точка. Прорыватели торговой блокады.

Есть смысл сосредоточится на 4 программах гражданского авиастроения помимо развёрнутых:

1. Самолёты точка-точка с большой дальностью полёта. Амфибии и самолёты ультракороткого взлёта и посадки.

2. Транспортные дроны "стратегического класса" под авиапаллеты и определённые стандартные авиаконтейнера.

3. Массовые дроны логистических сетей. Обеспечение быстрой прямой связи доставки производитель-потребитель без посредников или одной компанией-перевозчиком.

4. Сверхдальние ЛА для перевозки людей и, вторично, грузов, универсальные по загрузке. Основой может служить ПАК ДА.


Принципиальное по первым 3 - дроны и самолёты НЕ ИСПОЛЬЗУЮТ существующую авиаинфраструктуру как съедающую прибыль, садятся или "в чистом поле" на воду, на дебаркадеры в городских реках - в СПб есть вертолётный у Медного Всадника, на участки шоссе, просто родные площадки у конечных точек маршрута пассажиров.

1. Самолёты точка-точка с большой дальностью полёта.

Ярким имеющимся примерном является ТВС-2ДТС и его дальнейшие развития. На высоте 12км бипланная коробка уже не будет такой сопротивляемой, самолёт сможет иметь крейсерскую скорость порядка 500км/ч с 15-18 пассажирами. Дальность полёта при этом позволяет взлетев с дебаркадера на Москва-реке сесть на островке 
Или взлетев с 8-12 пассажирами с аэропорта в Лондоне сесть через 6,5-7ч полёта на крохотную ВПП/участок грунтовой дороги около базы с отличной рыбалкой на Ньюфаунленде.

Человек встал в 15ч в офисе в Лондоне а в 22ч уже сидит с удочкой на вечернем клёве (если есть в данный момент) с другой стороны океана или просто отдыхает в полнейшей глуши и смотрит на айсберги. Канадцы очень сильно интересовались уже ТВС-2ДТС  и тем более вышеописанной машиной на её базе. Наличие двух двигателей при полёте над морем/тайгой/горами разумеется обязательно.
Анализ схемы позволил сделать вывод что при двух соосных высотных винтах+ТВД крейсерская высота полёта может достигать 16-17км с максимальной, пустым с минимальным запасом топлива свыше 20км. При этом крейсерская скорость может быть 600 и более км/ч. Что сравнимо с небольшими бизнес-джетами и ввиду приличной высоты салона позволяет конкурировать с ними.

Его нужно для дальностей 3-4тыс км производить в высотном варианте и обязательно с убираемыми шасси. По определению для пассажирских бортов и крупных транспортных не менее двух двигателей, причём таких чтобы тянули долго и мог затяжной взлёт с неполной/полной для военных загрузкой иметь на одном из двигателей.
Эффективная механизация обеих крыльев позволяет иметь при большей дальности и нагрузке куда более высокие ТТХ чем АН-2. На фото промежуточный вариант со старым остеклением:


В самом деле, на высоте разрежение воздуха будет весьма сказываться на лобовом сопротивлении. Подъёмная сила крыльев такой машины может дать тот же эффект что и крыло большого удлинения столь любимое немецкими специалистами в области высотных винтовых машин (рекорд 18,5км) да и планку 17 км высоты впервые в 1930-е годы преодолел именно биплан фирмы Капрони  Ca.161bis, переделанного из учебно-тренировочного биплана) Обтекание ближе к ламинарному, на высотах, скажем от 15 км можно эффективно применять плазменную аэродинамику весьма серьёзно снижающую сопротивление пропеллеров и крыльев, фюзеляжа. Некоторую опасность может составлять лишь довольно интенсивное облучение, растущее с высотой, сравнимое с тем что получали на Конкордах и Ту-144.
Среди предложений по модернизации Ан-2 было и предложение по разнесению по размаху винтов, с установкой батареи винтомоторных электрических установок, взлёт с накоплением энергии с тяговооружённость около 1. Принципиальным отличием того что предлагал в 2013-14гг от того что предложило ЦАГИ - подвижные винтомоторные группы, у меня винты, с/х дрон, моторы в короб крыла спрятаны, позволяющие иметь оптимальное расположение винтов на взлёте, обеспечивая высокую подъёмную силу - ВСЁ КРЫЛО В ПОТОКЕ и на крейсерском режиме полёта, поток от винтов идёт в зоне разрежения, обеспечивая повышенный КПД и подъёмную силу крыла на данном режиме, причём в зависимости от высоты положение винтов меняется в зависимости от давления, как и профиль винта и шаг - я предполагал применять аэроупругим не только само крыло но и винты, хотя и изготовленные по другой более тяжёлой по весу изделия, чем крыло технологии.  По замыслу, это сделало бы возможным в т.ч. взлёт при 2т или 17 пассажирах нагрузки с площадок порядка 30м с препятствием на 70м по длине порядка 15м.
Примером взлёта с очень крутой глиссадой можно привести самолёты Кастера (Willard R Custer) с арочными крыльями. Конструктор не стал парится и подстроил крыло под винт, что хорошо на взлётно-посадочных но не очень на крейсерских режимах.

Главное чем врезался подход Кастера - "The speed is not airspeed", скорость это не воздушная скорость т.е. скорость в потоке воздуха.

Именно данный подход позволяет и с тряской боротся на малых ниже верхней кромки облаков высотах и скоростях и иметь высокие взлётно-посадочные характеристики, в частности Кастер имел посадочную скорость почти 2,5 тонного (!) самолёта CCW-5 (сего замечательного авиаконструктора забили вертолётные фирмы, удалось выпустить от 4 до 6 условно серийных машин) порядка 45км/ч, при этом самолёт ещё уверенно маневрировал как хорошо видно из видео.
Энергию в электротрансмиссии с накоплением собирался брать т.к. кратковременно, не более 30с, от ионисторов, благо делал именно ионисторы для Заказчика  - маленький заказной поисковый НИР, удалось получить интересные образцы с низкой себестоимостью. Подобная схема также убирает одну из главных неприятностей малой авиации - делает более стабильным полёт при неоднородном воздушном потоке, снижая болтанку и резко увеличивая безопасность на взлётно-посадочных режимах, позволяет менять двигатели и даже их тип в зависимости от задачи обращая внимание только на центровку машины и взлётный вес. Один из СП-30 Усольцева - почти копия STOL (УВП) самолёта Zenith, разбился как раз при резком порыве ветра вдогон при малой, скорости полёта. Разбираясь пришёл к выводу что и ВРШ, как на Ан-2, хотя безусловно был бы полезен, мало помог бы.

Отдельной можно считать ситуацию с амфибиями. Полагаю наиболее оптимальным было бы создание линейки на 15-40-70 пассажиров условно "маршрутки", миниавтобуса и автобуса для дальностей в несколько тысяч километров, самолётов построенных по несколько модифицированной, отличной от показанной на фото, схеме замкнутого крыла. Более лёгкие сейчас есть и из серийных лучшие конструктора 
В частности "Касатка", разработка в том варианте что на заставке как понял  в т.ч. и МС по авиамоделизму, а потом и конструктора амфибий Роберт Р-50 Юрия Анатольевича Усольцева, к сожалению ныне покинувшего сей мир, я имел с ним длительные контакты как раз по дроновой тематике и модернизации Ан-2, вопросов улучшения качества конструкции с/х самолётов СП-30. 
Он отрабатывал на моделях в основном и построил  для отработки глиссирования и отрыва с "мокрым" крылом Роберт Р-02.

Главных фишки "Касатки" три:
1. На Р-02 и моделях отработана форма с подъёмом на приличной волне. Для Р-50 она 60см против 25-30 у ближайших конкурентов. Я специально вставил фактически летающего макета Р-02 для того чтобы был виден экранный взлёт.
2.Касатка, как обдувочные модели так и RC показали высокое аэродинамическое качество не присущее другим амфибиям, со слов Усольцева до 25-26, как у планера Бланик, это означает что в восходящих потоках характерных для побережья Индии сей амфибии вообще говоря в режиме патрулирования топливо нужно только на взлёт. Летали "Касатки" с 1990-92гг, как минимум две крупных модели с размахом крыльев у бОльшей порядка 3м. Сама по себе дрон-амфибия для малых водоёмов, рек. Патент на конструкцию 1990 года за приоритетом СибНИА.
3. Несущий фюзеляж помимо обеспечения экранного взлёта позволяет иметь высокий уровень комфорта. При полёте 5-7ч на большой высоте возможны каюты со спальными местами или вытягивающиеся кресла (лететь как на "Красной стреле" 7ч), в результате пассажир заказавший услугу его перевозки на отдых/с отдыха прилетает отдохнувшим, а не вымотанным.

Фото страницы из ЮТ за 1993 год, Четверть века назад.








2. Транспортные дроны под палетты и определённые контейнера.

Этой весной прикидывал параметры, рисовал варианты компоновок, получается дроны с ТРД, 2500 серии, применяемые Климовым для Ми-8. Получается расход топлива такой же как у Ил-114 при дальности 7500 км и, главное возможности взлёта с полной массой на дистанции 500м по условиях 15м барьера. Т.е. фактическая длина 400м. Нагрузка 5 стандартных авиапаллет с массой суммарной 15,5т груза. Основная цель - возить посылки из Китая, гарантированная доставка в течении суток в любую точку мира с финишного в КНР логистического центра. Рассматривать российские логистические фирмы как Заказчиков несерьёзно, всё равно везут с Китая, зачем лишние прокладки, продавит китайское лобби прямые поставки. Более подробно позднее в отдельной статье о машине. Пока более подробно отрисовать в CADе руки не доходили, всё в эскизах, да и особо смысла не вижу т.к. проект довольно затратный мне более близки более лёгкие машины -  понятно как композиты там работать будут лучше, ибо материалы при масштабирования могут резко менять свойства в конструкции. Хотя схемы оттуда, крыло в частности намного проще выходит т.к. структурированное цельнокомпозитное, аэроупругое т.е. без щелей, форма изменяема в полёте, закрылки/предкрылки, элероны уже не нужны, как и привода обычные - работает само крыло изгибаясь. Более тяжёлые, выше 1200кг - мне трудно считать - надо с прочнистами консультироваться, на 4-5g перегрузки рассчитывал т.к. посадка на коммерческий авианосец-логистический центр подскока из старого сухогруза вблизи стран с дискриминационными ввозными пошлинами. 

3. Массовые дроны логистических сетей. Обеспечение быстрой прямой связи доставки производитель-потребитель без посредников или одной компанией-перевозчиком.

Из мелких всё что тяжелее 4-5кг имеет смысл. Ниже нет пока смысла т.к. стоимость бортового оборудования что для 500г что для 5 кг одинакова. Экспллуатационные - если будет спрос на мелочь - можно и подумать, например картриджи, лекарства в течении 15 минут и прочее по пригородам доставлять. Уже для доставки кислородной подушки, точнее баллона с маской заправленных, миниреанимационого комплекта  в пригород в 70км от логистического медицинского центра нужен дрон с 5-6 кг нагрузкой.
Мультикоптеры медленны и тут или самолёты УКВП или прыжкового старта и ли более дорогие конвертопланы-мультикоптеры. Одни из наиболее интересных носителей конструирует коллега Сергей Александров.

Прототипы дронов-истребителей, где он впервые в мировой практике применил уникальное сочетание конвертируемого оперения с управляемым вектором тяги и конвертопланы с нагрузками от кисотен грамм до 15кг вполне работоспособно выглядят, мне нравится его подход. Делает быстро. Сейчас он работает на "Рикор", крупную "электронную" фирму. Думается подобные аппараты съедят рынок перевозок в промежутке от квадракоптеров до более дальнобойных в промежутке 40-150км. Ниже эффективнее обычные квадрики далее - самолётного типа с коротким взлётом и посадкой со сбросом или с зависанием/точечным стартом и посадкой.
Основной диапазон дальностей для легче 350кг нагрузки - до 2000км, для сравнения это позволяет прямым рейсом доставить в тундру промтовары, еду и поставить в ту же москву свежую оленину (цена в СПб 1300-1500кг за "ремень") или рыбу.
Особый интерес вызывает японский рыбный рынок т.к. там платят за каждый час после вылова - чем быстрее тем дороже.
Я в 2003 придумал ещё до проекта с дроном вариант "улья" позволяющего принимать и отпускать небольшие до 100кг нагрузки дроны в практически любую погоду, для более крупных скажем 350кг класса потребуются уже и более крупные суда, " улей" для крупных машин может быть квадратом со стороной 30м и высотой 5-6м.
Вместе с тем возможно производство амфибийных "ныряющих" дронов, доступных для рыбаков даже с малых лодок, это последнее наиболее радикально, так как увеличивает стоимость дорогой рыбы многократно т.к. на рынке или ресторане она окажется спустя час после вылова.
Пример подобных:

Дальность при 1кг нагрузки, допустим чипы или лекарства-дженерики для обеспечения свободы торговли и доступности населению с ретроградными странами ставящими заградительные пошлины, до 3000-4000 км достижима при сроке сброса нагрузки в ударозащищающей упаковке по маяку - смартфону/спутниковому телефону - 32ч. Причём в случае доставки чипов весь дрон окупается с одного раза. По иронии, возможно первый пример конструкции данного типа дрона дал американец Майнард Хилл, первым в мире перегнавшим через Атлантику модель, дальность свыше 3000км. Т.е. для прорывателей торговой блокады доступны все территории внутри материков.
 

Посадка на брюхо, как у планеров. При частых посадках устраивают лыжу, иногда для облегчения взлёта с колесом или только его для крупных планеров.

Я считал дроны и эскизно отрисовывал, где-то когда применял новые схемы или глубоко забытые старые делал простые модели для натурных испытаний бросковых, для 5, 40, 350, 650кг нагрузок. Также делал нервюры аэроупругих крыльев - без них невозможно добиться всепогодности и высокой надёжности при умеренной себестоимости и массовости дрона, другие их элементы. Применение некоторых двойное. Причём 650кг это сбрасываемый на бреющем контейнер с парашютом или без. Получается можно делать и такие большие одноразовыми, впрочем парашют ПЭ стоит не более 1,5г золотом на такой вес при расчётной скорости приземления 10-15м/с, что приемлемо скажем для крупных, контейнер до 3м, буровых труб до 5-6м, деталей для тракторной техники, обогатительного оборудования. Моё мнение из наблюдений в полях геологических: быстро получить прибыль можно лишь не с гигантских месторождений, у нас вся система добычи заточена под монополии, а с сотен и тысяч мелких, часто окупаемость может составлять всего один сезон, месяцы. Вот как раз для таких и нужна оперативная доставка с низкой себестоимостью по требованию в тайгу Восточной Сибири или если не в РФ не будет и далее более благоприятных для старателей условий - в сельву Амазонии или Лапландскую тундру более расторопных соседей. 
Так что драгметаллы да и просто ценный концентрат по земле по-видимому скоро будет опасно возить, как в 1990-е. Потребуются защищённые дроны, благо 350кг и 650кг нагрузок - дроны двойного применения, с навесным и базовым бронированием, устойчивой к РЭБ системой управления, системой подавления ЗРК и прицелов зенитных средств/снайперов, на более тяжёлом - более совершенных.
Ну и потом, обычно рейсы вертолёта Ми-8 стоят от 90г золотом в час (Норильск), полёт в оба конца за 400 км выходит часто сравнимо или дороже доставляемых для оборудования недешёвых деталей, как и стоимость парашютной системы+контейнер раз в 10 ниже, поставляемых по потребности в глухую тайгу запчастей и прочих товаров. Подробнее по дронам данного класса - в одной из следующих статей, возможно нескольких, т.к. тема требует детальных объяснений, а в комментариях задают одни и те же вопросы.


4. Сверхдальние ЛА для перевозки людей и, вторично, грузов, универсальные по загрузке. Основой может служить ПАК ДА.

Создание на базе ПАК ДА ЛА для сверхдальних полётов на расстояния до 16000км при ВПП не более 1000м - это местные аэропорты или аэропорты в центре некоторых городов, желательно 500м, пусть и с требованием асфальтовой полосы - многие местные аэропорты. 

За количеством пассажиров не стоит гнаться, возможно и десятков или чуть более ста вполне хватит, всё равно такой перелёт в оба конца обойдётся порядка 40г золотом пассажиру в обычном кресле. Важен больше тот комфорт и отсутствие посадок, которое получат пассажиры - лететь им часов восемнадцать. Так что и возможность помыться, за отдельную плату пусть и с жёстким ограничением на воду - это важно дамам, как и поспать на кровати в купе, подобному СВ, лишним не будет. Ещё Хуго Юнкерс в революционном своём самолёте-проекте 1924 года J.1000 (накопление энергии, большая часть пассажиров в крыле, турбины - ряд решений крайне интересны к реализации до сих пор) предусматривал каюты со спальными местами, при иных компоновках кроме как в несущих фюзеляжах и в летающих крыльях, схеме утки-катамарана Юнкерса, подобное невозможно. На борту Хуго предусматривал даже пару столовых. Проект не был реализован в основном по политическим причинам а также его высокой стоимости, после ПМВ надо было вытягивать фирму, делать более привычные людям того времени мелкие самолётики.


Много лет спустя подобную "катамарану Юнкерса" схему повторит в 1986 Бёрт Рутан в "Вояджере" - самолёте впервые облетевшем Землю без посадки.
Позднее Хуго удалось реализовать расположение части пассажиров в крыле на значительно более скромном 40 местном межконтинентальном G38.

Учитывая такое расстояние важно то в каком состоянии пассажир доберётся до аэропорта назначения. Это единственный самолёт и дрон, чьё базирование на аэропортах было бы обязательным кроме проектируемых сейчас типов.
Более подробно по ВПП по типам освещено в статье 
http://www.rostransport.com/transportrf/pdf/2/11.pdf




Системное воздействие:
Развитие массовых, т.е. десятками миллионов, логистических дронов, полностью автономных приводит к углублению 6 и одна из предпосылок 7 технологического уклада, ибо в ряде случаев производство и систем управления логистическими сетями дронов будет обязательно децентрализовано из конкурентных и политических, иных соображений.

Также массовые логистические сети на дронах полностью меняют логистику срочных грузоперевозок, во много меняет характер пассажироперевозок.