Суть проекта
Минималистичный летательный аппарат под категорию ULM (MTOW < 600 кг), сочетающий:
- жёсткий несущий ротор без перекоса (в авторотации),
- управление полётом только тягой винтов (без подвижных аэродинамических поверхностей),
- несколько двигательных схем — от гибридной до ультрабюджетной.
Идея: максимальная простота, надёжность, управляемость, разумная стоимость и возможность производства вне авиаиндустрии.
Ключевые особенности
- Несущий винт: 2-лопастной, Ø ≈ 9.5 м, только в авторотации, с ременной предраскруткой от ДВС.
- Управление: без рулей. Курс, крен и тангаж — за счёт изменения тяги:
- носового тянущего винта,
- двух боковых электровинтов на концах крыльев.
- Крылья: маленькие, жёсткие, ~4 м², разгружают ротор на крейсе.
- Силовая установка: варианты от ДВС с электропомощью до простого автодонора.
- MTOW: 580–590 кг (влезает в ULM).
- Экипаж: 2 человека + багаж или доп. топливо.
- Дальность: от 600 км и выше, в зависимости от варианта.
- Предназначен для домашнего или мелкосерийного производства из типовых компонентов.
Варианты реализации
🔹 Вариант A — Полный гибрид
MGU + ДВС + буферная батарея, полноценная предраскрутка, мощные электровинты
| Параметр | Значение |
|---|---|
| ДВС | 1.6–2.0 л, 90–100 кВт |
| MGU | 30–40 кВт (пик 50–60) |
| Электровинты | 2×15–20 кВт |
| Батарея | 2.5–3.5 кВт⋅ч LiFePO₄ |
| Крейсер | 135–150 км/ч |
| Скороподъёмность | 3–4 м/с |
| Потолок | 3.5–4 км |
| Расход | 18–22 л/ч |
| Дальность | 600–700 км |
| Разбег/пробег | 120–200 м / 100–150 м |
| Бюджет (DIY) | $60 000–90 000 |
| Малая серия | $110 000–180 000 |
✅ Максимум управляемости
✅ Резервная энергия на электровинтах
❗ Дороже, сложнее
🔹 Вариант B — Budget‑Hybrid (48 В)
Простой гибрид на 48 В без планетарки, маломощные электровинты
| Параметр | Значение |
|---|---|
| ДВС | 1.6 л, 80–85 кВт |
| Генератор | 10–15 кВт 48 В |
| Электровинты | 2×8–10 кВт |
| Батарея | 1.5–2.0 кВт⋅ч |
| Крейсер | 130–140 км/ч |
| Скороподъёмность | 2.5–3.2 м/с |
| Потолок | ~3.5 км |
| Расход | 17–21 л/ч |
| Дальность | 600–650 км |
| Разбег/пробег | 150–230 м / 110–160 м |
| Бюджет (DIY) | $29 000–43 000 |
| Малая серия | $70 000–110 000 |
✅ Простота и ремонтопригодность
✅ Дешёвый электроконтур
❗ Без электробуста на взлёте
🔹 Вариант C — Ultra‑Budget (No MGU)
Без гибрида, чистый ДВС + 2 электровинта и бортсеть 12–48 В
| Параметр | Значение |
|---|---|
| ДВС | 1.6–2.0 л, 80–95 кВт |
| Генератор | 48 В, 4–6 кВт |
| Электровинты | 2×6–8 кВт |
| Батарея | 1.0–1.5 кВт⋅ч |
| Крейсер | 120–135 км/ч |
| Скороподъёмность | 2.2–2.8 м/с |
| Потолок | 3–3.5 км |
| Расход | 17–21 л/ч |
| Дальность | 600 км |
| Разбег/пробег | 170–260 м / 120–170 м |
| Бюджет (DIY) | $25 000–36 000 |
| Малая серия | $60 000–95 000 |
✅ Минимум компонентов
✅ Самый дешёвый
❗ Без поддержки тяги при отказе ДВС
❗ Меньше резервирования
Преимущества проекта
- Полный отказ от рулевых поверхностей — вся аэродинамика жёсткая и пассивная.
- Управление тягой — надёжно, стабилизируемо, адаптируемо под FBW.
- Несущий ротор без привода в полёте — авторотация надёжна, не требует контроля шага.
- Предраскрутка через обгонную муфту — можно стартовать с короткой полосы.
- Типовые комплектующие — автодвигатели, EV‑инверторы, тяговые аккумуляторы.
- Гибкая архитектура — можно выбрать вариант от $25k до $90k и выше.
- Простота конструкции снижает цену, ускоряет производство и упрощает ремонт.
Минусы и ограничения
- Нет аэродинамического управления — без электрики/тяги аппарат неуправляем.
- Обязательная авторотация требует точного подбора ротора и центровки.
- Без перекоса ротора — нельзя выполнять активные манёвры, только управление по крену/курсу через тягу.
- Безопасность при отказе электропитания требует резервного питания FBW и мотор‑контроллеров.
- В серийном производстве потребует адаптации по сертификации в разных юрисдикциях.
Comments (7)
Изначальный промпт:
Расчитай / опиши летательный аппарат. Основная несущая сила от несущего винта на авторотации (автожир). Несущий винт зафиксирован жестко, без аппарата перекоса. на носу тянущий винт. Пара жестких небольших крыльев без движущихся частей, управляемой геометрии и прочих механизмов управления. Крылья небольшие, лишь частично разгружают несущий винт, но не заменяют его. На концах крыльев расположены боковые тянущие винты (или тяни-толкай пара с общим двигателем). никаких движущихся частей нет кроме винтов. на носу гибридная силовая установка из ДВС и MGU. Есть небольшая буферная батарея. Боковые винты вращаются электродвигателями, которые в свою очередь питаются от генератора и/или буферной батареи. планетарная передача позволяет основной силовой установке работать в разных режимах. От полной остановки винта и работы ДВС на зарядку батареи и питание боковых винтов, до выдачи пиковой мощности при одновременной работе ДВС и MGU. Чтобы аппарат проходил как ULM его MTOW должна быть чуть меньше 600 кг. От основной силовой установки идет ременная передача через обгонную муфту на несущий винт (для предраскрутки). Управление полетом за счет управления мощностями винтов. Два пассажира, умеренный багаж или дополнительные баки. Комплектующие максимально типовые, по возможности не авиационные, вплоть до основной силовой установки. Разумный баланс между максимальной надежностью и максимальной дешевизной. Надежность за счет простоты в том числе. надежность и безопасность важнее дешевизны и экономичности. Дальность полета не менее 600 км. посчитай примерный бюджет для домашнего производства и для мелкой серии. Общее описание характеристик / свойств.
Первый проект:
Концепт (суммарно)
Схема: фиксированный несущий ротор в авторотации + тянущий носовой винт + пара малых жёстких крыльев + два бортовых электровинта на законцовках крыльев. Подвижные поверхности отсутствуют; управление — только мощностью винтов.
Гибрид: ДВС (+ планетарка с MGU) → общий вал (через обгонную муфту и ремень) на предраскрутку ротора + носовой тянущий винт; MGU как стартер‑генератор/бустер. Бортовые винты питаются от генератора/ДВС и буферной батареи.
Экипаж и загрузка: 2 человека + 30 кг багажа или эквивалент топлива.
Цели: MTOW ≈ 580–590 кг; дальность ≥ 600 км; простота и отказоустойчивость важнее экономичности.
Аэродинамика и размеры (реалистичные ориентиры)
MTOW (расчёт): 580 кг.
Несущий ротор: D ≈ 9.5 м (R = 4.75 м), 2‑лопастной, жёсткая втулка с демпфированием кручения.
Площадь диска: 70.9 м² → дисковая нагрузка ~ 8.2 кг/м² (типично для автожиров).
Рабочие обороты в полёте: 320–340 об/мин (V_tip ~ 160–170 м/с, ~ М 0.47–0.50).
Предраскрутка: до 200–220 об/мин; отбор 20–40 кВт на 10–20 с.
Крылья: размах ~ 4.2–4.6 м, площадь ~ 4 м² (2×2 м²), профиль умеренной толщины, 2–5° установочного угла.
На крейсе разгружают ротор на 15–25 %.
Хвост: Н‑образный фиксированный стабилизатор/киль (без рулей) для пассивной устойчивости.
Винты:
Носовой тянущий: композит, 3–4 лопасти, Ø ~ 1.7–1.8 м, шаг фиксированный под крейсер.
Бортовые электровинты: по 1.0–1.2 м, с ограждениями (кольцевые обтекатели повышают КПД, снижают шум).
Силовая установка и режимы
ДВС: массовый атмосферник 1.6–2.0 л (автодонор), номинал 90–100 кВт, масса ~ 85–100 кг.
MGU (стартер‑генератор по планетарке): 30–40 кВт длит., до 50–60 кВт кратк.
Совместный пик: ~ 130–150 кВт (взлёт/форсированный набор).
Бортовые ЭД (крылья): 2× 15–20 кВт длит., до 2× 25 кВт кратк.
Инверторы: по 30–40 кВА, в авиа‑рамках с охлаждением.
Буферная батарея: 2.5–3.5 кВт⋅ч LiFePO₄ (≈ 20–28 кг), разряд до 120–150 кВт краткосрочно невозможен, поэтому батарея для «сглаживания пиков», основная энергия — от ДВС через MGU/генератор.
Режимы:
Тихий режим/выкатывание: ДВС заглушен, MGU на батарее питает бортовые винты (руление, короткие манёвры).
Предраскрутка: ДВС→планетарка→ремень→ротор (через обгонку), параллельно заряд батареи.
Взлёт/разбег: ДВС+MGU пик на носовой винт; бортовые — помогают разгону/управлению.
Набор/крейсер: ДВС 60–75 кВт, MGU как генератор 5–10 кВт; бортовые по требованию (курсовая/поперечная стабилизация, порывы).
Аварийный: отказ ДВС → авторотация + управление электровинтами от батареи для курса/крен‑триммирования при заходе.
Производительность (оценка)
Крейсер: 135–150 км/ч (IAS на малой высоте).
Скороподъёмность: 3–4 м/с при MTOW и суммарной мощности ~110–130 кВт.
Разбег: 120–200 м (с предраскруткой до 200+ об/мин и использованием бортовых винтов).
Пробег: 80–150 м (авторотация + малый вес; зависит от ветра/покрытия).
Практический потолок: 3–4 км.
Дальность ≥ 600 км: топливный бак ~ 100 л бензина.
Крейсерная потребляемая мощность у винта ~ 55–70 кВт ⇒ расход ДВС ~ 18–22 л/ч.
600 км @ 140 км/ч = 4.3 ч + 30 мин резерва ⇒ ~ 90–100 л.
Управление только тягой (без рулей/элеронов)
Тяга вперёд (носовой): общая продольная энергия.
Крен: дифференциальная мощность бортовых винтов (±5–15 кВт асимметрии) + диэдр крыльев + поперечный V‑стабилизатор.
Курс (рыскание): симметричный/асимметричный режим бортовых винтов; на крейсе — преимущественно правкой мощности носового/бортовых.
Тангаж: баланс линии тяги носового винта и положения ЦТ/угла установки крыла; мелкая коррекция — суммарной тягой бортовых.
Стабилизация: FBW контроллер (трёхосевые IMU + ПИД‑петли на обороты трёх контуров). Механика — только винты.
Трансмиссия ротора
Ременная линия + обгонная муфта: предраскрутка, затем муфта размыкает; в полёте привод ротора отсутствует.
Риски и защита: датчик проскальзывания/температуры ремня, защита муфты от обратной блокировки; механический «срезной» предохранитель в цепи предраскрутки; независимая индикация оборотов ротора.
Массовый баланс (целевое, кг)
Рама/фюзеляж/шасси: 110–130
Ротор (втулка+лопасти+мАст): 65–80
Крылья (композит, с законцовочными мотогондолами): 25–35
Носовой винт + редуктор/PSRU: 18–25
ДВС 1.6–2.0 л: 85–100
Планетарка+MGU: 15–20
Два ЭД крыльев: 12–16
Инверторы/контроллеры/проводка: 12–18
Батарея 2.5–3.5 кВт⋅ч LiFePO₄: 20–28
Топливо 100 л: 72–75
Приборы/электрика/FBW: 8–12
Салон/сиденья/обтекатели: 12–18
Итого пустой с жидкостями (без топлива/экипажа): ~350–380
Лётный (топливо 100 л + 2×85 кг + 30 кг): ~560–585 (влезаем в ULM < 600)
Надёжность и безопасность
Отказ ДВС: авторотация + посадка; электровинты помогают держать курс/крен при глиссаде (несколько минут от батареи).
Отказ электросети: летаем как обычный автожир (носовой винт от ДВС); FBW в деградированном режиме с базовой механикой газа.
Отказ муфты/ремня: детектирование нагрева/оборотного момента; после раскрутки привод отключён, ротор свободен.
Пожар/топливо: бензобак разнесён от горячих зон, запор, инертные вставки, датчик утечек.
Конструкция: простые узлы, массовые комплектующие, минимум уникальных деталей.
Оснастка и комплектующие (типовые/неавиационные, где уместно)
ДВС автодонор атмосферный, без GDI/турбо (проще тепловой режим, дешевле).
MGU/планетарка — серийный узел mild‑hybrid/HEV (переадаптация корпуса, своя смазка).
Инверторы тяговые промышленного класса (IP‑степень ≥ IP54), LV 100–120 В.
LiFePO₄ 20–28 кг, BMS с аппаратным HV‑контактором.
Винты — готовые композиты (широкий профиль под низкие обороты).
Ротор — заводские композитные лопасти под автожир (самодельные — только при полном соблюдении технологий и НД).
Ориентировочная смета (USD, без НДС/логистики; оценка)
Домашнее изготовление (1–3 шт.): ~ $60k–$90k
Ротор (лопасти+втулка+ось): $12k–$18k
Автодонор ДВС (капремонт): $2k–$5k
PSRU/редуктор носового винта: $3k–$6k
Планетарка+MGU (бывш. HEV) + адаптация: $4k–$8k
2× электромоторы крыла: $2.5k–$4k
2× инверторы: $2k–$4k
Батарея LiFePO₄ 3 кВт⋅ч + BMS: $1.2k–$2.0k
Винты (нос/крылья): $2.5k–$5k
Рама/композит/крылья/обтекатели/шасси (материалы): $6k–$12k
Приборка/IMU/автопилот‑контроллер/проводка: $2k–$5k
Топливная/охлаждение/выхлоп: $2k–$4k
Прочее, крепёж, испытания, стенды, инструмент: $6k–$12k
Малая серия (10–30 шт./год): ~ $110k–$180k за единицу
Тираж по композитам/металлу, оснастка, QA, стенды: +$15k–$25k/шт. на амортизацию.
Закупочные цены на узлы ниже, но добавляются: проектирование, документация, сборка, стат/ресурсные испытания, страхование, контроль поставщиков, сертификационные процедуры ULM/национальные — это и даёт итог вдвое‑трое выше самосборной сметы.
Эксплуатация (оценочно)
Крейсерный расход: 18–22 л/ч (АИ‑бензин), при 135–150 км/ч → 12–16 л/100 км в «авиа‑метрике».
ТО: как у простого автодонор‑двигателя (масло/фильтры 50–100 ч), проверка ремней/муфты/подшипников ротора, ресурс лопастей по паспорту.
Шум: кольцевые гондолы на бортовых винтах + низкооборотный носовой уменьшат шум и улучшат КПД.
Что ещё сто́ит проработать в деталях
Расчёт инерции ротора и требуемого момента предраскрутки (под ваш выбранный профиль/массу лопастей).
Тепловой расчёт MGU/инверторов в взлётных режимах (горячий климат).
Система управления: отказобезопасные каналы для FBW, независимое питание контроллера от DC‑DC.
Позиционирование баков/ЦТ vs. диапазон центровки с 1–2 пилотами и багажом.
Вибрации/биение: динамическая балансировка ротора и всех винтов.
Ответ на просьбу вариантов удешевления:
Коротко — можно удешевить на 25–40% без жёсткого удара по безопасности, если упростить гибрид и «земные» комплектующие брать разумно. Ниже два «дешёвых» пакета.
Вариант А: Budget‑Hybrid 48 В (минимальный гибрид, 2× малых бортовых винта)
Идея: оставить предраскрутку и управление тягой, но упростить электроконтур до 48 В, снизить мощности, перейти на типовые узлы.
ДВС: атмосферный 1.6 л (автодонор, после капремонта) 75–85 кВт.
MGU: 10–15 кВт стартер‑генератор на ремне (не планетарка). Пик‑буст убираем.
Бортовые ЭД: 2×8–10 кВт (кратк. до 12–15), 48 В контроллеры (серверные/EV‑conversion).
Батарея: LiFePO₄ 1.5–2.0 кВт⋅ч (≈12–16 кг), BMS, один HV‑контактор.
Предраскрутка: тот же ДВС через ремень+обгонку; 15–25 кВт на 10–15 с (через механический «повышатель» передаточного).
Конструкция: стальная трубная рама (Cr‑Mo), композит только на обшивках/крыльях; фикс‑шаг винты (дерево/композит).
Ротор: покупной сертифицированный для автожиров (б/у с ресурсом или бюджетная новая линейка).
Что теряем/сохраняем
− Пиковый разгон/набор (без «электробуста»).
Простота, масса и цена ниже; управление тягой сохраняется (дифференциал по крену/курсу на 2×ЭД).
Деньги (самосбор, грубо)
Ротор (лопасти+втулка): $10–14k
ДВС автодонор + капремонт: $2–4k
PSRU/редуктор носового винта (ременной/цепной): $2–4k
Стартер‑генератор 48 В 10–15 кВт (узел+регулятор): $1.5–2.5k
2× мотора 8–10 кВт + 2× контроллера: $2.5–3.5k
Батарея LiFePO₄ 1.5–2.0 кВт⋅ч + BMS: $800–1.2k
Винты (нос+2 боковых): $1.8–3k
Рама/крылья/обтекатели (материалы): $4–8k
Приборка/IMU/проводка/реле: $1.5–3k
Топливо/охлаждение/выхлоп/мелочёвка: $2–4k
Итого самосбор: $29–43k
Малая серия (10–30 шт./год): $70–110k за единицу (оснастка, QA, страхование, сборка).
Характеристики (оценка)
Крейсер 125–140 км/ч; расход 16–20 л/ч; дальность с 90–100 л — 600+ км (резерв включён).
Разбег 150–230 м (при предраскрутке до ~200 об/мин).
Скороподъёмность 2.5–3.2 м/с @ MTOW≈580–590 кг.
Вариант B: Ultra‑Budget (без «гибрида» вообще; только 12 В/48 В бортсеть)
Идея: ДВС тянет носовой винт и предраскручивает ротор; электричество — только для 2× небольших бортовых винтов и бортсети. Никакого MGU.
ДВС: 1.6–2.0 л 80–95 кВт (авто‑атмо), усиленный генератор 48 В 4–6 кВт (truck‑grade).
Бортовые ЭД: 2×6–8 кВт (кратк. до 10–12).
Батарея: 1.0–1.5 кВт⋅ч LiFePO₄ (≈9–12 кг).
Предраскрутка: механика та же (ремень+обгонка).
Остальное: как в варианте А.
Деньги (самосбор, грубо)
Ротор: $10–14k
ДВС: $2–4k
PSRU: $2–4k
2× мотора 6–8 кВт + контроллеры: $1.8–2.8k
Генератор 48 В high‑output + DC‑DC: $600–1.2k
Батарея 1.0–1.5 кВт⋅ч: $500–900
Винты: $1.6–2.5k
Рама/крылья/обтекатели: $4–8k
Приборка/электрика: $1.2–2.5k
Топливо/охлаждение/прочее: $2–4k
Итого самосбор: $25–36k
Малая серия: $60–95k за единицу.
Характеристики (оценка)
Крейсер 120–135 км/ч; расход 17–21 л/ч; дальность 600 км с ~95–105 л.
Разбег 170–260 м; скороподъёмность 2.2–2.8 м/с.
Ключевые «рычаги» удешевления (без резкого падения надёжности)
48 В экосистема вместо HV: дешёвые контроллеры/проводка, проще безопасность.
Отказ от планетарки/MGU: минус сложность и 3–8k$. Предраскрутка остаётся механической.
Стальная рама + минимальный композит: дешевле форм, проще ремонт.
Фикс‑шаг винты (дерево/композит) и ременной/цепной PSRU.
Б/у автодонор после капремонта + truck‑grade генератор 48 В.
Меньше мощности на законцовках: 2×6–10 кВт хватает для крена/курса при FBW‑помощи.
Покупной ротор бюджетной линейки (или б/у с ресурсом) — экономит годы НИОКР и риски.
Что «не резать»
Качественный ротор (лопасти+втулка), подшипники и балансировку.
Обгонная муфта и защита предраскрутки (датчики температуры/проскальзывания).
Надёжная топливная система и охлаждение.
Базовая FBW‑стабилизация (IMU, резерв питания контроллера).
Если назовёте конкретные доноры (двигатель/генератор/контроллеры/ротор), прикину точнее массу, токи, разбег и скороподъёмность под «вашу» корзину и покажу, где ещё можно снять 1–2 k$ без боли.
Автожиры это крутая тема 🙂
Также интересны паралёты / дельталёты.
паралёты мне тоже нравились, пока я не пораспрашивал. Оно опасно очень. Чуть ли не как винги / бейсджамп. Большое крыло может сложиться а высота не позволит ничего сделать. Помню мне это рассказывал кто-то чудом отделавшийся легкой инвалидностью. Дельты прикольные, но все же это больше простой экстрим типа прыжков с парашютом. А автожиры меня всегда завораживали. Такая изящная концепция. И крутой баланс по всем параметрам. Ну и есть еще похожие концепты тоже с авторотацией, но разными плюшками. Крылья это уже не совсем автожир, при этом там несколько вариантов в зависимости от того какие крылья. И широкий спектр разных режимов полета. Например поворотное крыло улучшает вертикальность взлета. Простая модификация моего варианта которую чатик мне упорно старался навязать - остановка несущего ротора лопостями паралельно движению. На крейсерской скорости при определенных вариациях крылья могут нести сами, и винт только мешает. (Особенно на прошлой итерации концепта где у меня была утиная схема с двумя парами крыльев и четырьмя винтами.)
Я когда интересовался автожирами, меня смутил вот этот момент насчёт безопасности:
Ну никто не идеален, но в сравнении с альтернативами... ИМХО это ближе к тому что парашют типа крыло чаще чем купол приводит к травмам и тп, но не столько потому что имеет специфичные опасности (а он безусловно имеет, одна концепция отцепки чего стоит), сколько потому что на куполе ты и не подумаешь делать всего того, что сделаешь с крылом.
Авторотация это счтиай встроенный парашют у автожира.
Как я понимаю все эти опасные режимы легко можно избежать програмно не пуская машину в опасные режимы. А у меня тут и так жесткая зависимость от цифрового управления - механики нет в принципе....