Джетпак что это такое
Люди с реактивными ранцами летают с самолетами. На них жалуются пилоты
Что случилось
В конце августа человека с реактивным ранцем заметили в аэропорту Лос-Анджелеса. Его увидел пилот самолета American Airlines, заходившего на посадку на высоте 900 м, а также — пилоты двух других самолетов. ФБР начало расследование.
В феврале 2020 года человек с ранцевым двигателем поднялся еще выше — на 1,8 км. Это был француз Винс Реффет, который пролетел над Дубаем со скоростью 240 км/ч и установил мировой рекорд для джетпаков.
Полет Винса Реффета длился три минуты. Чуть позже он повторил полет, при этом взлетел полностью самостоятельно.
Однако в соцсетях не оценили его достижений, обвинив в том, что тот сжигает много топлива и вредит экологии.
Вообще-то джетпаки уже летали рядом с самолетами. Например, в 2015 году швейцарский пилот Ив Росси пролетел на высоте 1 000 м рядом с Аirbus F380. Но тогда это было согласованное мероприятие, и оно не представляло опасности для судна.
Что такое реактивный ранец?
Джетпак — самый компактный из летательных аппаратов. Это ракетный или реактивный ранец, который крепится к спине и поднимает в воздух одного человека.
Есть два типа ранцев — с ракетным или турбореактивным двигателем:
У такого ранца внутри двухконтурный турбореактивный двигатель, где входящий воздух сжимается компрессором и разделяется на два потока. Один из них сгорает и выделяет энергию, а второй помогает охлаждать двигатель и защищает пилота от перегрева. Причем сопла устроены так, что реактивная струя может быть направлена не только вниз, но и в любую другую сторону.
Джетпаки постоянно совершенствуются. Например, за счет электронного управления двигателем. Это облегчает управление и вес ранца, а также позволяет зависать в воздухе и не двигать джойстиками.
Миниатюрные газовые или дизельные двигатели — до 9 кг — тоже облегчают конструкцию. Это позволяет взять с собой дополнительный запас топлива и увеличить время полета.
Эволюция джетпаков: от создания до наших дней
Весь XX век реактивные ранцы интересовали ученых-изобретателей — как революционное средство передвижения — и военных — как способ получить мобильного солдата, способного быстро переместиться из одной точки в другую. Часто они объединялись.
Первый прототип джетпака придумал и запатентовал еще в 1928-м советский инженер Александр Андреев.
В 1958 году появился другой проект — Grasshopper, разработанный компанией Thiokol Chemical Corporation и тоже по заказу американских военных. Модель была оснащена пятью баллонами с азотом и могла летать уже около одной минуты. Кроме того, «прыжковый пояс» придавал ускорение: в нем можно было бежать со скоростью до 50 км/час. И снова эксперименты ничем не кончились.
В том же 1958-м Венделлу Муру из компании Bell Aerosystems удалось создать ранец, который поднял человека на 5 м и продержался целых три минуты. Пилот управлял ранцем, контролируя положение в воздухе, а оператор с Земли отвечал за подачу азотного топлива.
В 1961-м пилот Гарольд Грэм поднялся с летающим ранцем Мура на высоту 34 м. Корпус этой модели был сделан из стеклопластика, что сделало его намного легче металлических предшественников. Однако перекись азота, которую использовали в качестве топлива, была очень дорогой. При этом на 20 секунд полета уходила 19 л.
В 1984 году другой летчик-испытатель, Уильям Сьютор, поднялся в воздух на церемонии открытия Олимпийских игр в Лос-Анджелесе. Его джетпак все еще был очень тяжелым — 54 кг, а полет длился всего 20 секунд.
В 2006 году появилась первая коммерческая модель ранцев Jetlev-Flyer. Они весили 13,6 кг и крепились к моторной лодке, чей двигатель накачивал воду для создания тяги.
В 2008 году был представлен первый Martin Jetpack. Модель выдерживала до 120 кг, летала до 30 минут на высоте 2,5 км и работала на обычном бензине. И да, судя по всему, это их ранец был замечен над Лос-Анджелесом. У новозеландской компании были все шансы стать лидером рынка. Но работа над второй серией затянулась, и в 2019-м Martin Jetpack закрылась.
Пальму первенства перехватила Jetpack Aviation. В 2015 году ее основатель — бывший коммерческий пилот Дэвид Мэйман — совершил полет вокруг Статуи Свободы в Нью-Йорке. Его ранец весил 38,5 кг, а сам полет длился 10 минут.
Это была модель JB-9, которая позволяет летать на высоте до 3 тыс. м со скоростью до 100 км/ч. В 2016-м Мэйман снова поднялся в воздух, на этот раз в Монако. Он летал около трех минут с помощью новой модели — JB-10. Она была компактнее предыдущей и уже больше походила на ранец, а не на ракетную установку. Такой джетпак летает до 10 минут на той же высоте, но уже со скоростью до 160 км/ч.
Наконец, в 2018 году показали новую версию — JB-11. Он разгоняется до 320 км/ч, набирает высоту до 4,5 км и может летать до 12 минут. Максимальная дальность полета — 32 км, а максимальный вес груза — 120 кг.
Такие аппараты закупили власти Дубая, чтобы использовать их для чрезвычайных ситуаций — например, тушить пожары.
Следующее поколение джетпаков доступно для предзаказа в двух версиях: гражданская и военная. Ранцы развивают скорость до 240 км/ч, летают до 30 минут и выдерживают до 544 кг.
Есть также облегченная версия, которая рассчитана на 19 л топлива и скорость до 100 км/ч. Она не требует лицензии пилота для управления. Экспериментальная не имеет ограничений по объему топлива и скорости, но для ее управления нужна лицензия.
Джетпаки и правда опасны?
Эксперты из ВВС утверждают, что полеты на высоте от 1 км и выше опасны для человека. Пока неизвестно, что будет, если ранец внезапно откажет из-за проблем с двигателем или топливом.
К тому же, на такой высоте пилот может повредить лопасти из-за встречи с птицей, а еще помешать пилотам самолетов. До посадки управление судном, как правило, переводят на автопилот, а любая внезапная помеха требует мгновенной реакции.
Главная проблема — в том, что джетпаки пока не стали массовыми, а многие модели не продвинулись дальше тестовых полетов. Поэтому, как и в случае с беспилотниками, полеты на них пока что вызывают немало страхов.
С другой стороны, у летающих ранцев есть хорошие перспективы стать если не личным, то коммерческим транспортом — например, для доставки грузов. Управление многими моделями простое и не требует лицензии пилота, а для вертикального взлета подойдет любая площадка размером в 1 кв. м.
История реактивных ранцев
Путь к личным летательным средствам тернист и взрывоопасен. Управлять реактивным ранцем тяжело даже в играх. В реальной жизни ранние разработки почти не были опасны, потому что оставались на бумаге и просто не летали. Когда же удалось оторваться от земли, начались проблемы с посадкой, а топливо норовило закончиться в любой момент.
СССР — родина реактивных ранцев
История реактивных ранцев началась около века назад, а не как принято считать с разработки Венделла Мура (1958). Советский инженер Александр Андреев в 1928 году зарегистрировал патент первого реактивного ранца. Разработка Андреева впервые детально показывала, как человеку подняться в воздух при помощи реактивной тяги. Технология предполагала быстрое нагревание и расширение сжиженного газа, который позволял бы человеку удерживаться в воздухе. Разумеется, к патенту также прилагался чертеж устройства. Правда, понять по нему, как пилот управлял бы ранцем — не самая простая задача. К сожалению, получив патент, Андреев не смог реализовать замысел, опережавший время.
Фото: thinkjarcollective.com
Во время тестовых испытаний жилету удалось поднять человека в воздух на несколько секунд, но этот сомнительный успех был единственным в истории изобретения Томаса Мура. Главной неудачей его концепта было неудобное управление посредством коробки с парой маховиков. Не добившись каких-либо успехов в течение нескольких лет, армия США свернула проект, но не отложила идею создания мобильных солдат. Идея так глубоко проникла в общественное сознание, что ракетный ранец стал объектом масскультуры. Его стали носить персонажи комиксов, фильмов, а позже игр.
Фото: warspot.ru
В общем, есть два пояса
Компания «Тиокол» в расчете на инвестиции со стороны военных решила идти к реактивному ранцу поступательными шагами и представила в 1958 году «Прыжковый пояс». При помощи этого устройства можно было совершать большие прыжки (до 7 метров) или двигаться по поверхности со скоростью до 50 км/ч. Разработчики добились стабильной работы устройства по части прыжков (проект получил название «Кузнечик»), но почему-то забыли, что пилоту нужно еще приземляться. Практически все испытания устройства заканчивались травмами пилотов, но создатели словно не замечали проблемы. Вероятно поэтому до полноценной модели ракетного ранца конструкторскому бюро так и не удалось добраться.
Открывает новую главу и совершает настоящий качественный скачок Венделл Мур. В его версии реактивного ранца управление делилось на наземное и воздушное: оператор с земли контролировал подачу азотного топлива, а пилот управлял углом наклона сопел. В том же 1958 «Летучий пояс» Мура смог на 3 минуты поднять человека на 5-и метровую высоту, поэтому американские военные сделали выбор в пользу разработки Венделла Мура. Венделл хотел самостоятельно пилотировать устройство, но сломал ногу на испытаниях, поэтому первым пилотом в истории считается Гарольд Грэм, сотрудник его компании «Белл Аэросистемс». До этого времени все полеты совершались со страховкой, но дополнительное финансирование позволило Муру создать стеклопалсткиовый облегченный ранец, который будет иметь тягу 127 кгс. 20 апреля 1961 года состоялся первый полет на реактивном ранце. Во время испытаний пилот пролетел порядка 35 метров за 13 секунд на высоте чуть меньше 2 метров и совершил мягкую посадку.
Казалось, что у разработки Венделла Мура большое будущее, но оставалось множество проблем. Перекись азота стоила по тем временам довольно дорого, а расход составлял 19 литров за 20 секунд (максимальное время полета). Поэтому каждые испытания стоили создателям серьезных затрат. С другой стороны, каждому пилоту в таком ракетном ранце потребовалась бы целая обслуживающая команда. Все это противоречило идее военных создать высокомобильных солдат. По сумме этих причин, устройству так и не удалось стать массовым, хотя ранец даже засветился в фильме «Джеймс Бонд. Шаровая молния» 1965 года. Да, Шон Коннери летал в этой ленте на настоящем реактивном ранце.
Военные разочаровались в идее создания летучих солдат и прекратили какие-либо инвестиции в подобные разработки. Небо не прекращало манить людей и множество инженеров со всего света пытались создать индивидуальное летательное средство, но следующего прорыва в области пришлось ждать почти 40 лет.
Фото: newatlas.com
В 2008 году публике был представлен Martin Jetpack. Конструкция ранца приводится в работу двухтактным бензиновым двигателем мощностью 200 лошадиных сил. Создатели Martin Jetpack почти решили проблему топлива и весьма сильно увеличили высоту полетов до 2,5 км. Аппарат работал весьма стабильно, пилоту во время испытаний не пришлось жертвовать здоровьем, но до массового производство устройство в таком виде не добралось. Компания слишком затянула с выходом второй версии и ушла с радаров.
Сейчас первенство в разработке джетпаков удерживает компания JetPack Aviation. В 2018 году они представили на CES 2018 турбореактивный ранец, способный разгоняться до 320 км/ч. В устройстве установлено шесть турбореактивных двигателей. Время в полете — 12 минут. Без дозаправки на JB-11 можно пролететь порядка 30 км на расстоянии до 4,5 км от земли. Стоимость 20-и минутной тренировки в воздухе
Почему джетпаков нет у всех
Долгое время проблема была именно в изобретении небольшого турбореактивного двигателя, но JetPack Aviation пока представили самое элегантное решение. Сейчас джетпаки собираются практически всегда в единственном экземпляре, который не продается. Джетпак остается внутри компании, поскольку полеты могут проводиться только после длительных тренировок и занятий с инструктором. Систему управления модернизировали десятки раз, но интуитивно понятной ее по-прежнему нельзя назвать. В руках пилота, как и 60 лет назад, два рычага, контролирующие высоту и угол открытия сопел.
История развития джетпаков. Часть 4.
В последние годы исследования в области разработки персональных летательных аппаратов разделились на несколько направлений: одни компании пытаются улучшить характеристики реактивных и турбореактивных ранцев, беря за основу конструкцию, которую Венделл Мур использовал ещё в 60-х годах (было описано в предыдущих постах); другие в то же время воплощают в жизнь кардинально новые идеи, в результате чего получившиеся девайсы уже имеют мало чего общего с изначальным представлением летательного ранца. Помимо компаний, также в мире существует много различных энтузиастов, которые, влекомые страстью к полёту, стараются так или иначе внести свой вклад в «джетпакостроительную» отрасль. Уместить всех в один пост, естественно, не получится. Так что перечислю сегодня наиболее известных представителей каждого направления.
Реактивный ранец Tecaeromex Rocket Belt
Информация о производителе:
Мексиканская компания Tecnologia Aeroespacial Mexicana (TAM) из города Куэрнавака позиционирует себя, как единственная на данный момент компания в мире, которая предоставляет возможность приобрести реактивный ранец + установку по выработке пероксида водорода (используется в качестве топлива) + тренниг-программу по обучению искусству пилотирования купленным ранцем единым пакетом.
Согласно информации на официальном сайте, основатель компании Хуан Мануэль Лозано (Juan Manuel Lozano) с 1975 года работает с двигательными установками на основе пероксида водорода и является изобретателем одного из самых популярных ныне технических решений, позволяющих производить пероксид водорода, пригодный для использования в качестве реактивного топлива. Среди других известных изобретений выделяется генератор плазмы перекиси водорода для стерилизации больничных помещений.
Данная компания также примечательна тем, что дочь основателя компании Изабель Лозано (Isabel Lozano) является первой женщиной в мире, совершившей полёт при помощи реактивного ранца. Данный полёт произошёл 11 августа 2006 года. Ей на тот момент было 29 лет. Отец разработал для неё специальный ранец, адаптированный под её вес и форму тела.
Вот так выглядела подготовка к полёту:
Изабель Лозано крупным планом:
И непосредственно видео самого полёта:
Максимальное время полёта:
30 секунд (да-да, практически такое же, как и при использовании оригинальной конструкции реактивного ранца Bell Rocket Belt Венделля Мура, описанного в предыдущих постах).
Цена: на официальном сайте сказано, что для уточнения стоимости и условий покупки необходимо обращаться к ним по указанным контактным данным. Однако, судя по материалу, представленному в одной книге (два комедийных сценариста путешествуют по миру и описывают свои приключения, один из них, кстати, писал сценарии для сериала «Меня зовут Эрл«), стоимость всего пакета услуг равна 250 000$. При этом производство ранца под конкретного покупателя занимает около 3-х месяцев.
Первый полёт со страховочным тросом: 22 сентября 2005 года. Видео с официального youtube-канала:
Первый свободный полёт: 9 апреля 2006 года. После 14 предварительных тестовых полётов Хуан Лозано решился подняться в воздух без страховки, хотя и на довольно малую высоту (
90 см). Продолжительность полёта составила 12 секунд.
Примечание: Все мои усилия по поиску видео-записи свободного полёта любого из ранцев данной компании оказались тщетны, что, конечно, очень странно. Есть только одно фото сомнительного качества. Как можно запускать в продажу ранцы, не выложив в открытый доступ ни одной вменяемой записи полёта без страховочных тросов? При этом они указывают на сайте, что о данном ранце говорилось в телепередачах Discovery Channel, BBC, Prosieven, Dell и др.
Турбореактивный ранец JB-9
Информация о производителе:
Компания JetPack Aviation, в рамках которой происходила разработка турбореактивного ранца JB-9, была основана австралийским предпринимателем Дэвидом Мейманом. По его словам, он с детства питал страсть к авиации и, не смотря на основную работу в сфере бизнеса, сумел параллельно получить Коммерческую лётную лицензию США, а также лицензии на управление вертолётом и самолётом в Австралии и Европе.
В данной компании Мейман занимает должности CEO, проектного менеджера и тестового пилота. Для работы непосредственно над конструкций устройства был приглашен авиаинженер Нельсон Тайлер, который последние 50 лет занимался разработкой различных авиакомпонентов (также принимал участие в разработке реактивного ранца, который был использован во время открытия Олимпийских игр в 1984 в Лос-Анджелесе).
Разработка ранца заняла 10 лет. За основу была взята модель Bell Jet Flying Belt: система управления и общий принцип создания тяги остались такие же. Однако, с целью уменьшения габаритов и снижения веса конструкции, была существенно переработана двигательная система.
Тем, кто читал предыдущие посты, будет легко понять, в чём же заключается кардинальное отличие данного ранца от Bell Jet Flying Belt. Конструкция двигателя Williams WR19, который использовался в Bell Jet Flying Belt, называется turbofan (турбовентиляторный двигатель). Данный тип двигателей, в отличие от реактивных ранцев, обеспечивает намного меньший расход топлива, более низкую температуру выхлопных газов, а также улучшенную общую производительность устройства. Но из-за наличия вентилятора большого диаметра вес и размеры аппарата оставляют желать лучшего. В связи с этим, после серии многочисленных тестов и экспериментов, в компании JetPack Aviation был принято решение использовать два двигателя конструкции turbojet (стандартный турбореактивный двигатель без фронтального вентилятора). По сравнению с turbofan двигатель turbojet имеет следующие недостатки: более высокая температура выхлопа (весь воздух проходит через камеру сгорания, в то время как в turbofan воздух разделяется на два потока), ниже эффективность (необходимо сжигать топливо для всего воздушного потока), выше шум (благодаря более высокой скорости выхлопных газов).
В следующем коротком ролике наглядно показаны отличия между этими двигателями.
Хоть на официальном сайте и отсутствуют подробные технические характеристики, мне удалось вычислить компанию, которая изготавливает турбореактивные двигатели для JB-9: ссылка. Как можно увидеть в прайс-листе, стоимость одного такого двигателя (тип Nike) превышает 20 000 €. И напоследок вот его спецификации.
Максимальное время полёта: 10 минут. Другими словами, не смотря на длительную работу над улучшением конструкции, время полёта осталось таким же, как и у оригинального ранца Bell Jet Flying Belt Венделля Мура.
Запас топлива: 10 галлонов (
38 литров) керосина. Сжигает 1 галлон в минуту.
Максимальная высота: 3 км, при этом скорость подъёма
300 м/мин. (при достижении этой высоты вниз спускаемся уже при помощи парашюта).
Свободный полёт: 3 ноября, 2015 год. На следующем видео Дэвид Мейман при помощи JB-9 летает вокруг Статуи Свободы:
Цена: В продажу пока не поступили. На официальном сайте заявлено, что необходимо ещё доработать систему безопасности (обеспечить выброс парашюта на малых высотах), а также систему автоматической стабилизации полёта.
Ранец-крыло (wingpack) Ива Росси (Yves Rossy)
Информация об изобретателе:
В 2002 году Росси, одержимый идеей создания персонального летательного аппарата, обращается за помощью в немецкую компанию JetCat. Данная компания специализируется на производстве двигателей, в том числе и реактивных, для миниатюрных самолетов и иных летающих объектов. Основная идея швейцарца сводилась к следующему: JetCat должны адаптировать турбореактивные двигатели уменьшенных габаритов для удобного их крепления к углепластиковым крыльям, которые в свою очередть будут крепиться на спине пилота. В качестве материала для крыльев выбран углепластик, т.к. он отличается высокой прочностью, жёсткостью и малой массой, часто прочнее стали, но гораздо легче.
Инженерам из JetCat идея Ива Росси пришлась по душе. В течение нескольких лет они доработали конструкцию, крылья сделали складывающимися, к тому же вырос и их размах, который в последнем варианте достиг трех метров. Крылья испытывали на манекенах разного веса, подавая им команды с земли при помощи аппаратуры дистанционного управления. Инженеры искали определенную точку на плоскости крыльев для установки двигателей.
В окончательной версии были использованы вот такие малышки (двигатели типа turbojet, были описаны выше):
Подробнее ознакомиться с ценой и характеристиками данных двигателей можно здесь.
Вот так выглядит конструкция в собранном виде:
Управление осуществляется только за счёт смещения центра масс: при помощи движений рук, ног и головы. Механизм отклонения сопел, как это было реализовано в Bell Jet Flying Belt, отсутствует.
Свободный полёт: 24 июня 2004 года Ив Росси совершил первый успешный полет с двумя реактивными двигателями. Один из заходов Ив делал с крыльями, на которых было установлено целых шесть турбореактивных двигателей. Но эта попытка провалилась из-за неполадок. Прыжок был осуществлен с высоты 4000 метров. Первый полёт продолжался всего четыре минуты. Скорость ранца-крыла составляла порядка 190 км/час. За это время Ив преодолел 25-километровый путь
Для старта Росси поднимается на самолете, вертолете или воздушном шаре, а для посадки использует парашюты. Взлёт с поверхности не предусмотрен. Кроме посадочного и запасного, крыло Ива Росси оснащено также и собственным парашютом, который обеспечивает его мягкое приземление в случае, если возникнет необходимость отделиться от конструкции.
На сегодняшний день Ив Росси имеет на своём счету множество полётов при помощи данного ранца-крыла: полёт через пролив Ла-Манш в Дувр, полет над глубочайшим Гранд-Каньоном в Национальном парке Аризоны, межконтинентальный полет из Марокко в Испанию (правда, неудачный: из-за неисправностей в двигателях Росси упал в море, но остался при этом целым и невредимым) и др.
Ив Росси облетает вокруг японского вулкана Фудзияма