Что такое летательный аппарат циклотрон

Циклолёт для российских военных

Новый беспилотный летательный аппарат, использующий циклические движители (циклолёт) разработан совместными усилиями «Фонда перспективных исследований», Института теплофизики Сибирского отделения РАН и компании «Авакс-Геосервис» в рамках общего проекта.

Этот беспилотник при собственной массе 60 кг способен нести полезную нагрузку 10−20 кг. Ожидается, что после установки на циклолёт гибридной силовой установки он сможет проводить в воздухе без посадки более часа. В настоящее время ведётся работа по модернизации системы автоматического управления, которую планируется завершить до конца 2020 года.

«Такие беспилотные циклолёты смогут выполнять задачи в интересах Минобороны — осуществлять ударные функции. На беспилотник можно крепить пулемёт или неуправляемые бомбы. Также аппарат может осуществлять разведку и за счёт низкого уровня шума делать это незаметно. Запланировано создание большого аппарата, который будет способен перевозить до шести человек. До конца этого года мы должны испытать в аэродинамической трубе один полноразмерный движитель для большой машины», — отметил глава «Фонда перспективных исследований»

Приёмочные испытания циклолёта намечены на февраль 2021 года. К 2024 году планируется построить полноразмерный летательный аппарат. Преимуществами циклолёта названы его компактность и низкий уровень шума на фоне вертолётов или квадрокоптеров. Циклические движители, имеющие защиту от столкновений с объектами, имеют возможность менять направление вектора тяги на 360 градусов, что позволяет циклолёту летать среди препятствий, причаливать к вертикальным поверхностям, совершать взлёт-посадку на наклонную поверхность. Интерес к циклолёту проявило Министерство обороны, которое намерено использовать версию наземного и палубного базирования для проведения десантных операций.

Что за летательный аппарат циклолёт разработан в России?

Как сообщил изданию «Наука в Сибири» директор Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН академик Дмитрий Маркович, завершена работа по созданию демонстратора летательного аппарата на альтернативных принципах: циклолёта. Она проводилась совместно с Фондом перспективных исследований (ФПИ).

Идея летательного аппарата с пропеллером, напоминающим гребное колесо на пароходе, родилась ещё в начале ХХ века. Первое упоминание такой машины датируется 1909 годом: она была построена российским военным инженером Евгением Сверчковым. Тяга и подъёмная сила в конструкции создаются циклическими движителями — вращающимися роторами, на которых установлены несколько лопастей. Они «загребают» воздух и отбрасывают его назад, при этом можно менять установочный угол лопастей, тем самым меняя направление силы тяги.

Подобный аппарат принято называть циклокоптером (или цикложиром). Несмотря на то, что его схема известна более ста лет, первые полноценные полёты удалось совершить только в XXI веке.

В 2017 году Фонд перспективных исследований организовал конкурс «Свободный взлёт», целью которого был поиск новых решений для обеспечения аэромобильности и возможного создания летающих автомобилей. В конкурсе приняли участие специалисты Института теплофизики Сибирского отделения РАН. Они показали результаты своей многолетней работы и предложили создать новый тип летательного аппарата: циклолёт. С 2018 года в рамках проекта «Циклон» (общее название для циклолётов вертикального взлёта), организованного ФПИ, началась работа над его образцом. Спустя два года он был представлен на Международном форуме «Армия-2020», а прошлым летом — на форуме «Технопром-2021» в Новосибирске.

Вопрос-ответ

«Сейчас это 60-килограммовый аппарат. В отличие от вертолёта, он не обладает открытыми лопастями, может подходить близко к домам, — рассказал посетителям форума директор Института теплофизики СО РАН академик Дмитрий Маркович. — За два года мы сделали первый дрон. Сейчас мы завершили проект, прошли испытания, подтверждён его принцип. Следующая задача — через 4 года — двухтонный аппарат с человеком на борту».

Циклолёт сделан из карбона и имеет гибридную силовую установку. В движение его приводят бензиновый двигатель с генератором и электродвигатели с аккумуляторами. Одно из важнейших достоинств машины — низкий уровень шума. Он достигается благодаря тому, что в конструкции нет открытых лопастей. Другие его преимущества — малые габариты и возможность посадки на неподготовленные наклонные площадки. Циклолёт даже способен «причаливать» к вертикальным поверхностям.

Теперь учёные начинают работать над созданием более крупного аппарата массой 2,5 тонны. Он сможет нести полезную нагрузку около 600 килограмм. Как утверждают авторы проекта, его можно будет использовать для нужд МЧС и скорой помощи, а в перспективе — и как городское аэротакси.

«К циклолёту есть интерес со стороны как государственных, так и коммерческих структур. Если мы доведём его до уровня аэротакси, скорой помощи или аппаратов для МЧС, то, конечно, спрос будет, — убеждён Дмитрий Маркович. — Другое дело, что параллельно придётся трансформировать законодательство. У нас ещё нет таких документов, которые регламентировали бы полёты подобных аппаратов в рамках городских образований. Сейчас в России разрешены полёты дронов до 30 килограмм, даже 60-килограммовый аппарат может испытываться только на отдельных полигонах. А двухтонный демонстратор, в соответствии с нашим предварительным графиком, должен быть готов в течение ближайших 4 лет».

Директор института подчёркивает, что аналогичные аппараты сейчас разрабатывают как минимум в 5-6 странах. Чтобы довести российский проект до ума (и до потребителя), необходимо организовать трансфер этой технологии в промышленное использование, то есть просчитать экономику, найти инвесторов и создать индустрию.

Циклотрон

Циклотрон (англ. Cyclotron) — устройство, позволяющее получить более тяжелые элементы и ценные вещества путём бомбардирования сырья содержимым коробок с пылью различных элементов — лития, плутония, меди, бериллия и пр. Помимо вышеуказанного, циклотрон позволяет получать такие уникальные предметы, как антиматерия (англ. Antimatter) и антишрабидий (англ. Antischrabidium). Некоторые продукты обработки в циклотроне (например, йод или цезий) далее могут быть использованы в производстве нитана (англ. Nitanium) или деш (англ. Desh).

Для начала работы нужно поместить в левые слоты коробки с пылью необходимого элемента, а в слоты для порошков — нужный порошок или ячейку с антиматерией (в рецепте антишрабидия). Посередине интерфейса находится слот для хладагента №4 (англ. Coolant). Хладагент может введен в устройство либо с помощью емкостей, либо через трубы.

Твердые продукты после обработки в циклотроне окажутся в разноцветных слотах (№3). В процессе работы выделяется побочный продукт — антиматерия, она скапливается в буфере на 8000 mB (№6), откуда её можно забрать с помощью различных емкостей или по трубам. Чем тяжелее элемент в коробках, тем больше выработка антиматерии.

Примечания [ ]

• Циклотрон — прожорливое устройство, затрачивающее огромное количество энергии на одну операцию (690 млн. HE).
• Для работы с циклотроном рекомендуется использовать улучшения «Скорость» (англ. Speed Upgrade) — увеличивает скорость работы без увеличения потребления энергии, и «Энергосбережение» (англ. Power Saving Upgrade) — экономит энергию, но не снижает скорость работы.
• Не доводите циклотрон до перегрева! Без хладагента его хватает на пару операций, после чего он начинает плавиться с анимацией искр, и взрывается как мини-ядерная бомба, либо распространяя жар-огонь. Иногда возможно образование черной дыры.
• У циклотрона есть секрет. На его модели по его бокам имеются четыре черных «окошка» в форме круга, порошка, молота и прямоугольника. Если взять монету Маскмена, термоядерный пепел, алмазный молоток, Книгу Вагонов и правильно вставить их в эти слоты (правой кнопкой мыши), то вокруг циклотрона будет летать текст «Много копий, но крапуламовый меч». Никакой практической пользы от этого нет.

Циклотроны: что это такое и где они используются

×

Хотите узнать больше о деятельности МАГАТЭ? Подпишитесь на нашу ежемесячную электронную рассылку, чтобы быть в курсе самых важных новостей, получать аудио- и видеоматериалы и многое другое.

Александра Пеева , Департамент ядерных наук и применений

Внутренний вид циклотрона «TRIUMF» в Британской Колумбии, Канада, — одной из 1300 циклотронных установок по всему миру, включенных в новую базу данных МАГАТЭ, которая доступна в режиме онлайн. (Фото: Гордон Рой/TRIUMF)

Это название больше похоже на имя персонажа из научно-фантастического фильма, но в действительности циклотрон является ускорителем частиц, т. е. аппаратом, который использует электромагнитные поля для ускорения заряженных частиц до очень высоких скоростей и энергий. Циклотроны применяются для производства радиоизотопов, которые используются в радиофармпрепаратах — определенном виде медицинских препаратов для диагностики и лечения онкологических заболеваний. В мире насчитывается более 1500 циклотронных установок, и недавно МАГАТЭ актуализировало свою интерактивную карту и базу данных, которые содержат информацию о 1300 таких установках в 95 странах.

Созданная в 2019 году База данных по циклотронам для производства радионуклидов является инструментом, помогающим специалистам, таким как радиофармацевты, а также владельцам и пользователям медицинских циклотронных установок находить техническую, практическую и административную информацию о действующих циклотронах и обмениваться такими данными. Эта работа ведется в рамках деятельности МАГАТЭ по укреплению потенциала стран в области производства радиоизотопов и применения радиационных технологий в здравоохранении.

«Развитие циклотронных технологий идет стремительными темпами, а их роль в секторе здравоохранения будет становиться все более важной, особенно в рамках усовершенствованных процедур медицинской визуализации, поскольку производимые с помощью циклотронов радиофармацевтические препараты очень эффективны в выявлении различных видов рака», — говорит химик-специалист МАГАТЭ по радиоизотопам и радиофармпрепаратам Амир Джалилиан.

Методы медицинской визуализации, такие как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), основываются на использовании радиоизотопов, произведенных с помощью циклотронов. Однако в отличие от исследовательских реакторов, на которых также производятся радиоизотопы, в циклотронах не используется ядерный материал и на них не распространяются те же соображения радиационной и физической безопасности, которые применяются к реакторам.

База данных МАГАТЭ позволяет пользователям получать подробную информацию о каждой установке, включая вид, размер и количество размещенных в ней циклотронов. Профессионалы из этой области могут налаживать между собой связи и обмениваться опытом и информацией о своих радиофармацевтических продуктах. На этой платформе также распространяется информация о предстоящих мероприятиях МАГАТЭ и публикациях, посвященных монтажу и применению циклотронов.

База данных создана в рамках работы МАГАТЭ по оказанию странам помощи в области производства радионуклидов. МАГАТЭ предоставляет экспертные консультации и технические рекомендации в связи с установками по производству радиофармацевтических препаратов, помогает создавать кадровый потенциал при помощи учебных курсов и образовательных программ, а также содействует проведению научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в рамках проектов координированных исследований.

Владельцы и пользователи медицинских циклотронов могут передать в Отдел физических и химических наук МАГАТЭ актуальную информацию о своих установках, заполнив соответствующую онлайновую форму.

Для получения дополнительной информации и более подробных сведений об ускорителях и их применениях посетите сайты Базы данных по циклотронам для производства радионуклидов и Портала знаний об ускорителях (ПЗУ).