Дельтапланы

Движитель — это еще один ключевой элемент аппаратов с мускульным приводом. Воздушный винт остается наиболее эффективным средством для преобразования механической энергии, которая вырабатывается пилотом, крутящим педали, в тяговое усилие, необходимое для того, чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление аппарата. Можно представить себе и другие виды движителей, например, машущие крылья или струю сжатого воздуха, но до сих пор все они оставались практически неосуществленными.

Любой движитель (за исключением ракетного) «входит» со скоростью летящего аппарата в воздух и отбрасывает его назад с большей скоростью. Воздушный винт создает за собой так называемую спутную струю. Машущие крылья с каждым взмахом отбрасывают назад некоторую массу воздуха.
В любом случае воздушный поток за аппаратом обладает кинетической энергией, которую передал ему движитель. Эта неиспользуемая энергия постепенно переходит в тепло.

По мере возрастания скорости струи потери за счет уносимой ею энергии начинают преобладать над увеличением тяги. Возникает вопрос: нельзя ли создать движитель, который бы «входил» в большую массу воздуха и лишь незначительно ускорял ее? Например, воздушный винт большого диаметра или машущие крылья, имеющие большой размах? Использование сжатого воздуха заведомо непригодно в том диапазоне скоростей, который характерен для аппаратов с мускульным приводом, поскольку в этом случае скорость струи очень велика.

Хотя теоретически машущие крылья могут быть весьма эффективным движителем, они не нашли применения в аппаратах, приводимых в движение человеком или перевозящих пассажиров. Такое крыло должно обладать способностью скручиваться вдоль оси — в одном направлении во время маха вниз и в другом во время маха вверх. Птицы справляются с этим прекрасно, но в механическом аппарате сочетать машущие движения со скручивающими сложно, и тем сложнее, чем больше размер аппарата. По этой причине в аппаратах с мускульным приводом воздушный винт в настоящее время остается единственным практически используемым движителем.

Невозможно достичь максимальной эффективности движителя лишь за счет увеличения диаметра воздушного винта. Большой воздушный винт дает прибавку в весе, чего конструкторы всегда пытаются избежать. Кроме того, концы лопастей большого воздушного винта могут задевать землю при взлете и посадке. По этим причинам конструкторы вынуждены искать способ уменьшить паразитную кинетическую энергию в спутной струе за воздушным винтом, особенно тщательно следя за распределением нагрузки на лопастях. Трение воздуха о лопасти также влияет на выбор конструкции воздушного винта. Большие оптимально сконструированные воздушные винты на летательных аппаратах с мускульным приводом могут иметь КПД до 90 %.

Возможно, что дальнейшее развитие материаловедения и кинематики механических систем позволят получить в качестве движителя для мускулолетов и машущее крыло. Но этот полет требует, как минимум, двух движений крыла — вверх и вниз и вращения вокруг продольной оси крыла. Обнадеживает то обстоятельство, что существуют автоматы перекоса лопастей вертолетов. Разработкой аппаратов машущего полета в нашей стране занимались Б. Черановский, И. Виноградов, С. Топтыгин, М. Ляхов и другие достаточно известные конструкторы. Их опыт в будущем смогут использовать новые последователи.