Реактивный ранец – технологичное устройство, благодаря которому людям удалось научиться перемещаться в пространстве нестандартным образом. Ранец реактивный — прообраз ракетного двигателя. Конструктивно аппарат выполнен по тем же технологиям образования тяги за счёт сброса реактивных газов. Но особенность реактивного модуля в виде ранца состоит в том, что применим он исключительно для одной персоны. Так, можно ли сделать реактивный ранец своими руками?

Испытания изобретённых ракетных ранцев, как правило, проходят с участием добровольцев. Редкий инженер-изобретатель готов рискнуть лично

Как всегда всё началось с фантастической литературы и кинематографа. В современной интерпретации идёю подхватили создатели компьютерных игр. В результате дело дошло до реальных изобретений, начиная с 20-х годов прошлого века с продолжением до настоящего времени.

Тема ракетных ранцев возбуждает современное общество неимоверно. В перспективе видятся уже массовые продажи ракетных модулей личного пользования и бесконечные очереди за ними. Бум сопоставим с началом эры . Только ставки на ранцы слишком высоки.

Ракетный ранец персонального пользования впервые упоминался в 1928 году. Тогда популярное журнальное издание опубликовало на страницах очередного выпуска фантастическую новеллу «Армагеддон 2419».

Сюжетной картиной ракетным ранцам уделялось огромное внимание как средствам передвижения в недалёком будущем. Фактически автор рассказа оказался прав.

Правда, создатель новеллы не угадал дату первых испытаний ракетных модулей личного пользования. Однако первопроходцем считают американца Томаса Мура – изобретателя аппарата «Джет Вест».

В 1952 году ему первому удалось и продержаться в воздухе 2 секунды. За плечами Томаса был ракетный ранец.

Пока что летающего без проблем человека реально увидеть только на съёмочных площадках голливудских режиссёров

Конструкция реактивного ранца

История конструирования подобных аппаратов сохранила сведения о двух видах прототипов:

Оснащённого ракетным модулем (Rocket Belt).
Оснащённого турбореактивным модулем (Jet Belt).

Конструкция аппаратов первого типа отличается простой схемой исполнения. Именно этот фактор стал причиной высокой популярности Rocket Belt.

При желании не исключена даже возможность сборки классической конструкции в условиях кустарного производства. Но преимущественный фактор Rocket Belt сводит на нет другой момент – существенное ограничение времени полёта.

Рекордный показатель для этих аппаратов не выше 30 секунд полёта. При этом расход перекиси водорода неимоверно высокий. Поэтому область применения аппаратов типа Rocket Belt пока что очерчена лишь границей показательных шоу. Здесь можно лишь вспомнить Олимпиаду США (1984), где демонстрировался показательный полёт.

Сейчас уже есть модификации более продвинутые, чем та что на картинке. Способные перемещать человека по воздуху около 1 часа

Элементы реактивного модуля Rocket Belt:

прочный корсет (стеклопластик),
система крепёжных ремней,
шасси на базе лёгких металлических трубок,
пара баллонов с перекисью водорода,
баллон, заправленный сжатым азотом,
ракетный модуль на шарнирах.

Элементы ракетного модуля (Jet Belt):

газовый генератор,
реактивные сопла (2 шт.),
рычаги управления (2 шт.),
тяга поворотная,
механизм управления подачей топлива,
механизм управления реактивными соплами.

Реактивный ранец: основы технологии

Испытательный полёт среди небоскрёбов с ракетным ранцем Rocket Belt

Поворотной тягой поднимается клапан заправки топлива. Газообразный азот давлением 40-50 АТИ давит массу перекиси водорода. Вещество устремляется в камеру генератора.

Там происходит активный контакт пластин серебра, обработанных нитратом самария и заполнившей камеру перекиси водорода.

Контакт сопровождается активной реакцией и способствует быстрому образованию парогазовой смеси. Полученная парогазовая среда высокой температуры и давления устремляется через каналы в область реактивных сопел.

Здесь газовая смесь резко расширяется, получает ускорение до сверхзвуковой скорости, выбрасывается наружу. Создаётся эффект реактивной тяги.

Турбореактивный вариант устройства (Jet Belt)

Эксперименты с этой модификацией продолжаются до сего дня. Результаты есть, но затраты на производство не позволяют запустить ранец в серию

Аппарат несколько иной конфигурации – турбореактивный ранец персонального пользования, изобрели в 1969 году. Прототип турбореактивного блока WR-19, массой 31 кг, создали инженеры Венделл Мур и Джон Халберт.

Первые испытания прототипа Jet Belt провели тем же годом и получили интересные результаты – перелёт расстояния в 100 метров на семиметровой высоте.

В основу энергетики Jet Belt заложено смешивание керосина и воздуха. Смесь сжимается до нескольких десятков атмосфер и подаётся компрессором в рабочую камеру — один из двух рабочих отсеков аппарата. Второй отсек выделен под модуль охлаждения, составляющий охлаждающий контур камеры сгорания.

Воздушно-керосиновая смесь, заполнив камеру сгорания, воспламеняется. Образовавшийся реактивный поток устремляется сквозь сопла наружу. Механизм управления соплами даёт возможность регулировать силу и направление реактивного потока.

Конструкция турбореактивного действия характерна выраженным КПД. Этот вариант установки показывает лучшие параметры полёта: продолжительности, ускорения, высоты. Но турбореактивным ранцам присущи сложность системы и значительные финансовые издержки производства.

Сделать подобные устройства своими руками невозможно тем более. Для этого требуется уникальное оборудование и специалисты. Разве если только попытаться соорудить реактивную установку самостоятельно чисто в целях эксперимента.

Реактивный ранец своими руками

Экспериментальная конструкция реактивного ранца, по сути, изготавливается своими руками в течение одного-двух рабочих дней.

Вот такую, относительно несложною с конструктивной точки зрения установку, вполне реально сделать своими руками за пару-тройку дней

Набор необходимых деталей существенно отличается от того набора, что требуется для производства реально «подъёмных», профессионально сделанных моделей:

Два металлических сопла.
Стальная полоса (400х40х5).
Лист жести (500х500х0,7).
Шпильки стальные (2 шт.), подшипники (4шт.).
Баллон с пропаном (малолитражный).
Коллектор распределения газа.
Два электродвигателя малогабаритных на 12В.
Шланг высокого давления.
Система радиоуправления.

Однако собственноручная сборка реактивного ранца в рамках эксперимента позволяет лучше понять принцип работы устройства и оценить возможности его изготовления.

Схема турбины: 1 — заборная лопасть; 2 — компрессор высокого давления; 3 — вал компрессора высокого давления; 4 — турбина высокого давления; 5 — компрессор низкого давления; 6 — вал низкого компрессора давления; 7 — камера сгорания; 8 — турбина низкого давления; 9 — сопло

Работа, правда, достаточно опасная, сопряжённая с горючими веществами. Поэтому, прежде чем повторять эксперимент, следует позаботиться о собственной безопасности.

Подготовка комплектующих деталей и сборка

Сопла, подходящие для турбины реактивного ранца, можно отыскать на старом технологическом оборудовании, которое использовалось, к примеру, в молочной промышленности. На машинах-дозаторах сливок и молока есть масса подходящих деталей.

Вот такие, взятые от старого оборудования детали, после соответствующей обработки легко трансформируются в сопла для силовой турбины будущего летательного аппарата

Старые заржавевшие сопла необходимо очистить, тщательно обработать, отшлифовать. Эти операции сделать несложно на широко распространенном инструментальном оборудовании. На боковинах сопел рассверлить отверстия для подключения втулок коллектора распределения газа.

Внутри сопел реактивного ранца потребуется разместить малогабаритные электродвигатели. Они оснащаются длинным валом, на который надеты несколько крыльчаток.

Вал с крыльчатками закрепляется на установленные опорные подшипники. Изготавливают вал из металлических шпилек, а крыльчатки из листа жести.

Крыльчатки разного диаметра делаются из листовой жести. Вырезается круглая форма, разделяется на секторы, затем ножницами режутся рабочие пластины

Подготовленные сопла скрепляют между собой при помощи сварки металлической полосой. Соединяют внутренние пространства сопел через коллектор распределения газа.

Детали коллектора распределения газа вытачивают на токарном станке. Пустотелые втулки с резьбой, сделанные собственными руками, легко собираются в единую конструкцию.

Вот таким способом — обычным высверливанием дрелью, изготавливаются пустотелые втулки коллектора распределения газовой смеси. Для межвтулочного соединения нарезается резьба

Также конструкция коллектора содержит:

обратные клапаны,
форсунки,
механизмы поджига газовой смеси.

Газ (пропан) поступает через коллектор в рабочую область сопел реактивного ранца от баллона с пропаном малого литража. Объёма баллона хватает на 30-40 минут интенсивного действия.

Система управления вентиляторами

Регулировкой скорости вращения крыльчаток вентиляторов (турбин) удобно наращивать или снижать мощность реактивного ранца.

Поэтому экспериментальная конструкция оснащается радиопередатчиком и приёмниками, благодаря которым осуществляется управление моторами вентиляторов.

Вариант управления скоростью вращения электродвигателей турбины. Используется приёмопередающая радиоаппаратура, которой оснащаются, к примеру, детские радиоуправляемые игрушки

Модуль приёмно-передающего устройства можно купить уже готовый. Вполне подходящие приёмно-передающие устройства продаются недорого через популярные интернет магазины.

Электродвигатели вентиляторов подключаются через схему контроллера к приёмнику сигнала. системой поджига газовой смеси.

Передатчик в рамках эксперимента располагается на произвольном расстоянии. В последующем, если дело дойдёт до реального взлёта, устройство будет закрепляться на теле пилота.

Испытания реактивного ранца

Вот, собственно, и всё. Сделанный своими руками реактивный ранец успешно прошёл испытания в домашних условиях.

С помощью нехитрого приспособления — электронных весов, удалось определить мощность реактивного ранца, сделанного своими руками

Правда, в качестве перемещаемой в пространстве нагрузки выступал обычный торговый безмен. На шкале сила тяги турбины совсем немного не достала значения — 10 кг. Больше подробностей на видео ниже.

Самодельная турбина для подъёма в воздух

Последние достижения в области разработки ракетных ранцев

Обеспечение космонавтов экипировкой для удобной и эффективной работы в открытом космосе выходит на качественно новый уровень. Российские ученые создали реактивный ранец, называемый в американской терминологии сейфер, необходимый для перемещения между космическими модулями и при проведении спасательных операций.

Компания Jetpack Aviation больше известна своими реактивными ранцами. Однако недавно она начала принимать заказы на летающий мотоцикл Jetpack Speeder. В соответствии с опубликованной на сайте производителя информацией, в планах разработка 4 версий ховербайка: грузовой, военной, ультралёгкой и для активного отдыха. Различия между ними будут в максимуме скорости и длительности полёта.

Концепция реактивного или реализовывается инженерами со всего мира уже давно, однако изобретения до сих пор не стали массовым повсеместным продуктом. Отчасти из-за сложности управления устройством в воздухе, что сопоставимо с умением пилотирования небольшим самолётом, но в большей степени из-за персонального средства передвижения.

Дождавшись времени, когда реактивные ранцы выйдут за рамки научной фантастики и ворвутся в реальную жизнь, компания Jetpack Aviation объявила о готовности перейти в захватывающий мир гонок на джетпаках. И, чтобы доказать свою концепцию, разработчики недавно выполнили пару испытательных полётов, в которых два пилота в реактивных ранцах летали в непосредственной близости друг от друга.

Разработчики и производители персональных реактивных ранцев - компания Jetpack Aviation, во главе которой стоит изобретатель Дэвид Майман, стремятся создать продукцию максимально безопасную и простую для использования рядовыми потребителями. Представляемая в нынешнем году модель JB-10 позиционируется разработчиками как наиболее удобное и элементарное в управлении устройство, предназначенное для совершения индивидуальных полётов.

Помните, как в детстве мама кричала из окна дома, что пора на обед или гулянья на сегодня закончились? Сломя голову, мы спешили к столу, чтобы не огорчать родителей или не получить наказание за опоздание. Дети стали взрослыми, но желание не опаздывать на важные встречи сохранилась и не важно, чем оно вызвано - обязательствами или иными обстоятельствами. Как прибыть в назначенное место в указанное время, не опоздав? Филипп Флисар, лидер сборной Словении по ски-кроссу (ski cross), собрал собственный реактивный ранец, который в тандеме с лыжами позволяет ему не опаздывать, особенно на аппетитный ужин.

Три экстремала, Ив Росси, Винс Реффе и Фред Фюжен, с реактивными ранцами-крыльями совершили невероятно сложный и захватывающий полет совместно с 8 самолетами французской пилотажной группы «Патруль де Франс». Воздушное представление развернулось на высоте 1 200 метров в небе над южной частью Франции, скорость полёта составляла 260 км/ч. Во время выступления экстремалам удавалось без последствий приблизиться к самолётам на расстояние нескольких метров. Команда Jetman Dubai первой в мире смогла совершить столь безумный и захватывающий до последней секунды полёт.

После серии успешных тестов в Европе, Дэвид Майман и компания Jetpack Aviation объявили об официальном старте продаж реактивного ранца JB-10 "для высококвалифицированных покупателей". Предположительно, устройство можно будет приобрести уже весной следующего года, но только тем, кто пройдет соответствующее обучение - кто попало не сможет купить технику.

Похоже, для реактивного ранца нашлось новое применение. Профессиональный игрок в гольф Бубба Уотсон, который в 2013 году совместно с компаниями Oakley и Neoteric Hovercraft создал гольфкар Golf Cart Hovercraft на воздушной подушке для быстрого и комфортного передвижения по полю, теперь в сотрудничестве с Martin Aircraft разработал модифицированный исключительно для гольфистов летательный аппарат Golf Cart Jetpack. В настоящее время благодаря двигателю мощностью 210 л. с. и двум импеллерам предсерийный прототип машины способен летать со скоростью 74 км/ч на высоте до 914 м. Внешне Golf Cart Jetpack ничем не отличается от оригинальной версии, разве что наличием дополнительных отсеков для игрового инвентаря.

Изобретатель Ричард Браунинг, известный как «Железный человек», пустил реактивные ранцы собственного производства в открытую продажу. Первыми покупателями стали жители Лондона. Но, если и у вас найдётся 440 тысяч долларов, то прямо сейчас вы можете стать супергероем.

Ричард Браунинг – английский изобретатель и предприниматель, который получил от журналистов прозвище «Железный человек». В марте 2017 года Браунинг основал компанию Gravity Industries, где разрабатывался реактивный ранец, а уже в апреле того же года представил своё изобретение.

В июле 2018 года аппарат поступил в открытую продажу. Костюм для полётов в стиле Тони Старка оснащён пятью реактивными двигателями для вертикального полёта, и каждый из них рассчитан на давление в 22 килограмма, а сам он весит 27 килограмм. Направление и скорость полёта реактивного ранца контролируется с помощью движения рук, а на дисплее внутри шлема отображается информация о расходе топлива и прочие данные.

Первыми купить реактивный ранец могут жители Лондона в старейшем городском универмаге Selfridges на Оксфорд-стрит. Остальные покупатели могут поискать интересующую информацию на сайте компании, но за игрушку придётся заплатить 443.428 американских доллара (около 28 миллионов рублей), пишет New York Post . Пока же Браунинг раздаёт лишь экземпляры, купленные заранее и выполненные на заказ.

А вот сам Браунинг, летающий неподалёку от распродажи.

Ранец работает на реактивном или дизельном топливе, способен развивать скорость до 50 километров в час и подниматься на высоту до 3,6 километров. Однако во время демонстрации ранца возле универмага Браунинг парит всего в нескольких метрах над землёй, объясняя это соображениями безопасности.

Он потребляет около четырёх литров топлива в минуту при свободном парении. Поэтому три-четыре минуты вы сможете летать довольно легко. У нас есть ещё одна версия – при полётах в холодные дни тяга ранца увеличивается, и он летает около девяти минут.

Браунинг признаёт, что время работы рюкзака не идеально и Gravity Industries продолжает исследования по его усовершенствованию. Пока же тем, кто решит купить костюм, компания предлагает пройти бесплатное обучение по его использованию и предварительно попробовать себя в роли пилота на испытательном полигоне.

Изобретение первого реактивного ранца равнозначно первому полёту самолёта. На самом деле, эти полёты удивительные – спокойные и мягкие. Ранец летит пассивно, нежно.

Весной 2017 года Браунинг и его изобретение побили мировой рекорд и оказались в Книге Гиннесса после самого быстрого полёта в летательном костюме в истории человечества. При этом скорость летящего Браунинга составила 32,02 мили в час (51,53 километра в час).

Распродажи устройств из фантастических фильмов проводят и американские изобретатели. Чтобы раздать первую партию огнемётов инженер Илон Маск организовал целую вечеринку в SpaceX. .

А вот британец Росс Кэрнс устроил для своей бывшей жены слежку в стиле секретных агентов. Мужчина подчинил себе гаджеты, окружавшие возлюбленную, а потом .

Проблемы при регистрации на сайте? НАЖМИТЕ СЮДА ! Не проходите мимо весьма интересного раздела нашего сайта - проекты посетителей . Там вы всегда найдете свежие новости, анекдоты, прогноз погоды (в ADSL-газете), телепрограмму эфирных и ADSL-TV каналов , самые свежие и интересные новости из мира высоких технологий , самые оригинальные и удивительные картинки из интернета , большой архив журналов за последние годы, аппетитные рецепты в картинках , информативные . Раздел обновляется ежедневно. Всегда свежие версии самых лучших бесплатных программ для повседневного использования в разделе Необходимые программы . Там практически все, что требуется для повседневной работы. Начните постепенно отказываться от пиратских версий в пользу более удобных и функциональных бесплатных аналогов. Если Вы все еще не пользуетесь нашим чатом , весьма советуем с ним познакомиться. Там Вы найдете много новых друзей. Кроме того, это наиболее быстрый и действенный способ связаться с администраторами проекта. Продолжает работать раздел Обновления антивирусов - всегда актуальные бесплатные обновления для Dr Web и NOD. Не успели что-то прочитать? Полное содержание бегущей строки можно найти по этой ссылке .

Ракетный ранец

Реактивный ранец (или ракетный ранец ), (англ. jet pack, rocket pack, rocket belt и др.) - персональный летательный аппарат, носимый на спине, позволяющий человеку подниматься в воздух посредством реактивной тяги. Тяга создаётся за счёт выбрасываемой двигателем вертикально вниз реактивной струи.

История ракетного ранца

Сама идея, концепция ракетного ранца была впервые озвучена Philip Francis Nowlan в 1920-е годы, герой его sci-fi комиксов Buck Rogers путешествовал при помощи ракетного ранца.

Во время Второй мировой войны Германия широко применяла двигатели, работающие на перекиси водорода: в торпедах, подводных лодках, самолётах и ракетах. Например, истребитель-перехватчик Me-163 имел жидкостный ракетный двигатель, в который подавалась 80-процентная перекись водорода и жидкий катализатор (раствор перманганата калия либо смесь метанола, гидразин-гидрата и воды). В камере сгорания перекись водорода разлагалась с образованием большого объёма перегретой парогазовой смеси, создавая мощную реактивную тягу. Серийный самолёт имел скорость до 960 км/ч, мог подниматься на высоту 12 000 метров за 3 минуты, с продолжительностью полёта до 8 минут. Перекись водорода также применялась в ракетах Фау-2 , но в качестве вспомогательного топлива - на ней работали турбонасосы, подававшие горючее и окислитель в камеру сгорания главного ракетного двигателя.

После окончания войны немецкие ракетные технологии вместе со знаменитым конструктором Вернером фон Брауном попали в США . Один из работавших с Брауном американских инженеров, Томас Мур (Thomas Moore) , придумал индивидуальный летательный аппарат, который он назвал «реактивным жилетом» (англ. «Jet Vest») . «Реактивный жилет» работал на перекиси водорода. В 1952 году Мур сумел получить грант в 25 тысяч долларов от армии США на создание и опробование своего устройства. «Реактивный жилет» был изготовлен и на стендовых испытаниях сумел на несколько секунд приподнять пилота над землёй.

Однако «жилет» Мура имел крайне неудобную систему управления. На груди пилота размещалась коробочка, от которой шли тросики к регулятору тяги и двум управляемым соплам ранца. Справа и слева коробочка имела маховички: правый маховичок управлял тягой, а слева два соосных рулевых маховичка управляли левым и правым соплами. Каждое сопло могло отклоняться вперёд или назад.

В 1958 году Гарри Бурдетт и Александер Бор , инженеры компании «Тиокол» («Thiokol Corp.») , создали «прыжковый пояс» («Jump Belt») , которому они дали название «Кузнечик» (англ. Project Grasshopper) .

Тяга создавалась сжатым азотом высокого давления. На «поясе» были закреплены два небольших сопла, направленных вертикально вниз. Носитель «пояса» мог открывать клапан, выпуская из баллона сжатый азот через сопла, при этом его подбрасывало вверх на высоту до 7 метров. Наклонившись вперёд, можно было при помощи создаваемой «прыжковым поясом» тяги бежать со скоростью 45-50 км/ч. Затем Бурдетт и Бор опробовали и перекись водорода. «Прыжковый пояс» был продемонстрирован военным в действии, но финансирования не было, и дальше пробных экспериментов дело снова не пошло.

Тем не менее, американские военные не утратили интереса к переносному летательному аппарату. Управление транспортных исследований армии США (U.S. Army Transportation Research Command, TRECOM) предполагало, что персональные реактивные аппараты могут найти самое разнообразное применение: для разведки, форсирования рек, высадки морских десантов, подъёма на крутые горные склоны, преодоления минных полей, тактического маневрирования и так далее. Концепция получила название «Малое ракетное подъёмное устройство» (Small Rocket Lift Device, SRLD) .

В рамках этой концепции Управление в 1959 году заключило с компанией «Аэроджет» («Aerojet-General») контракт на исследовательские работы по возможности создания SRLD , пригодного для армейских целей. «Аэроджет» пришла к выводу, что наиболее подходящим является вариант с двигателем на перекиси водорода. Однако вскоре военным стало известно, что инженер Венделл Мур из компании «Белл Аэросистемс» («Bell Aerosystems») уже несколько лет проводит эксперименты по созданию персонального реактивного устройства. Ознакомившись с его работами, военные в августе 1960 года решили передать заказ на разработку SLRD компании «Белл». Венделл Мур был назначен ведущим инженером проекта.

Ракетный ранец Венделла Мура (Bell Rocket Belt)

Венделл Мур (Wendell F. Moore) работал в «Белл Аэросистемс» инженером-ракетчиком. Он начал работать над созданием реактивного ранца ещё в 1953 году (возможно, узнав о работах своего однофамильца Томаса Мура ). Эксперименты начались в середине 1950-х годов («Белл» проводила эти исследования за свой счёт). Создание двигателя не представляло трудностей - применение перекиси водорода было хорошо отработано ракетчиками. Проблема состояла в достижении стабильного и устойчивого полёта, а для этого требовалось разработать надёжную и удобную систему управления ранцем в воздухе.

Была изготовлена экспериментальная «сборка» (англ. «the rig» ), работавшая на сжатом азоте. Она имела раму из стальных труб, в которой был «подвешен» испытатель. На раме шарнирно устанавливались два сопла. К соплам гибким шлангом был подведён азот давлением 35 атмосфер (он подавался из цистерны). Инженер-оператор на земле регулировал вентилем подачу азота, а испытатель подплечными рычагами наклонял сопла вперёд-назад, пытаясь добиться стабильного зависания на небольшой высоте. Снизу был привязан страховочный трос, дабы «сборка» с испытателем не улетела слишком высоко.

Первые же испытания показали, что человек является весьма неустойчивым летающим объектом. Опытным путём было определено наилучшее расположение реактивных сопел относительно центра тяжести, их направление, способы управления ими в полёте. В испытательных «полётах» участвовал сам Венделл Мур и другие члены его группы. Первые полёты были больше похожи на короткие и резкие прыжки, но дальнейшие эксперименты оказались весьма успешными - в 1958 году на «сборке» удалось добиться стабильного полёта на высоте до 5 метров в течение трёх минут. Именно эти успехи впечатлили военных, предопределив выбор в пользу компании «Белл» . Контракт с Управлением транспортных исследований предусматривал изготовление, полётные испытания и демонстрацию готового SRLD .

Для ранца изготовили ракетный двигатель с тягой 280 фунтов (127 кгс). Общий вес ранца вместе с топливом составлял 57 кг. Ранец имел твёрдый стеклопластиковый корсет, изготовленный по форме тела. К корсету жёстко крепились баллоны с топливом и азотом. Двигательная установка крепилась шарнирно и управлялась подплечными рычагами. Тяга двигателя изменялась регулятором, соединённым с рукояткой на правом рычаге. Рукоятка на левом рычаге управляла отклоняемыми соплами (jetavators) . Пилот был пристёгнут к корсету ремнями.

Испытания созданного ранца начались в конце 1960 года. Полёты осуществлялись в большом ангаре, «на привязи» (т. е. со страховочным тросом). Первые двадцать «привязных» взлётов совершил лично Венделл Мур , проверяя функционирование систем управления, обнаруживая недостатки и совершенствуя конструкцию ранца. 17 февраля 1961 года из-за страховочного троса произошла авария. Во время полёта ранец резко пошёл в сторону, выбрал длину троса, и тот лопнул. Пилот вместе с ранцем упал на левый бок с высоты примерно два с половиной метра. В результате у Мура была сломана коленная чашечка, и летать ему больше не пришлось. После этого функции лётчика-испытателя принял на себя коллега Мура , инженер Гарольд Грэм (Harold Graham) . 1 марта полёты были возобновлены. Грэм выполнил ещё 36 «привязных» испытательных взлётов, осваивая управление ранцем в воздухе. Наконец, ранец и пилот были готовы к настоящему полёту.

20 апреля 1961 года на пустыре около аэропорта городка Ниагара Фоллс был совершён первый в истории свободный полёт на ракетном ранце (на открытом пространстве и без привязи).

Пилот Гарольд Грэм поднялся на высоту примерно 4 футов (1,2 метра) и плавно полетел вперёд со скоростью примерно 10 км/ч.

Он пролетел по прямой 108 футов (меньше 35 метров) и приземлился. Весь полет продолжался 13 секунд. Реактивный ранец перестал быть фантастикой.

В последующих полётах Грэм отрабатывал технику управления ранцем и осваивал более сложные приёмы пилотирования.

Он научился летать по кругу и разворачиваться на месте, перелетал через ручьи, автомобили, десятиметровые холмы, летал между деревьями. Всего с апреля по май было совершено 28 полётов. Венделл Мур добивался абсолютно надёжной работы от ранца и уверенного пилотирования от Грэма , чтобы затем не оплошать перед публикой.

В ходе испытаний были достигнуты следующие максимальные показатели:

продолжительность полёта 21 секунда, дальность полёта 120 метров, высота 10 метров, скорость - 55 км/ч.

8 июня 1961 года ранец был впервые продемонстрирован публично - перед несколькими сотнями офицеров на военной базе Форт-Юстис (Fort Eustice) . Затем последовали другие публичные показы, в том числе знаменитый полёт во дворе Пентагона перед тремя тысячами сотрудников военного ведомства, которые с восторгом наблюдали, как Гарольд Грэм перелетает через легковую машину.

12 октября 1961 года ранец был продемонстрирован лично президенту Кеннеди в ходе показательных манёвров на военной базе Форт-Брагг (Fort Bragg) .

Грэм взлетел с амфибии LST , перелетел через полосу воды, приземлился в нескольких метрах перед президентом и лихо отдал честь Главнокомандующему армии США. По свидетельству очевидцев, президент наблюдал за полётом, открыв рот от изумления

Гарольд Грэм с обслуживающей командой объездили многие города США, побывали в Канаде, Мексике, Аргентине, Германии, Франции и других странах, каждый раз с огромным успехом демонстрируя ракетный ранец в действии перед широкой публикой.

Армия же была разочарована. Максимальная продолжительность полёта ракетного ранца составляла 21 секунду, дальность 120 метров. При этом ранец сопровождала целая команда обслуживающего персонала. За один двадцатисекундный полет расходовалось до 5 галлонов (19 литров) дефицитной перекиси водорода. По мнению военных, «Bell Rocket Belt» был скорее эффектной игрушкой, нежели эффективным транспортным средством. Расходы армии по контракту с «Белл Аэросистемс» составили 150 000 долларов, ещё 50 000 долларов потратила сама «Белл» . От дальнейшего финансирования программы SRLD военные отказались, контракт был закончен.

Устройство и принцип действия ракетного ранца

Ракетный ранец «Bell Rocket Belt» . Патент США № 3243144, 1966 г.

Все существующие ракетные ранцы основаны на конструкции ранца «Bell Rocket Belt» , разработанной в 1960-1969 годах Венделлом Муром . Ранец Мура конструктивно состоит из двух основных частей:

Жёсткий стеклопластиковый корсет (8), закреплённый на теле пилота системой ремней (10). Корсет имеет сзади металлическую трубчатую раму, на которой установлены три баллона: два с жидкой перекисью водорода (6) и один со сжатым азотом (7). Когда пилот находится на земле, корсет распределяет вес ранца на спину и поясницу пилота.

Ракетный двигатель, подвижно установленный на шаровом шарнире (9) в верхней части корсета. Сам ракетный двигатель состоит из газогенератора (1) и двух жёстко соединённых с ним труб (2), которые заканчиваются реактивными соплами с управляемыми наконечниками (3). Двигатель жёстко соединён с двумя рычагами, которые проходят под руками пилота. Этими рычагами пилот наклоняет двигатель вперёд или назад, а также в стороны. На правом рычаге установлена поворотная рукоятка управления тягой (5), связанная тросиком с клапаном-регулятором (4) подачи топлива в двигатель. На левом рычаге установлена рулевая рукоятка, которая гибкими тягами связана с управляемыми наконечниками реактивных сопел.

Перекись водорода

Действие ракетного двигателя основано на реакции разложения перекиси водорода. Используется перекись водорода 90-процентной концентрации (это бесцветная жидкость плотностью 1,35 г/см³). Перекись водорода в чистом виде относительно устойчива, но при контакте с катализатором (например, с серебром) стремительно разлагается на воду и кислород, менее чем за 1/10 миллисекунды увеличиваясь в обьёме в 5000 раз.

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

Реакция протекает экзотермически, то есть с выделением большого количества теплоты (~2500 кДж/кг). Образующаяся при этом парогазовая смесь имеет температуру 740 градусов Цельсия.

Принцип действия двигателя ракетного ранца

На рисунке обозначены баллоны с перекисью водорода и баллон со сжатым азотом (давление около 40 атм). Пилот поворачивает рукоятку управления тягой двигателя, и клапан-регулятор (3) открывается. Сжатый азот (1) вытесняет жидкую перекись водорода (2), которая по трубкам поступает в газогенератор (4). Там она вступает в контакт с катализатором (тонкие серебряные пластины, покрытые слоем нитрата самария) и разлагается. Образовавшаяся парогазовая смесь высокого давления и температуры поступает в две трубы, выходящие из газогенератора (трубы покрыты слоем теплоизолятора, чтобы сократить потери тепла). Затем горячие газы поступают в реактивные сопла (сопло Лаваля), где сначала ускоряются, а затем расширяются, приобретая сверхзвуковую скорость и создавая реактивную тягу. Вся конструкция проста и надёжна, ракетный двигатель не имеет ни одной движущейся части.

Пилотирование ранца

Ранец имеет два рычага, жёстко связанных с двигательной установкой. Нажимая на эти рычаги, пилот заставляет сопла отклониться назад, и ранец летит вперёд. Соответственно, поднятие рычагов заставляет ранец двигаться назад. Можно наклонять двигательную установку и в стороны (благодаря шаровому шарниру), чтобы лететь боком.

Управление с помощью рычагов - довольно грубое, для более тонкого управления пилот использует рукоятку на левом рычаге. Эта рукоятка управляет наконечниками реактивных сопл. Наконечники (jetavators) подпружинены и могут с помощью гибких тяг отклоняться вперёд или назад. Наклоняя рукоятку вперёд или назад, пилот отклоняет синхронно наконечники обоих сопл, чтобы лететь прямолинейно. Если пилоту нужно выполнить поворот, он поворачивает рукоятку, при этом сопла отклоняются в противоположных направлениях, одно вперёд, другое назад, разворачивая пилота и ранец вокруг оси. Сочетанием различных движений рукоятки и рычагов пилот может лететь в любую сторону, даже боком, выполнять повороты, вращение на месте и т. п.

Управлять полётом ранца можно и по-другому - изменяя положение центра тяжести тела. Например, если согнуть ноги и поднять их к животу, центр тяжести сместится вперёд, ранец наклонится и тоже полетит вперёд. Такое управление ранцем, при помощи собственного тела, считается неверным и характерно для новичков. Опытнейший пилот Билл Сьютор утверждает, что во время полёта необходимо держать ноги вместе и прямо, а управлять полётом следует с помощью рычагов и рукояток ранца. Только так можно научиться грамотно пилотировать ранец и уверенно выполнять сложные маневры в воздухе.

На правом рычаге установлена поворотная «рукоятка газа». В неподвижном состоянии она полностью закрывает регулятор подачи топлива в двигатель. Поворачивая рукоятку против часовой стрелки, пилот увеличивает тягу двигателя. Во время заправки ранца сжатым азотом рукоятка фиксируется в запертом положении предохранительной чекой.

На этой же рукоятке расположен таймер. Поскольку ранец имеет запас топлива лишь на 21 секунду полёта, пилоту необходимо знать, что у него заканчивается топливо, чтобы не оказаться с пустыми баками на высоте в 10 метров. Перед полётом таймер взводится на 21 секунду. Когда пилот поворачивает рукоятку для взлёта, таймер начинает отсчёт и подаёт ежесекундные сигналы на зуммер в шлеме пилота. Через пятнадцать секунд сигнал становится непрерывным, сообщая пилоту, что пора идти на посадку.

Особенности полётов на ракетном ранце

Пилот ранца облачён в защитный комбинезон из термостойкого материала, поскольку и реактивная струя, и трубы двигателя имеют очень высокую температуру. На голову в обязательном порядке надевается защитный шлем (он также имеет внутри сигнальный зуммер).

При работе ракетного двигателя сверхзвуковая реактивная струя издаёт оглушительно громкий звук (силой до 130 дБ), больше напоминающий пронзительный визг, чем рёв реактивного двигателя. Ракетный ранец - очень шумный летательный аппарат.

Как правило, выходящая реактивная струя прозрачна и в воздухе не видна. Но в холодную погоду водяной пар, составляющий большую часть парогазовой смеси, конденсируется вскоре после выхода из сопл, и тогда пилота окутывает целое облако водяного тумана. Именно по этой причине самые первые «привязные» полёты ранца «Bell Rocket Belt» выполнялись в ангаре - дело было зимой. Также реактивная струя бывает видна, если топливо в газогенераторе разлагается не полностью, что случается, например, при плохой работе катализатора или при загрязнении перекиси водорода примесями.

Турбореактивный ранец (Bell Jet Flying Belt)

В 1965 году «Белл Аэросистемс» заключила новый контракт с военным агентством DARPA - на разработку ранца, который по полному праву назывался бы реактивным, - ранца с настоящим турбореактивным двигателем. Проект получил название «Jet Flying Belt» , или просто «Jet Belt» . Над проектом нового, турбореактивного ранца работали Венделл Мур и Джон Налберт (John K. Hulbert) , специалист по газовым турбинам. Специально для нового ранца компания «Williams Research Corp.» по заказу «Белл» спроектировала и изготовила турбореактивный двигатель WR-19 , с силой тяги 195 кгс и весом 31 кг. К 1969 году новый ранец был создан.

7 апреля 1969 года на аэродроме Ниагара Фоллз состоялся первый свободный полет турбореактивного ранца «Jet Belt» . Пилот Роберт Куртер (Robert Courter) пролетел около 100 метров по кругу на высоте 7 метров, достигнув скорости 45 км/ч. Следующие полёты были более продолжительными, до 5 минут. Теоретически новый ранец мог находиться в воздухе до 25 минут и развивать скорость до 135 км/ч.

Несмотря на успешные испытания, армия снова не проявила заинтересованности. Ранец был сложным в обращении и слишком тяжёлым. Приземление пилота с таким грузом на плечах было небезопасным. Кроме того, при повреждении двигателя лопатки турбин могли разлетаться с высокими скоростями, угрожая жизни пилота.

Ранец «Bell Jet Flying Belt» так и остался экспериментальным образцом. 29 мая 1969 года Венделл Мур умер от болезни, и работы по турбореактивному ранцу были свёрнуты. Единственный экземпляр ранца «Белл» продала компании «Williams» вместе с патентами и технической документацией. Этот ранец в настоящее время находится в музее «Williams Research Corp.»

Космос

После того как американская армия отказались от Rocket Pack" ов на них обратила внимание US Air Force и NASA . NASA разработала так называемый AMU (Astronaut Maneuvering Unit - Модуль меневрирования астронавта, 75 кг, 76,2 м/сек) работающий на пероксиде водорода.

В 1966 году AMU был на борту Gemini 9 , но астронавт Eugene Cernan не смог его использовать из-за проблем с доступом к нему из кабины Gemini 9 к месту хранения AMU позади корабля.

Следующий раз AMU был на борту Skylab 3 в 1973 году и прошел испытания внутри орбитальной лаборатории SESL (Space Environment Simulation Laboratory) , в качетсве топлива в нем использовался азот вместо пероксида водорода, сделано это было для безопасности выхлопа внутри станции. Но в открытом космосе AMU так и не был испытан.

Новый этап в развитии маневрирумых модулей

MMU (Manned Maneuvering Unit - Пилотируемый маневрирующий модуль, 148 кг, 24,4 м/сек, азот) . Был наконец то испытан в открытом космосе во время полётов шаттлов. Тестирование прошло во время трёх миссий шатла Challenger в течении 1984 года.

В течении первой миссии астронавты James van Hoften и George Nelson должны были поймать спутник SMM (Solar Maximum Mission) , переместить его в грузовой отсек шатла для ремонта. Но из-за проблем вращения спутника и потерей им остатков энергии захват спутника осуществили с помощью SRMS (Summary of Space Shuttle robot arm) .

Следующие две попытки оказались успешными, необходимо было захватить два коммуникационных спутника Westar VI и Palapa B2 , недостигших расчетных орбит из-за проблем с двигательными модулями. Астронавты Joseph P. Allen и Dale Gardner поймали оба спутника, переместили их в грузовой остек шатла Challenger для их дальнейшей отправки на Землю.

После катастрофы шатла Challenger был выполнен пересмотр многих аспектов влияющих на безопасность астронавтов. Применение MMU было признано слишком рискованным, а их дальнейшая эксплуатация прекращена.

Выходы в открытый космос являются важной частью при сборке ISS (International Space Station - Международной Космическая Станция) , окончательная сборка станции потребует вдвое больше выходов в открытый космос чем ранее за всю историю космонавтики.

Также в отличие от шатлов, МКС не может свободно маневрировать для спасения астронавта находящегося в открытом космосе. Поэтому NASA решило убедиться, что ни один из 150 выходов в космос не превратится в киношный кошмар.

Была создана SAFER (Simplified Aid For EVA Rescue, 34 кг, 3 м/сек, азот) , это значительно облегченная и упрощенная версия MMU , предназначеная только для исключительных ситуаций в силу малого запаса топлива. SAFER успешно испытал астронавт Mark Lee во время полета шатла Discovery в 1994 году.

Что интересно, управление SAFER реализовано не так как у всех предедущих систем, а у как самого первого и забракованого проекта Rocket Pack "a на груди у астронавта.

Советская разработка

УПМК (Установка для перемещения и маневрирования космонавта - SPK maneuvering unit) в качестве топлива использовался кислород.

Известно о разработках следующих УПМК :

УПМК , разработанная для программы «Восход» использовался со скафандром «Ястреб» и затем для военной орбитальной станции «Алмаз» .

УПМК 21КС - разработанная для скафандра "Орлан-ДМА" . Применялась для выходов в космос с борта орбитальной космической станции Мир .

Использовалась космонавтами А.А.Серебровым и А.С.Викторенко в выходах 1-го и 5-го февраля 1990 года.

Ракетный ранец в наше время

В последние годы ракетный ранец становится популярен у энтузиастов, которые строят его своими силами. Конструкция ранца довольно проста, но секрет пригодного для полётов ранца заключается в двух ключевых узлах: газогенераторе и клапане-регуляторе тяги. Именно их когда-то доводил до ума Венделл Мур в ходе долгих испытаний.

Распространение ранцев сдерживается и дефицитом концентрированной перекиси водорода, которая уже не производится крупными химическими компаниями.

Ракетчики-любители строят собственные установки по её производству методом электролиза.

На настоящий день в мире насчитывается не более 5 успешно летающих ракетных ранцев.

За сорок с лишним лет со дня первого полёта Гарольда Грэма лишь одиннадцать человек (включая его самого) летали на ранце в свободном полёте (без страховочной привязи).

В 2001 году пилот Эрик Скотт заявил, что ему удалось подняться на ранце на высоту 46 метров.

Ракетный ранец в шоу-бизнесе

В 60-х годах ракетный ранец «Bell Rocket Belt» находился на пике популярности. Компания «Белл» устраивала демонстрационные полёты в США и других странах, каждый раз вызывая восторг публики.

В 1965 году на экраны вышел новый фильм из серии про Джеймса Бонда , «Thunderball» . Бонд (в исполнении Шона Коннери ) проникает во французский замок, где укрывается агент таинственной организации «SPECTRE» .

Бонд ликвидирует противника, затем удирает от охраны на крышу замка и улетает на заранее спрятанном ракетном ранце.

В съёмках фильма было задействовано два ранца. Один, бутафорский, можно увидеть на Шоне Коннери в крупноплановых сценах. Второй был самым настоящим ранцем «Bell Rocket Belt» и летал вживую. Им управляли пилоты компании «Белл» - Билл Сьютор и Гордон Йегер (Gordon Yaeger) . Сцены с Шоном Коннери и ранцем пришлось снимать дважды, потому что в первый раз его отсняли с непокрытой головой, а дублировавший его Билл Сьютор наотрез отказался взлетать без защитного шлема. При озвучании фильма настоящий пронзительный рёв двигателя ранца заменили шипением огнетушителя - «для пущего правдоподобия».

Ещё одно знаменитое появление ранца произошло на открытии Летних Олимпийских игр в Лос-Анджелесе в 1984 году. Пилотировал ранец всё тот же Билл Сьютор , легендарная личность (всего на его счету свыше 1200 полётов - больше, чем у любого другого пилота по сей день).

Билл взлетел из-за трибун, пролетел над рядами зрителей, которые от неожиданности прикрывали головы руками, и приземлился напротив президентской трибуны, где сидел Рональд Рейган . Полет наблюдали 100 000 зрителей на трибунах и около 2,5 миллиардов телезрителей по всему свету (кроме СССР , который бойкотировал Олимпиаду ).

В 2005 Sean "P. Diddy" Combs якобы прилител с помощью Rocket Pack на вручение наград MTV в Майами .

Также в 1991 на экраны вышел фильм The Rocketeer .

4. Устройство и принцип действия ракетного ранца
5. Турбореактивный ранец
6. Ракетный ранец в массовой культуре
7. Ракетный ранец в наше время

Ракетный ранец «Bell Rocket Belt». Патент США № 3243144, 1966 г.

Все существующие ракетные ранцы основаны на конструкции ранца «Bell Rocket Belt», разработанной в 1960-1969 годах Венделлом Муром. Ранец Мура конструктивно состоит из двух основных частей:

Жёсткий стеклопластиковый корсет, закреплённый на теле пилота системой ремней. Корсет имеет сзади металлическую трубчатую раму, на которой установлены три баллона: два с жидкой перекисью водорода и один со сжатым азотом. Когда пилот находится на земле, корсет распределяет вес ранца на спину и поясницу пилота.
Ракетный двигатель, подвижно установленный на шаровом шарнире в верхней части корсета. Сам ракетный двигатель состоит из газогенератора и двух жёстко соединённых с ним труб, которые заканчиваются реактивными соплами с управляемыми наконечниками. Двигатель жёстко соединён с двумя рычагами, которые проходят под руками пилота. Этими рычагами пилот наклоняет двигатель вперёд или назад, а также в стороны. На правом рычаге установлена поворотная рукоятка управления тягой, связанная тросиком с клапаном-регулятором подачи топлива в двигатель. На левом рычаге установлена рулевая рукоятка, которая гибкими тягами связана с управляемыми наконечниками реактивных сопел.

Перекись водорода

Действие ракетного двигателя основано на реакции разложения перекиси водорода. Используется перекись водорода 90-процентной концентрации. Перекись водорода в чистом виде относительно устойчива, но при контакте с катализатором стремительно разлагается на воду и кислород, менее чем за 1/10 миллисекунды увеличиваясь в объёме в 5000 раз.

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

Реакция протекает экзотермически, то есть с выделением большого количества теплоты. Образующаяся при этом парогазовая смесь имеет температуру 740 °C.

Принцип действия ракетного двигателя

Принцип действия двигателя ракетного ранца

На рисунке обозначены баллоны с перекисью водорода и баллон со сжатым азотом. Пилот поворачивает рукоятку управления тягой двигателя, и клапан-регулятор открывается. Сжатый азот вытесняет жидкую перекись водорода, которая по трубкам поступает в газогенератор. Там она вступает в контакт с катализатором и разлагается. Образовавшаяся парогазовая смесь высокого давления и температуры поступает в две трубы, выходящие из газогенератора. Затем горячие газы поступают в реактивные сопла, где сначала ускоряются, а затем расширяются, приобретая сверхзвуковую скорость и создавая реактивную тягу. Вся конструкция проста и надёжна, ракетный двигатель не имеет ни одной движущейся части.

Пилотирование ранца

Управление с помощью рычагов довольно грубое, для более тонкого управления пилот использует рукоятку на левом рычаге. Эта рукоятка управляет наконечниками реактивных сопел. Наконечники подпружинены и могут с помощью гибких тяг отклоняться вперёд или назад. Наклоняя рукоятку вперёд или назад, пилот отклоняет синхронно наконечники обоих сопел, чтобы лететь прямолинейно. Если пилоту нужно выполнить поворот, он поворачивает рукоятку, при этом сопла отклоняются в противоположных направлениях, одно вперёд, другое назад, разворачивая пилота и ранец вокруг оси. Сочетанием различных движений рукоятки и рычагов пилот может лететь в любую сторону, даже боком, выполнять повороты, вращение на месте и т. п.

Управлять полётом ранца можно и по-другому изменяя положение центра тяжести тела. Например, если согнуть ноги и поднять их к животу, центр тяжести сместится вперёд, ранец наклонится и тоже полетит вперёд. Такое управление ранцем, при помощи собственного тела, считается неверным и характерно для новичков. Опытнейший пилот Билл Сьютор утверждает, что во время полёта необходимо держать ноги вместе и прямо, а управлять полётом следует с помощью рычагов и рукояток ранца. Только так можно научиться грамотно пилотировать ранец и уверенно выполнять сложные маневры в воздухе.

два рычага, жёстко связанных с двигательной установкой. Нажимая на эти рычаги, пилот заставляет сопла отклониться

Особенности полётов на ракетном ранце

При работе ракетного двигателя сверхзвуковая реактивная струя издаёт оглушительно громкий звук, больше напоминающий пронзительный визг, чем рёв реактивного двигателя.

Как правило, выходящая реактивная струя прозрачна и в воздухе не видна. Но в холодную погоду водяной пар, составляющий большую часть парогазовой смеси, конденсируется вскоре после выхода из сопл, и тогда пилота окутывает целое облако водяного тумана. Именно по этой причине самые первые «привязные» полёты ранца «Bell Rocket Belt» выполнялись в ангаре дело было зимой. Также реактивная струя бывает видна, если топливо в газогенераторе разлагается не полностью, что случается, например, при плохой работе катализатора или при загрязнении перекиси водорода примесями.

Современные версии ранца

В 1995 году конструкция ранца была усовершенствована. Трое инженеров из Техаса, Брэд Баркер, Джо Райт и Ларри Стэнли, пригласив профессионального изобретателя Дуга Малевики, построили новую версию ракетного ранца, который они назвали «RB 2000 Rocket Belt». Ранец «RB 2000» в основном повторяет конструкцию Венделла Мура, но сделан из лёгких сплавов и композитных материалов, имеет увеличенный запас топлива и повышенную мощность. В результате максимальная продолжительность полёта увеличена до 30 секунд.