глайдер что это фантастика
Глайдер или планер. Что это за зверь, и где на нем полетать в Москве
Сегодня, во время своего непрекращающегося сёрфинга в поиске #адреналина, я наткнулся на штуку, на которой не только никогда не летал, но и, к своему стыду, ни никогда не слышал о ее существовании 😳.
Любой летательный аппарат с крыльями перемещается по горизонтали частично за счет планирования.
Или полностью, как дельтаплан или параплан. Хотя их трудно назвать «аппаратами».
Способность планировать более эффективно зависит от аэродинамических качеств. Аэродинамические качества планера в несколько раз выше чем у любого самолета или параплана. Выше даже, чем у птицы буревестник.
Опытный пилот может лететь практически неограниченно далеко и высоко на скорости до 260 км/ч пока не устанет. Рекорд мира по высоте больше 10 км. По дальности полета 3000 км.
Есть, правда, некоторая специфика, связанная с необходимостью регулярного набором высоты и «ловлей» восходящих потоков… Ну так птицы тоже знакомы с этой проблемой 🦅
Взлетает планер или с помощью буксировки (самолетом или лебедкой) или на собственном двигателе, который используется только для взлета, после чего в большинстве моделей складывается.
В общем, чем меня привлек планер:
✅В отличии от, например, параплана это все-таки летательный аппарат, в котором можно летать с большим комфортом. И на значительно большей скорости.
✅Он дешевле чем любой самолет в обучении, себестоимости и обслуживании.
✅И на первом же пробном полете (от 8000 руб) дадут «по-рулить».
Во всяком случае я, как человек планирующий научиться пилотированию, наверное, начну с планера.
Маленькая трудность: за 5 часов интернет поисков я нашел только два действующих планерных клуба относительно недалеко:
👉 2й Московский Аэроклуб – аэродром Пахомово, Симферопольское ш., примерно 170 км от центра Москвы. Правда, это уже Тульская область, и они уже закрыты на зимний сезон.
Вообще, с поиском аэроклубов на просторах рунета довольно туго. Возможно, это связано с тем, что управляющий состав многих из них является таковым еще с советских времен. И им не до маркетинга и, тем более, соц.сетей. А тем, что помоложе просто не до того. Они считают, что кому надо сам их найдет.
Может, они и правы, но я с ними не согласен.
Не забудь ➕ и написать, если я что-то упустил. 👇
Полет глайдера
Во что играл британский математик Джон Конвей
Джон Конвей говорил, что не проработал ни единого дня, а только играл. Но эти игры оказались невероятно захватывающими для его коллег и учеников. Чтобы рассказать обо всем, что сделал математик, потребуются тысячи страниц, целую книгу можно написать только о придуманном Конвеем варианте клеточного автомата — игре «Жизнь». О том, с чем «играл» Конвей и каким запомнился коллегам, для N + 1 рассказывают математики Виктор Клепцын и Михаил Раскин.
Биоразнообразие
Самое известное изобретение Конвея — это придуманная им в 1969 году игра «Жизнь».
Строго говоря, идею самореплицирующихся систем обдумывали еще в 1940-е годы Джон фон Нейман и Станислав Улам. В частности, фон Нейман, создавая такую самовоспроизводящуюся машину, пришел к идее клеточных автоматов — дискретной среды, где состояние ячеек меняется по определенным правилам. Опираясь на эту среду, он смог создать «универсальный конструктор» — машину, которая может бесконечно воспроизводить сама себя. Но клеточные автоматы фон Неймана были крайне сложны — у них было несколько десятков возможных состояний, которые кодировались разными цветами.
Конвей радикально упростил законы, по которым работает клеточный автомат, и с этого момента начался расцвет этой области математики и компьютерной науки.
Придуманная им игра «Жизнь» устроена так: на бесконечной бумаге в клеточку часть клеток объявляется «живыми» (или заполненными, их обычно закрашивают), а остальные «мёртвыми» (или пустыми). После этого их конфигурация начинает вся одновременно эволюционировать по исключительно простым правилам:
1. Если у живой клетки есть два или три живых «соседа», то на следующий ход она выживает. Во всех остальных случаях она умирает: или от «одиночества» (соседей 3).
2. Если у мёртвой клетки ровно три живых соседа — то на следующем ходу она становится живой.
Можно сказать, что «Жизнь» оказалась «живой»: всего лишь два простых правила породили множество разных «существ» с разным поведением. Вот некоторые из них.
Кроме статичных форм в «Жизни» найдено множество осцилляторов, форм, через определенный период возвращающихся к прежней конфигурации. Самая простая из них: линия из трех клеток, которая за ход поворачивается на 90 градусов вокруг центра («семафор»). Сейчас известно около сотни разных типов осцилляторов, в том числе исключительно сложных, состоящих из нескольких тысяч ячеек.
Глайдер (или планер) — конфигурация, которая движется с постоянной скоростью под углом в 45 градусов. Сейчас такие движущиеся конфигурации объединяют в класс «космических кораблей», среди них есть те, что движутся по диагонали, есть и те, что перемещаются по вертикали или горизонтали.
«Легкий космический корабль»
Эволюция r-пентамино в «Жизни»
Stummi / Wikimedia commons / CC BY-SA 4.0
Lucas Vieira / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0
Буквально через пару недель после создания глайдерного ружья и благодаря ему было доказано, что «Жизнь» Тьюринг-полна: то есть любую программу, которую можно запустить на каком-нибудь компьютере, можно эмулировать с помощью «Жизни». Можно даже запустить «Жизнь» на «Жизни» — и да, продолжать эту цепочку дальше.
Структуры, похожие на мгновенные снимки клеточные автоматов в работе, ученые находят в живой природе — например, узор на чешуе глазчатых ящериц строится по принципу дискретной модели клеточного автомата фон Неймана: цвет чешуйки зависит от цвета «соседей». Еще один пример — узор раковин моллюсков.
Квантовая свобода
Результат, значительно менее известный чем «Жизнь», но который высоко ценил сам Конвей — это теорема о свободе воли (Free Will Theorem), доказанная им совместно с Саймоном Коченом (Simon Kochen). Эта теорема, доказательство которой основано на мысленном эксперименте, имеет отношение не столько к философскому понятию свободы воли, сколько к квантовой механике.
Еще основатели квантовой теории спорили, действительно ли события в квантовом мире абсолютно случайны, и не могут быть предсказаны точно, а только с определенной вероятностью. Чтобы обойти эту проблему, была предложена гипотеза «скрытых параметров» — мы не можем их фиксировать, но им подчиняются случайные с нашей точки события. Именно в защиту этого предположения Эйнштейн сказал знаменитое «Бог не играет в кости».
Теорема Конвея показывает, что поведение квантовомеханических объектов не может быть детерминировано никакими скрытыми закономерностями, никакими скрытыми локальными параметрами.
Конвей и Кочен поставили такой мысленный эксперимент. Пусть есть два достаточно удаленных друг от друга экспериментатора. Рядом с каждым из них находится одна из двух определенным образом квантово-запутанных частиц-бозонов. Эти частицы имеют спин 1, и они запутаны так, что их суммарный спин равен нулю. Сумма квадратов проекции спина на тройку перпендикулярных пространственных осей равна спину частицы, то есть 1, а результат измерения удвоенных квадратов этих проекций для каждой частицы будет в точности равен 1, 1, 0 или 1, 0, 1 или 0, 1, 1. Более того, в данной ситуации не важно, как и в каком порядке измерять эти три квадрата проекций.
Саймон Кочен и Джон Конвей объясняют теорему о свободе воли.
Denise Applewhite, Princeton Office of Communications
Предположим, что экспериментаторы могут выбрать, на какие кнопки нажать, и их выбор никак не предопределен прошлым («свобода воли»), и не влияет на наблюдения другого. Из двух экспериментаторов выделим одного и назовем его А. Когда А измеряет квадраты проекций, он получает тройку чисел, которая должна была бы быть 1, 1, 0, какую бы ортогональную тройку осей он не выбрал. Но если мы посмотрим на те 40 троек направлений, которые можно выбрать, то увидим, что нельзя каждому из них сопоставить число 0 или 1 так, чтобы любая тройка давала бы 1, 1, 0.
Этот запрет еще ничего не меняет, потому что сторонник гипотезы скрытых параметров может сказать: «А вдруг результат зависит от того, какую тройку вы будете измерять? Что тройка (x,y,z) по оси x даст не то же самое, что (x, повернутый y, повернутый z), даже если ось x совпадает?»
И тут приходит на помощь экспериментатор B. Заставим его для простоты измерять только одну ось. Если эта ось совпадет с одной из осей, выбранных A, квадрат проекции окажется одинаков из-за противоположности спинов (этот на первый взгляд естественный факт на самом деле связан с тем, что способ и порядок измерений не важны). Из-за того, что его ось имеет шанс совпасть с любой из осей, с которыми работает А, мы выясняем, что если бы была детерминированность — результат по каждой оси действительно зависел бы только от оси, а не от выбора тройки.
То есть экспериментатор В выступает внешним контролером, запрещающим ситуацию «у нас все определяется тройкой, а не только одной осью» самим фактом своего существования (и своей случайности/свободы воли). Поэтому это приводит к тому, что результат измерений А должен определяться осью — а это уже, вкупе с 1, 1, 0-правилом, запрещено геометрией наших троек осей.
И значит, поведение наблюдаемых ими элементарных частиц тоже не является (и не может являться) детерминированным — иначе невозможно сделать так, чтобы проекции спинов обладали теми свойствами, которыми они обладают. Можно сказать, что если свободой воли обладают экспериментаторы, то ее квантовым аналогом (поведение не определяется прошлым) обладают и элементарные частицы.
Три группы
Естественно пытаться понять конечные группы, «разбирая» их на кусочки; формально — находя нормальные подгруппы и факторизуя по ним. Группы, которые так дальше «разбить» нельзя, называют простыми. И для групп существует аналог основной теоремы арифметики (об однозначности разложения на простые множители) — теорема Жордана—Гёльдера. Впрочем, в отличие от обычных чисел — даже если набор «кусочков» известен, из них могут «собираться» разные большие группы (даже если кусочки брать в одном и том же порядке!).
Тем не менее, «для начала» нужно понять, как могут быть устроены простые конечные группы. И уже эта задача потребовала многих десятилетий для своего решения. Если конечная простая группа коммутативна — если в ней всегда выполняется тождество ab = ba — то это группа остатков по простому модулю p, где в качестве умножения выступает сложение — или, как её ещё можно описать, группа вращений правильного p-угольника (где остатку k сопоставляется поворот на (k/p) · 360°).
Однако простых конечных групп гораздо больше; так, первая (по количеству элементов) некоммутативная простая группа — группа вращений правильного додекаэдра. Кстати, ещё на неё можно смотреть как на группу чётных перестановок пяти элементов — пяти вписанных в додекаэдр кубов.
К счастью, многие простые конечные группы идут «понятными сериями» (например, таковы все группы чётных перестановок n ≥ 5 элементов). И остаются спорадические группы — и нахождение их всех (а главное, доказательство, что ничего при этом не пропущено) и было исключительно трудной задачей. Три из таких групп (а всего их 26) открыл Конвей; в его честь они так и называются, группы Конвея, и обозначаются Co1, Co2, Co3.
Один из авторов этих строк встречался с Конвеем шесть раз, на летних школах в Бремене и в Лионе. На фотографии — Конвей в окружении участников. На всех школах это — перманентное состояние Конвея. Он постоянно что-то рассказывал, и от него невозможно было оторваться; это начиналось с утра и заканчивалось зачастую за полночь.
Rina Sergeeva / flickr
Конвей играет в изобретенную им игру фатбол (phutball). Математик Гил Калаи вспоминает: «Конвей установил для меня отдельное правило. Каждый раз, когда я был уверен, что проигрываю, мы менялись сторонами. Излишне уточнять, что это происходило более одного раза: я был уверен, что мое положение безнадежно, мы переворачивали доску, и вскоре я опять был уверен, что мое положение безнадежно».
Rina Sergeeva / flickr
Сюрреальные числа
Так же, как и «Жизнь», сочетает простоту определения и глубину и другая тема, введенная Конвеем — сюрреальные числа. Их определение похоже на определение дедекиндовых сечений, определяющих вещественные числа как зазоры между рациональными.
Каждое такое число задаётся тем, какие числа его точно больше, а какие точно меньше. Само число при этом окажется «самым простым» числом между этими двумя наборами. Как и в теории множеств, начать можно буквально с пустоты — <|>, самое простое число из всех, окажется нулем.
Если написать аккуратные определения и много доказательств по индукции, то окажется, что так можно построить арифметику на привычных нам вещественных числах, на ординалах из теории множеств, и много ещё на чём… Более того, хотя <0|0>явно не может описывать никакое число — ведь оно было бы и положительным и отрицательным одновременно — к нему все равно можно применить формальное определение сложения! Так можно получить описание выигрышных стратегий в игре Ним.
За кадром
За пределами этого рассказа осталось еще очень многое: полином Конвея в топологии — инвариант узла, позволяющий доказывать, что какие-то узлы нельзя развязать; оператор чтения (последовательность «Посмотри-и-скажи»); числовые фризы, которым была посвящена статья Конвея в «Кванте» в 1991 году, и вокруг которых происходит много интересного даже сегодня; сразу ставшие бестселлерами книги «On Numbers and Games», (в соавторстве с Берлекемпом и Ги) «Winning Ways for your Mathematical Plays», и переведенная на русский «Квадратичные формы, данные нам в ощущениях», Атлас конечных групп, в создании которого Конвей участвовал, сформулированная им и Нортоном гипотеза Monstrous Moonshine, относящаяся к самой большой спорадической простой группе, Монстру — и ещё многое. Но хочется завершить этот текст словами Мартина Гарднера о формуле Конвея для вероятности выигрыша в игру Пенни:
«Я не понимаю, почему это работает. Она просто выдаёт ответ как по волшебству, как многие другие алгоритмы Конвея».
Подводный глайдер «Морская тень». Инструмент для флота и для науки
В начале февраля в отечественных средствах массовой информации появились новые сообщения о перспективном подводном глайдере «Морская тень». Специальный аппарат имеет особую архитектуру и использует необычные принципы передвижения, что дает ему заметные преимущества перед техникой других типов. На этот раз глайдер предлагается использовать в качестве средства изучения морей и океанов. Необходимо отметить, что «Морская тень» не является новинкой. Первый образец этого глайдера показали еще несколько лет назад, и с тех пор прототипы регулярно появляются на выставках, а также выходят на испытания.
Впервые о перспективном проекте, на тот момент безымянном, публике рассказали в 2016 году в рамках форума «Армия». На тот момент работы продолжались несколько лет и успели привести к появлению первых прототипов. Вскоре состоялись демонстрационные испытания нового образца. В дальнейшем глайдер, получив название «Морская тень», принимал участие в новых выставках и продолжает проходить необходимые испытания.
Разработка нового глайдера осуществлялась силами нескольких организаций. Основные разработчики – Санкт-Петербургский государственный морской технический университет (СПбГМТУ) и научно-производственное предприятие подводных технологий «Океанос». К исследованиям привлекались другие организации. Проект реализуется при поддержке и под контролем Главного научно-исследовательского испытательного центра робототехники министерства обороны.
Проект глайдера стартовал в 2011 году и разрабатывался в инициативном порядке, но вскоре получил государственную поддержку. В 2012 году в СПбГМТУ построили первый опытный образец, реализующий особые принципы передвижения и способный погружаться на глубину до 100 м. В 2014 году завершился очередной этап исследований, по результатам которых появился новый полноразмерный прототип. С 2015 года он проходит все необходимые испытания. Различные исследования и проверки продолжаются до сих пор и дают требуемые результаты.
В 2016 году глайдер, на тот момент без названия, впервые показали публике. Тогда же рассказали о планах по созданию комплекса, включающего несколько подводных аппаратов различного назначения. Позже состоялась демонстрация работы нового изделия. С 2017 года глайдер фигурирует на выставках и публикациях под современным названием «Морская тень».
В нынешнем виде изделие «Морская тень» представляет собой подводный аппарат, напоминающий торпеду с набором плоскостей. Глайдер построен в корпусе цилиндрической формы с головным и кормовым обтекателями. На бортах корпуса предусмотрены плоскости-крылья, также имеется вертикальная плоскость и несколько других выступающих элементов. Для большего удобства работы испытателей некоторые опытные образцы построены в прозрачном корпусе. Длина глайдера – 3 м, диаметр корпуса – 310 мм, масса – 150 кг.
Энергетическая система аппарата построена на основе аккумуляторной батареи. В первых испытаниях использовался литий-ионный аккумулятор емкостью 70 А•ч. Также упоминалась возможность применения иных источников тока, в том числе более эффективных. Глайдер не имеет привычной двигательной установки и движителя. Суть проекта заключается в перемещении при помощи гидродинамических сил. В таком случае за движение аппарата отвечают балластные цистерны и их системы управления.
Принимая на борт воду, глайдер теряет плавучесть и стремится опуститься на глубину. Наличие нескольких управляемых цистерн позволяет изменять не только плавучесть, но и дифферент. При падении плавучести боковые плоскости не позволяют аппарату опускаться вертикально и заставляют его «планировать» в воде. Последовательно набирая и удаляя воду из цистерн, подводный аппарат совершает плавание. Из-за специфического принципа работы его траектория в вертикальной плоскости напоминает синусоиду.
Отсутствие привычного движителя ограничивает максимальную скорость глайдера 1-2 узлами. В то же время, приводы балластных цистерн, в отличие от ходового двигателя, экономичнее используют заряд аккумулятора. За счет этого аппарат способен продолжать работу без подзарядки в течение длительного времени. Так, для «Морской тени» в ее нынешнем виде время автономной работы определяется в 8 месяцев.
Гидродинамический принцип перемещения ограничивает скорость, а также накладывает ограничения на маневренность и мореходность. Для избавления от этих проблем в 2017 году СПбГМТУ и «Океанос» представили т.н. гибридную двигательную установку. В ее составе сохраняются управляемые балластные цистерны, но их дополняют ходовым двигателем и движителем традиционного типа. Большую часть времени гибридная установка должна использовать гидродинамический принцип движения, а ходовой двигатель предназначен для эпизодического маневрирования, преодоления течений и т.д.
На борту глайдера присутствует набор датчиков, определяющих его положение в пространстве и другие параметры. Бортовая автоматика с оригинальным программным обеспечением анализирует поступающие данные и принимает необходимые решения. В частности, предусмотрен режим самостоятельной навигации: исходя из текущих условий, автопилот сам рассчитывает параметры траектории движения и управляет аппаратом.
«Морская тень» в существующем виде, имея массу 150 кг, способна брать на борт до 15 кг полезной нагрузки. На глайдере может устанавливаться специальная аппаратура разного рода. Также он способен стать носителем легких подводных аппаратов. Изначально разработчики проекта упоминали возможность применения глайдера в военном деле. Аппарат может искать подлодки и корабли противника или решать иные задачи. В последних сообщениях упоминается возможность использования техники в научных проектах.
В качестве основной полезной нагрузки предлагаются гидроакустические станции разных типов, в том числе использующие буксируемую антенну. Также возможно использование иного поискового оборудования военного или научного назначения. В последнем случае «Морская тень» может выполнять мониторинг обстановки, проводить океанографические исследования и даже осуществлять нефтеразведку. Во всех случаях вместе с такими приборами глайдер должен нести аппаратуру связи для передачи данных о подводной обстановке и обнаруженных целях.
Организации-разработчики предлагают совместное использование нескольких глайдеров в рамках общей «стаи». В этом случае группа аппаратов должна выводиться в заданный район при помощи надводного или подводного судна-носителя, которое также будет отвечать за сбор данных, управление и т.д. Как и при использовании одиночных глайдеров, «стая» сможет решать задачи военного и гражданского характера. Групповое использование подводных аппаратов с надводным носителем, в том числе автономным, позволит увеличить продолжительность работы. «Стая» сможет оставаться в заданном районе до года.
На выставке «Армия-2017» представили вариант комплекса, включающий несколько вариантов «Морской тени» с отличающимися задачами. В комплекс входят глайдер со специальным оборудованием, глайдер-носитель малогабаритных подводных аппаратов, аппарат с ретранслятором радиосигнала и надводный пункт управления. Таким образом, «стая» может не только решать общую задачу, но и распределять роли между несколькими аппаратами.
В ходе последних военно-технических выставок СПбГМТУ и НПП ПТ «Океанос» неоднократно показывали свои разработки в области подводных глайдеров. Эту технику демонстрировали представителям военного ведомства, в том числе командования ВМФ, и она получала высокие оценки. В настоящее время проект «Морская тень» реализуется при поддержке Минобороны, интерес к такой технике проявляет флот.
Впрочем, новости о принятии глайдеров на вооружение военно-морского флота России пока не поступали. Так же отсутствуют сообщения о реальном интересе к этой технике со стороны научно-исследовательских организаций. Проект остается на стадии испытаний и доработок. Когда «Морская тень» дойдет до реальной эксплуатации в интересах военных или ученых – неизвестно.
В предлагаемом виде изделие «Морская тень» представляет большой интерес с технической точки зрения. Концепция подводного глайдера, перемещающегося за счет изменения плавучести и балансировки, известна достаточно давно и находит применение в зарубежных проектах. Аналогичные образцы разрабатываются и в нашей стране, причем отечественные изделия по некоторым характеристикам и возможностям превосходят зарубежные.
Преимущества глайдеров очевидны. К ним относятся экономичность, обеспечивающая большую автономность и дальность хода, минимальная шумность, возможность применения модульной полезной нагрузки и, следовательно, способность решения широкого круга задач. За счет правильного проектирования комплекса также можно сократить расходы на эксплуатацию. Глайдер не должен требовать отдельного специализированного судна обеспечения; необходимые приборы следует помещать на любом надводном носителе.
В то же время, глайдеры не лишены недостатков. Малая скорость перемещения ограничивает мобильность и не позволяет быстро перебрасывать технику из одного района в другой. Движение осуществляется по характерной сложной траектории, что следует учитывать при прокладке маршрута. Габариты и грузоподъемность накладывают ограничения на полезную нагрузку и негативно сказываются на ее эффективности. Наконец, пока отсутствует опыт широкого применения глайдеров во всех сферах, из-за чего требуется достаточно длительный период освоения и отработки.
Потенциальным заказчикам еще предстоит взвесить плюсы и минусы самой концепции подводного глайдера, а затем оценить характеристики и возможности конкретных образцов – таких как разные модификации аппарата «Морская тень» от СПбГМТУ и НАА ПТ «Океанос». Этот проект реализуется при поддержке министерства обороны, что может говорить об интересе флота как к конкретной разработке, так и ко всему классу в целом.
Согласно последним сообщениям, перспективный подводный глайдер «Морская тень» способен решать не только военные, но и научные задачи. Таким образом, отечественный образец может найти сразу несколько заказчиков и начать работу в нескольких сферах. Тем не менее, сроки начала серийного производства и службы в ВМФ или в научных организациях остаются неизвестными.