Циклокоптер с пропеллерами дифференцированного размера

Имеющийся задел по реализации системы циклокоптера, показав её высокую эффективность, оставляет ряд неучтённых моментов. К таковым относится аэродинамика, проработка которой пока не актуализирована из-за ограниченности эксплуатационных скоростей, находящихся на уровне дронов, а не полноценных летательных аппаратов.
Ввиду необходимости вертикального управления в статическом положении циклокоптер должен иметь две пары пропеллеров по килю. Эффективность путевого управления при этом также повышается, благодаря возможности использовать диагональный "раздрай". Однако в скоростном полёте неизбежно проявится взаимовлияние находящихся на одной продольной линии пропеллеров. Имеется аналогичный опыт в вертолётостроении, когда у вертолёта продольной схемы передний винт "затеняет" задний, опережая его в заборе воздуха - эффективность заднего снижается, вызывая дисбаланс подъёмной силы. Подобное явление неизбежно и для пропеллеров циклокоптера, если они будут работать в режиме эффективного скоростного напора. У вертолётов продольной схемы эта проблема решена расположением заднего винта выше переднего, что в некоторой мере высвобождает его из-под влияния впереди находящегося диска. Для циклокоптера подобное решение по конструктивному принципу неприемлемо. Во-первых, одним из достоинств его системы является низкое расположение подъёмной силы, сопровождающееся и низким расположением центра тяжести аппарата. Конструкция циклоидных пропеллеров ориентирована вертикально, и расположение одного выше другого потребовало бы нереального перепада высоты. Во-вторых, установка роторов на разных линиях по высоте вызвала бы большое неудобство для их привода (двигатели, скорее всего, располагаются на одной высоте, а приводные узлы требуется объединять для аварийной взаимозаменяемости источников крутящего момента).
Для преодоления аэродинамического затенения у циклокоптера видится приемлемым другой путь. Кроме уровня расположения элементов, для их взаимовлияния имеют значение их размеры и мощность расхода воздуха ими. Элемент меньших размеров с меньшим расходом воздуха не будет влиять на работу находящегося за ним с той же интенсивностью, как элемент равного размера с равным расходом воздуха. Кроме того, пропеллер меньшего диаметра и размаха высвободит для находящегося за ним большего часть пространства с открытым напору воздухом.
Таким образом, будет целесообразна схема с дифференцированным диаметром пропеллеров передней и задней пары - большего в задней и меньшего в передней. Расположение осей по уровню при этом будет различаться незначительно.

Дифференциация размеров пропеллеров предполагает различие в принимаемой ими нагрузке (общей тяге и подъёмной силе). Их расположение по килевой линии будет иметь соответствующий уровень асимметрии. Использование опыта вертолётостроения отсылает здесь к схеме трёхвинтового вертолёта, где отношение более нагруженного заднего элемента к менее нагруженному переднему составляет 2:1. В аналогичной по распределению подъёмной силы схеме циклокоптера большие задние пропеллеры должны располагаться на уровне 2/3 длины аппарата от носа к корме, а передние - непосредственно на уровне носа.

Пропеллеры дифференцированного размера предполагают три момента различия: по диаметру несущего диска, длине лопастей и их числу. Альтернативой последнему могло бы быть различие по ширине лопастей, но это представляется нецелесообразным. Во-первых, для конструктивного удобства (крепления элементов, управления ими и даже изготовления) нужна некоторая их унификация, выражаемая здесь в идентичности корневых частей. Во-вторых, взаимодействие роторов строится по принципу взаимного подавления вибрационных импульсов, что требует взаимодействия элементов равной ширины.
Упомянутая схема распределения подъёмной силы предполагает соотношение тяги пар пропеллеров порядка 2:1 в сторону задней. В соотношении размеров элементов это выражается как 1,5/1 по всем упомянутым измерениям. Оптимальное число лопастей у задних пропеллеров - 6, у передних - 4. Шесть лопастей у задних обеспечат им достаточно плавную тягу. Четыре лопасти переднего дадут более выраженный импульсный характер, но это нужно для компенсации вибрационных моментов задних пропеллеров, энергия которых больше.
Для передних пропеллеров и аппарата в целом представляется целесообразным дополнительный момент стабилизации - наличие над ними небольшого крыла. В скоростном полёте, кроме функции вертикального стабилизатора, оно возьмёт на себя и часть подъёмной силы (это позволит высвободить соответствующую часть тяги для пропульсивной силы). Крыло располагается на уровне заднего верхнего сектора пропеллера. Такое расположение связано ещё с одной его функцией. Она состоит в отражении вредных направленных вверх потоков от лопастей, которые могут возникнуть при несколько неточной ориентации движущейся по дуговой траектории лопасти и вызвать отрицательную подъёмную силу.
Над роторами задней пары крыло не делается по конструктивным соображениям, а также и с целью сохранения полной весовой нагрузки на них, определяющей их тяговую эффективность.