Махолет ParkHawk

Немного теории

Качательные движения характерны именно для живых организмов - вследствие работы связок и замкнутого тела. Ни у одного из организмов не встречается вращение более чем на 360градусов. В то же время для механизмов храктерно имено полные вращательные движения, которые обеспечивают непрерывность движения. Ну, в самом деле, автомобиль мало похож на механическую лошадь. В печатном деле только тогда был достигнут прогресс по скорости издания, когда перешли с печатного станка на рототип - т.е. с качательного и возвратно-поступательного движения на врашательное непрерывное. Именно поэтому из всех летательных аппаратов с подвижным крылом получил распространение именно вертолет - вращающиеся крылья. Однако мысль "летать как птицы" не оставляла умы конструкторов.

Орнитоптером, или, по-русски, махолетом обычно называют летательный аппарат, приводимый в движение с помощью машущих крыльев, хотя, если переводить слово "Ornitopter" дословно, то получится "Птицелет", то есть, аппарат, летающий подобно птице. Расчеты показывают, что машущий полет при малых скоростях энергетически более выгоден, чем полет с помощью неподвижного крыла. Это связано с тем, что машущее крыло имеет отрицательное аэродинамическое сопротивление. Для того, чтобы машущее крыло создавало подъемную силу и тягу, необходимо, чтобы угол атаки крыла во время движения крыла изменялся (у птиц, кроме того, еще при движении крыла вверх, оно становится проницаемым для воздуха, так как перья, составляющие значительную часть крыла, раздвигаются). Для соблюдения этого условия есть два пути: использовать жесткое, как у самолета крыло, и изменять его угол атаки с помощью механического привода, или использовать гибкое крыло, у которого угол атаки изменяется за счет изгибания самого крыла под действием сил сопротивления воздуха. При использовании жесткого крыла легче получить хорошее аэродинамическое качество при планирующем полете, но для привода крыльев нужна довольно сложная кинематика. При гибком крыле, хорошее аэродинамическое качество планирующего полета получить сложнее, но машущий механизм получается простой. Такой принцип полета был впервые "освоен" птеродактилями, а в наши дни его с успехом используют летучие мыши.

ParkHawk: гибкое крыло и простой механизм

Как-то давно увидел в интернете модель радиоуправляемого махолета, называлась она SkyBird, модель была большая (около 1.7м размах, и примерно 2 кг весом) с двигателем внутреннего сгорания. Захотелось что-либо подобное, только поменьше и с электродвигателем. Поиски привели меня к модели ParkHawk фирмы Kinkade RC. В различных интернет-магазинах эта модель предлагалась по цене около 200$.

По форме махолет очень похож на птицу, даже управление реализуется с помощью хвоста, очень похожего на птичий. В махолете ParkHawk реализован принцип гибкого крыла, поэтому от машущего механизма требуется только несложное движение крыльев вверх-вниз.

Модель имеет размах крыльев чуть больше метра - 105см, площадь крыльев - 18 кв. дм, полетный вес ее - 350-380г, в зависимости от веса применяемых машинок и приемника. Крылья приводятся в движение двигателем SPEED 300 (Graupner) с двухступенчатым редуктором 98:1. Заявленное производителем время полета - 7-10 минут, что в принципе соответствует истине - мне не удавалось держаться в воздухе дольше 7,5 минут.

Управляется махолет по курсу (вправо- влево) путем поворота хвоста относительно продольной оси модели, а по тангажу (вверх-вниз) - путем наклона хвоста вверх или вниз. Это очень похоже на цельноповоротный стабилизатор планера, только в нейтральном положении хвост установлен не горизонтально, а под углом около 30° вверх. Для движения хвоста использованы 2 рулевые машинки, одна из которых (для управления вправо-влево) наклоняется вместе с хвостом при движении хвоста вверх-вниз. Таким образом организован механический смеситель, и для управления достаточно обычной трехканальной аппаратуры.

Фюзеляж выполнен из 1.8 мм стеклотекстолита, контур его очень похож на туловище птицы. На фюзеляже закреплен машущий механизм-мотор, редуктор и два кривошипа, от которых идут тяги с шаровыми наконечниками к передним кромкам крыльев. Также на фюзеляже крепятся аккумуляторы, и приемник с рулевой машинкой управления по тангажу. Машинка для управления по крену крепится на специальной рамке, поворачивающейся вместе с хвостом. На рычаге этой машинки собственно и крепится хвост с помощью двух винтиков.

Передние кромки крыльев (карбоновые стержни диаметром 3 мм) вставлены в специальные кулисы, к которым прикреплены тяги машущего механизма. А задние, вернее "диагональные", кромки крыльев закреплены на фюзеляже с помощью стандартных шаровых наконечников, что дает крыльям возможность свободно махать вверх-вниз.

Сборка - это очень просто

Махолет поставляется в следующей комплектации: фюзеляж и собранный на нем машущий механизм, полностью готовые тканевые крылья (скроенные из одного куска ткани с наклеенными карманами и усилениями), готовый хвост-стабилизатор и четыре длинных карбоновых стержня - это кромки крыльев. Также в набор входит и комплект аккумуляторов (8шт 700мАh, размер "AAA") и резинки для их крепления.

Перед сборкой модели советую припаять регулятор к двигателю. Хотя сделать это можно и после, но дело в том, что ткань, из которой сделаны крылья, очень легко прожечь паяльником.

Сборка набора очень проста - необходимо установить рулевые машинки, привинтить хвост к рычагу рулевой машинки. Далее надо вставить в карманы на крыльях передние и "диагональные" кромки, привинтить шарнирное крепление кулис к фюзеляжу, и одеть шаровые наконечники задних кромок на шарики, закрепленные на фюзеляже, а также прищелкнуть к кривошипам тяги машущего механизма (вставляются с приличным усилием) - и крылья установлены. В завершение надо винтиком зафиксировать на фюзеляже центральную часть ткани крыльев, в этом месте она усилена наклеенной черной капроновой лентой. Вот и все! Сборка занимает максимум час.

Приемник приклеивается к фюзеляжу двусторонним скотчем. Аккумуляторы, поставляемые в комплекте, крепятся резинкой, которая тоже входит в комплект. Проверяем движение машинок и крыльев, выставляем нейтраль хвоста - около 30° вверх - и можно лететь!

Полеты

Запуск модели производится с рук, так же, как обычный parkflyer. Первое, что удивляет - необычно низкая скорость полета для модели весом в 370г и площадью крыльев около 18 кв.дм. Она составляет 15-20 км/ч. (здесь уместно напомнить, что с точки зрения классической аэродинамики скорость утки для прямолинейного полета должна быть около 200 км/ч, а шмель летать не может вообще). Махолет неплохо набирает высоту по прямой, но разворачивается очень медленно и лениво, и имеет большое запаздывание в управлении. Поэтому, несмотря на малую скорость, для полетов требуется площадка не менее 50х50м. Допустимый ветер- 4-5м/с. При большем ветре "птица" против ветра просто не двигается, так что при полетах в поле в ветреную погоду будьте осторожны - не отпускайте модель далеко по ветру - иначе придется долго за ней идти. Ни о каком пилотаже, конечно же, речь идти не может, это ведь не самолет.

Но тем не менее, несмотря на всю "ленивость" модель выглядит в полете очень похоже на настоящую птицу, и метров с 60 ее легко путают с "какой-то долбанутой" птицей. Для посадки следует просто убрать газ больше, чем на половину, и модель плавно опустится. Планирует модель при полностью выключенном моторе довольно плохо - сказывается гибкое крыло и отсутствие профиля. Эффектная посадка, почти как у настоящей птицы получается, если снижаться примерно на половине газа, и когда до земли будет около 1 метра, сделать один-два взмаха на полном газу, взяв при этом ручку управления "на себя", и резко убрать газ. "Птица" сядет почти с нулевой горизонтальной скоростью.

Особо следует сказать: берегитесь собак! Они думают, что это летает неповоротливое "мясо", и я еще не встречал собаки, которая бы не погналась за моей "птицей" - охотничий инстинкт, однако.

Достоинства и недостатки набора

После нескольких удачных полетов хочется попробовать сделать "что-нибудь эдакое", то есть покрутить пилотаж. Так как элеронов нет, то бочки крутить нельзя, и я решил попробовать сделать петлю. При взятии ручки до отказа "на себя" в прямом полете, птица просто задрала нос кверху градусов на 30, и отчаянно стала пытаться загребать вверх, почти потеряв горизонтальную скорость. Но набор высоты при этом упал почти до нуля, и выглядело это очень забавно. Ладно. Выровняв модель, слегка убираю газ и, дав немного от "себя", пытаюсь разогнать модель. Потом - полный газ и плавно "на себя". Птица задирает нос, как вдруг - хрусть! - и трепыхаясь, очень напоминая подстреленную утку, модель, беспорядочно кувыркаясь, падает вниз. (Хорошо, что на поле была высокая трава). При осмотре выясняется, что причина падения - переломившаяся у основания кулисы передняя кромка крыла (от падения больше ничего не пострадало, вообще, модель удивительно прочна). Чинится поломка просто - оставшаяся в кулисе часть вынимается плоскогубцами, а оставшийся карбоновый прут вставляется на ее место и фиксируется циакрином. Чтобы ткань крыла оставалась натянутой, отломанная часть (около 25мм) наращивается у конца крыла пластиковой трубочкой подходящего диаметра. Я использовал кусочек стержня от гелевой авторучки, надев его с усилием на кромку, ее диаметр - 3 мм.

Малое плечо, за которое привод "тянет" крыло, приводит к большим усилиям на излом кромки в месте ее выхода из кулисы машущего механизма, и кромка в этом месте переламывается. Это происходит при резкой нагрузке, как правило, при резких маневрах "высотой".

Я исправил этот недостаток, переделав кулису - сделал ее в два раза длиннее. Хотя у меня в самодельной конструкции в качестве кромок использованы не карбоновые стержни 3мм, а карбоновые трубки 6 мм диаметром, в основании их (у кулисы) вставлены стальные стержни диаметром 3мм, эти стержни после нескольких полетов также ломались. После переделки кулис поломки прекратились, хотя заставить "птицу" крутить петли мне так и не удалось...

В целом модель производит очень хорошее впечатление, легко собирается, очень прилично (для махолета) летает, и главное, это очень прикольно (ну, по-другому и сказать нельзя!) смотрится в воздухе! "Птица" очень легка в управлении, и летать на ней могут даже начинающие. Практически неубиваемая конструкция. Как-то при полетах на стадионе, после врезания с прямого полета в решетчатую металлическую конструкцию на высоте около 3-х метров и последующего падения на асфальт в модели ничего не сломалось!