Hirobo X.R.B. Lama и Keyence Revolutor - вертолеты на проводе

Одним из главных недостатков вертолетов на электрической тяге является малая продолжительность полета. Две-три минуты эффективного пилотажа - вот удел большинства электрических радиоуправляемых вертолетов. После этого оставшегося заряда аккумулятора хватает только на "долетывание", когда выполнение каких-либо фигур уже становится рискованным. Самые лучшие в этом отношении модели имеют максимальное время полета в горизонтальном режиме - до 10 минут, а в режиме висения - не более 7 минут.

Являясь давним поклонником всевозможных электрических летательных аппаратов, неоднократно задавал вопрос знающим мастерам-"вертолетчикам" о возможности питания модели вертолета не от тяжелого аккумулятора (который он вынужден носить с собой и который ограничивает его время полета), а от какого-либо внешнего источника. Самолет летает далеко, высоко и с немалой скоростью, но вертолет тем и хорош, что висит здесь, рядом, далеко не убегая от хозяина. Мысль о подпитке током через провод напрашивается сама собой. Тем более, что электрические вертолеты можно запускать и в помещении, где наверняка поблизости есть розетка.

Возражения я выслушивал самые разные. Во-первых, говорили мне, длина провода очень ограничивает дальность и маневренность вертолета. Малейшее натяжение питающего провода - и вертолет "сбивается", теряет управляемость и устойчивость. Хорошо, если он просто падает, а то ведь и наматывает провод на себя. Во-вторых, существовавшие в то время модели электровертолетов были сами немаленькие, тяжелые вследствие громоздкой аппаратуры, и потребляли гигантские токи - порядка 30A. При таком токе потери на длинном проводе были сопоставимы с потреблением самого мотора вертолета (вспомните закон Ома и прикиньте падение напряжения при таком токе даже на толстом медном проводе и сравните с таковым на моторе). Я сам был свидетелем тому, как вертолет входил в "прыгающий" режим из-за того, что на большом газу напряжение на моторе становилось меньше, чем на проводе, и система стабилизации газа, отключив мотор, тем самым снижала нагрузку, напряжение восстанавливалось и т.д. Таким образом, формировался автоколебательный режим с проводом в качестве линии задержки. Выход в переходе на высоковольтные моторы с малым током потребления (при той же мощности) также не был идеальным - теперь уже с точки зрения электробезопасности. Кроме того, говорили мне, аккумулятор вследствие своей массы дает вертолету некоторую устойчивость и даже инерционность.

Но время не стояло на месте, электроника становилась все миниатюрнее, легче и дешевле. И, по-видимому, данная проблема волновала не только меня. Японская фирма Keyence, славящаяся своими комнатными миниатюрными радиоуправляемыми моделями вертолетов и летающих платформ, рискнула всерьез приспособить одно из своих изделий - вертолет Revolutor - к питанию ни много ни мало от сетевого источника.

Надо сказать, что это не первая попытка специалистов этой фирмы использовать внешние источники. Еще у летающей 4-х роторной платформы Engager (отличающейся невероятной устойчивостью из-за 3-х (!) пьезогироскопов), кроме штатного аккумулятора NiCd 500 mAh, в комплекте также поставлялся 1.5м провод для питания от внешнего NiCd аккумулятора любой емкости. Это увеличивало время полета с 3 минут до 5-8. Провод был невелик длиной, да и сама конструкция мало напоминала "взрослые" вертолеты - скорее это была какая-то летающая тарелка. Габариты Engager мешали эффективно использовать ее в домашних полетах - в дверь, например, модель не пролетала. К тому же, оттриммерить сие изделие было практически невозможно, что существенно осложняло полеты. Но лиха беда начало. В следующем своем изделии Revolutor, которое уже больше похоже на реальный вертолет, фирма не отступила от своих принципов не использовать рулевые машинки. Здесь обошлись оригинальным автоматом перекоса, основанным на локальном увеличении/уменьшении оборотов двигателя в момент прохода очередной лопасти. Поскольку несущий ротор довольно инерционен, и он не может мгновенно увеличить обороты вслед за двигателем, возникает его отставание, и следовательно, искривляющий момент. А гибкости крепления ротора на оси хватает, чтобы лопасть изменила свой угол атаки под действием этого момента, что и требовалось. Таким несложным приемом реализован буквальный "автомат перекоса". Для определения момента прохода нужной лопасти используется фотоэлектронный метод - на оси главного ротора укреплена тарелка с прорезями, на которые реагирует оптическая пара (см. фото). А дальше - дело электроники, с которой у японцев все в порядке.

Забавно, что в отличие от Engager, здесь применены механические гироскопы. Их латунные маховики видны сквозь остекление кабины. Стабилизирующий эффект непосредственно от вращательного момента маховиков, наверное, для легкой модели ничуть не меньше, чем реализуемый через управление. Но механические гироскопы, кроме увеличения общего веса, имеют и другие недостатки - прецессируют, перед взлетом их надо раскручивать, да и механический износ подшипников также ограничивает время непрерывного полета. А оно, по предупреждению фирмы, не должно превышать 30 минут, во избежание порчи моторов гироскопов. Впрочем, полчаса висения на электровертолете - такому результату можно позавидовать! Тем более, что модель невероятно устойчива и стабильна в полете, даже для своего мизерного полетного веса - всего 120г. Несущий и рулевой роторы - с фиксированным шагом. Но для рулевого ротора мотор отдельный, правда, находящийся не в хвосте, а рядом с основным, из соображений центровки. А с рулевым винтом он соединен гибким валом, через редуктор.

Управление моделью настолько простое, что с ним справится даже ребенок. Поэтому и передатчик выглядит "детским". Вся основная электроника и механика находится на борту вертолета. Этим и объясняется высокая цена всего комплекта (около 700$), что, безусловно, слишком много для такой игрушки, и является основным недостатком модели. К другим, менее значимым недостаткам, следует отнести некоторую хрупкость конструкции, с лихвой окупающейся ремонтопригодностью. В комплекте есть легкие предохраняющие балочки. В поставку входит три комплекта лопастей основного и несущего ротора. В документации строго запрещают использовать склеенные лопасти, обещая при поломке выслать сколько угодно запасных комплектов. Да разве нашему умельцу что-нибудь запретишь! Сломанные лопасти склеиваются хоть ПВА и после балансировки ротора продолжают работать, работать… На фото видны клееные швы на лопастях. Особенно опасны при полетах в комнате ножки мебели, спинки стульев и люстра. Но чемпионом по препятствиям (правда, не травматичным) является штора, засасываемая роторами. Особенностью взлета этого микровертолета является очень сильный "земляной" эффект на высоте менее 0.5 м от пола. Выражается это, прежде всего в том, что вертолет при взлете сносит примерно на метр влево, и требуются определенные усилия по возвращению его на место. Но на высоте около 1 метра аппарат держится очень устойчиво, практически неподвижно. Сидя в кресле, я много раз вешал его перед лицом, наблюдая, как он медленно осциллирует. 3.5-метрового провода хватает для "заглядывания" во все уголки комнаты без натяжения. Как правило, дома воздушная акробатика не приветствуется. Так что режимов горизонтального и вертикального полета и висения вполне достаточно, тем более что методика управления этой крохой те же, что и ее более крупных собратьев, а значит, есть возможность обучения и практики.

Кроме сетевого блока питания, вертолет может использовать в качестве внешнего любой аккумулятор на 7.2B, потребляя при этом около 1.5A. Но отнюдь не исключается и питание традиционным способом - от бортового аккумулятора NiCd 6x150 mAh либо NiMH6x300 mAh с небольшой перенастройкой управляющей тарелки. Время полета в этом случае - все те же 3 минуты.

Другое своеобразие вертолета - ему не нужен собственный выключатель. Подключение аккумулятора никак не проявляет себя. Только при включении передатчика вертолет "оживает". Вначале в течение 5-7 секунд с характерным ноющим звуком раскручиваются маховики гироскопов. Затем вертолет внезапно "пробуждается", запуская роторы на минимальный газ. Этот режим всегда сохраняется при включенном передатчике. Поэтому выключение передатчика означает и обесточивание вертолета. Но даже при включенном малом газу вертолет безопасен и не повреждается. Теперь достаточно прибавить газу - и в полет! Мастерство пилота больших тяжелых моделей проявляется также и на маленькой и легкой.

Вполне закономерный вопрос: а для чего нужно именно радиоуправление, если аппарат и так "привязан" проводом? Не проще ли применить пульт дистанционного управления по тому же проводу, например, накладывая ВЧ-составляющую на питающий ток? В центральном московском магазине "Детский мир" продается некий набор "Летающая тарелка" фирмы SAX ценой около 200$. Аппаратик с 4-мя роторами, внешне напоминающий руль спортивного автомобиля, взлетает с увесистой платформы на высоту до 2-х метров - длину провода. К этой же платформе через провод подсоединен уж совсем детский пульт управления, больше напоминающий пульт Sony Playstation (с большими кнопочками, с ручками джойстика в виде грибочков и т.п.). В платформу вкладывается тяжелый NiCd аккумулятор 9.6B, которого, по заверениям фирмы, хватает на 20 минут висения. Именно висения, потому что серьезный маневр на этом изделии маловероятен. Судя по цене, никаких гироскопов там не установлено, да и для детской игрушки они не предполагаются. Мощный тороидальный бандаж по периметру "тарелки" говорит о том, что бьется она систематически, а значит, большой устойчивости от нее ждать не приходится. По рассказам продавцов, управление тоже достаточно нервное. Так что если у вертолета Revolutor использование провода - это лишь один из режимов эксплуатации, обычный "отвязанный" полет для него является "штатным", то эта игрушка "привязана" от рождения и навсегда.

Многочисленные полеты в комнате городской квартиры полностью оправдывают приобретение этого вертолетика, особенно зимой или при плохой погоде на улице. Не выходя из дома (буквально не вставая с кресла), без особых усилий, вы можете отлетать элементарную программу полета - с удовольствием для себя и c радостью для домашних.

Дальнейшее развитие тема "вертолет на проводе" получила в изделии фирмы Hirobo. Здесь вертолет не радиоуправляемый, а т.н. дистанционно управляемый. По проводу идет не только питание, но и управление. И то, что остается в руках пилота - именно пульт, а не передатчик, хотя он и очень похож на стандартный 4х-канальный передатчик, а, скорее всего, именно из его корпуса и сделан. В нем сохранена вся эргономика стандартной аппаратуры радиоуправления - для выработки и сохранения навыков управления. А сам вертолетик имеет не только претензию на копийность, но и редкую для моделей соосную схему.

По сравнению с предыдущей моделью цена вдвое меньше, а устойчивость - вдвое больше. Соосная схема, в отличие от классической несимметричной схемы вертолета, не обладает выраженным "земляным эффектом". Если Revolutor при взлете и висении на высоте менее 30см здорово сносит влево, и даже исходная схема шасси имеет нарочитый крен вправо, то соосная схема вертолетика Lama позволяет ему одинаково устойчиво висеть и на высоте нескольких сантиметров, и на метровой высоте. Что немедленно будит фантазию пилота для выполнения забавных трюков.

Вертолетик весит 170 г. Диаметр роторов - 190 мм. На каждый ротор - свой мотор, управление одним из них заведено на гироскоп, о чем свидетельствует помигивающий с левого борта светодиод. Управляемый только нижний ротор, верхний же связан со штангой балансира, являющегося маховиком-стабилизатором.

Причем на высоте больше метра свисающий вертикально провод дает дополнительную стабилизацию, но мешает отлетать далеко. Этот же провод при посадке немного сопротивляется точному приземлению, а при развороте странно влияет на Rudder. Рулевой ротор - чисто декоративный. И вообще, для соосной схемы могли бы выбрать и более подходящий прототип, например, вертолета КБ Камова - там это будет более естественно.

Длина провода также 3 м. В комплекте вертолета есть сетевой блок питания на 9В и 6А. Однако применение для стыковки с пультом стандартного тамиевского разъема после несложной перепайки дает возможность использовать сборку из 8 обычных пальчииковых аккумуляторов, помещающихся в отсек пульта. У меня это были NiMH 1850 mAh AA, что дает более часа полетного времени. Такой вариант дает большую мобильность - можно ходить с вертолетом по всей квартире, заводя его во все комнаты. Главное - не наступить на провод, давать вертолету тащить его за собой - либо подталкивать провод ногой. Хотя хорошо отрегулированный такой вертолет мастер может держать практически одной рукой. Несмотря на внешнюю детскость, все основные горизонтальные маневры вертолет выполняет успешно. В мануале описаны действия пилота для выполнения висения, горизонтального смещения, пируэтов, квадратов, восьмерок и упражнений на точность посадки. Поэтому он вполне может применяться и мастерами зимой, хоть каждый день, когда иная форма тренировки неудобна. Время непрерывного полета - 20 мин, потом необходим перерыв 5 минут для остывания моторов. Ну а для начинающих пилотов это замечательный тренажер, который логично применять сразу после симулятора. По крайней мере, когда в магазин приходит очередной клиент с желанием купить сразу вертолет (без явного умения им управлять), ему резонно вначале предложить попробовать свои силы на этом аппаратике - это и сэкономит его средства, и сохранит безопасность всей затеи, и позволит трезво оценить свои способности. И все будут довольны - семья, дети, гости и сам пилот.