Сверхлёгкий квадрокоптер Gamera II установил новый мировой рекорд (пока, впрочем, неофициальный) длительности полёта вертолёта на мускульной тяге, вдвое превзойдя достижение 1994 года. Получат ли создатели машины когда-нибудь Приз Сикорского?
Хотя полёт летательного аппарата на мускульной силе и возможен — такой аппарат ещё в 1979 году пролетел 35 км, едва ли не марафонскую дистанцию (настоящую, а не нынешнюю), — до сих пор по-настоящему это удавалось только аппаратам с самолётным крылом. Gossamer Albatross, ЛА самолётного типа, имел велосипедный привод и мощность всего в 300 Вт, однако при ветре эта цифра лавинообразно росла. Слишком большие крылья при очень маленькой массе осложняли полёт даже при нежнейшем дуновении ветерка. Наконец, всё это было возможно в основном за счёт экранного эффекта, существенного для средней высоты полёта Gossamer Albatross, составившей всего 1,5 м.
Именно после этого достижения в 1980 году был учреждён Приз Сикорского: премия за полёт на вертолёте, приводимом в движение мускульной силой. Дело это значительно более трудное, ведь вертолёту нужна бóльшая энерговооружённость. Требования, казалось бы, скромные: чтобы взять приз, надо продержаться в воздухе минуту на высоте до 3 м. До сегодняшнего дня ближе всего к этому подошли японцы с квадрокоптером Yuri I, продержавшиеся 19,46 с на высоте в 20 см. Впрочем, по сравнению с требованиями Приза Сикорского это было, как сказал бы Иа, «жалкое зрелище»: высота в 15 раз меньше, время полёта втрое короче.
| Размеры Gamera II (второй слева) на фоне «Аэробуса» и «Апача». Впечатляют! А весит этот гигант мускулолётной авиации всего 32 килограмма! (Здесь и ниже иллюстрации University of Maryland.) |
Gamera, квадрокоптер разработки студенческо-аспирантского коллектива из Мэрилендского университета (США), в 2011 году не достиг и того, приземлившись через 11,4 с. Правда, педали этого ЛА вращала увлекающаяся велосипедом аспиранточка, и не из ГДР, а из США, что делает её достижение значительным на фоне предыдущего японского вертолётчика, представителя сильного пола.
Новый вариант аппарата, Gamera II, оказался легче предшественника на весомые 30%. Вес пустого ЛА — всего 32 кг (!), и это при том, что в плане размеры квадрокоптера составляют 32 м (!!). Разумеется, благодарить за это надо углепластик, который использовался самым активным образом. Но это не новинка — Gossamer Albatross 1979 года тоже был углепластиковый, как и Gamera I. Новость в улучшенном, более рациональном применении материала в конструкции, а также в «педалировании» экранного эффекта, для чего четыре винта квадрокоптера пришлось максимально приблизить к поверхности, разместив предельно низко.
И всё равно энергия, необходимая для полёта, составила 460 Вт, в полтора с лишним раза больше, чем у самолётного Gossamer Albatross. Это ожидаемый результат, ведь вертолёту в нормальных условиях вообще нужно больше энергии, чем самолёту. Самое главное, что усилие, требуемое от пилота/мотора, упало по сравнению с первой Gamera аж на 44% — с 770 Вт до 460. Это — настоящий скачок: чтобы выдать 770 Вт, человеку нужно «переплюнуть» одну лошадиную силу, что, если вы работаете длительное время, мягко говоря, проблематично. И тем не менее!
| Вся работа была выполнена студентами и аспирантами Мэрилендского университета, в свободное время. К счастью, углепластик для сверхдлинных ферм оплатил вуз. |
Результат не заставил себя ждать: на видео, записанном вчера, 20 июня, вы можете наблюдать первый в истории человечества полёт летательного аппарата без крыльев (приводимого в движение мускулами), продлившийся целых 40 секунд — вдвое дольше рекорда 1994 года:
Конечно, до Приза Сикорского пока далеко: экранный эффект будет резко снижаться при наборе высоты, то есть до трёх метров подняться будет очень непросто. И всё же прогресс налицо, как минимум по времени непрерывного полёта.
Предупредим неизбежный вопрос: зачем всё это нужно? А вот зачем. Конструкцию, добившуюся столь экстремально низкого энергопотребления, можно использовать двояко: пилотируемый полёт с применением солнечных батарей и масштабирование до микро- и наноБПЛА на литиевых батареях с радикально меньшим энергопотреблением в сравнении с существующими.
Первый подход был продемонстрирован ещё в начале 1980-х: на основе Gossamer Albatross был сделан гелиоплан, впервые в истории перелетевший через Ла-Манш. Второй подход в практическом смысле перспективнее. Пилот весом в 63 кг (именно столько весит рекордсмен, которого вы можете видеть выше) вместе с самой Gamera II даёт 95 кг общей массы. БПЛА весом в 950 г не редкость, и если ему удастся тратить для полёта одну сотую энергозатрат Gamera II, то литиевой батареи такой конструкции хватит на куда большее время.
Словом, битва за весовую экономию и эффективность винтов ведётся ребятами из Мэрилендского университета не напрасно. И — они настоящие молодцы.
