Американский инженер разработал небольшой радиоуправляемый экранолет, поддерживаемый в воздухе благодаря взаимодействию воздушных потоков с поверхностью под ним. Для автоматического поддержания оптимальной высоты летательный аппарат использует небольшой лазерный дальномер, позволяющий точно отслеживать высоту над поверхностью и корректировать уровень тяги. Видео с описанием разработки и испытаний аппарата опубликовано на YouTube.
Экранолеты — это подвид экранопланов, которые во время основного этапа полета пользуются экранным эффектом для увеличения подъемной силы, но в отличие от традиционных экранопланов способны совершать полеты и на большой высоте. Экранный эффект заключается в том, что при полете на небольшой высоте, равной примерно до половины размаха крыла, возмущения, образуемые из-за воздействия набегающего потока воздуха на крыло, отражаются от поверхности под самолетом и снова воздействуют на него. Из-за этого общая подъемная сила увеличивается, что позволяет самолету тратить меньший объем топлива и поднимать грузы большей массы.
Поскольку экранопланам требуется ровная поверхность на всем протяжении полета, фактически их применение ограничено морями и озерами, а также редкими ровными участками суши, к примеру, высохшими солеными озерами. Из-за этого большая часть проектов экранопланов и экранолетов носила экспериментальный характер, причем наибольшее развитие этот вид авиации получил в СССР. Подробнее об истории создания советских и российских экранопланов можно узнать из нашего материала «Снова на экране».
Помимо полноценных экранопланов и экранолетов существуют также любительские проекты, в которых инженеры создают небольшие радиоуправляемые модели самолетов, использующие экранный эффект. Но на таких масштабах из-за небольшого размера и массы, а также большой тяги стабильно удерживать такой самолет на расстоянии до половины размаха крыла весьма сложно. Американский инженер Дэниел Райли (Daniel Riley) вместе с другими инженерами-любителями создал радиоуправляемый экранолет, который поддерживает себя на оптимальной высоте, отслеживая ее при помощи лазерного дальномера и самостоятельно управляя уровнем тяги.
Инженер опробовал две конструкции, обе из которых он собрал из листов пенокартона. Изначально Райли решил воссоздать строение сингапурского экраноплана AirFish 8, который построен по схеме с обратным дельтавидным крылом. В этой модели использовался один винт, расположенный на киле хвостового оперения, и элероны для маневрирования. За управление полетом отвечал полетный контроллер ArduPilot и небольшой времяпролетный лазерный дальномер, расположенный в нижней части корпуса. Для работы с дальномером Райли с коллегами пришлось модифицировать код полетного контроллера.
Испытательные полеты показали, что самолет с такой конструкцией очень нестабилен в полете и управлять им крайне сложно даже автоматическому полетному контроллеру, а в ручном режиме это практически невозможно. В результате инженеры решили отказаться от обратного дельтавидного крыла и использовали классическую конструкцию низкоплана с двумя толкающими винтами в носовой части перед крылом. После первых полетов инженеры скорректировали кривую управления тягой в зависимости от высоты и смогли добиться относительно стабильного полета на крайне малой высоте, намного меньшей, чем размер самолета и его крыла.
Разработчик отмечает, что пока полетный контроллер использует для управления высотой только тягу, увеличивая и уменьшая ее в зависимости от показаний дальномера. Для более точного управления и стабильного полета он собирается использовать рули высоты, но отмечает, что это требует заметно более сложного алгоритма управления.
С экранным эффектом сталкиваются не только аппараты самолетного типа, но и мультикоптеры, когда совершают посадку. Обычные алгоритмы управления дронами не учитывают его, но в 2019 году американские инженеры создали новый алгоритм, который принимает его в расчет, что позволило добиться более плавной и мягкой посадки.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение