Электрический заводной самолет: современный взгляд на классическую игрушку

Заводные резинкой самолетики — классика, но их главный минус — долгое и утомительное наматывание резинки. Том Стэнтон решил переосмыслить эту идею, используя суперконденсаторы и 3D-печать, чтобы сделать «заводной» самолет 21 века. Главный результат: зарядка суперконденсатора занимает всего несколько секунд, а время полета при этом значительно превышает время подзарядки.

Вместо традиционной бальзовой древесины, которая хоть и легкая, но требует много времени на обработку, Том напечатал корпус и крылья из пластика. Пластик тяжелее — примерно в шесть раз — но прочнее и быстрее в изготовлении. Для покрытия крыльев он использовал тонкую бумагу, приклеивая ее прямо к 3D-печатным деталям, что позволило сохранить легкость и добиться хорошей аэродинамики. Вес маленького планера с крыльями из бумаги составил всего 3,8 грамма, и он отлично планировал.

Дальше Том перешел к более крупной модели с электроприводом на базе суперконденсатора и микро-мотора. Выбор суперконденсатора — компромисс между емкостью и весом: 100 Фарадный вариант слишком тяжелый (20 грамм), а 10 Фарадный — оптимален, весит около 3 грамм и обеспечивает достаточную энергию. Моторы взяты из игрушечных дронов, рассчитанных на 3–4 В, что хорошо сочетается с максимальным напряжением суперконденсатора 2,7 В. Пропеллеры были переработаны для повышения эффективности.

Зарядка происходит с помощью самодельного ручного генератора, который за пару секунд поднимает напряжение до 2,5 В. Это позволяет быстро «завести» самолет и запустить мотор. Вес готового самолета — около 15,6 грамма, что даже легче, чем у бумажного самолетика с аналогичной площадью крыла.

В полете самолет показал впечатляющую динамику: он быстро набирает высоту, затем плавно переходит в планирование. Том отметил, что конструкция крыла с более высоким удлинением (больше размах и меньше хорда) уменьшает индуцированное сопротивление и снижает риск закручивания крыла, что было проблемой в первых прототипах. Крыло при этом достаточно гибкое, чтобы создавать естественный диэдрический угол для устойчивости по крену.

Однако бумажные крылья оказались чувствительны к влажности — после нескольких полетов в холодную и влажную погоду они теряли прочность и становились слишком гибкими. Это ограничивает использование таких самолетов в сырую погоду и делает их более подходящими для сухих условий или полетов в помещении.

В итоге, Том доказал, что суперконденсаторы — реальная альтернатива резиновым заводным механизмам, позволяющая быстро заряжать и долго летать. 3D-печать и тонкая бумага дают быстрый и удобный способ прототипирования и производства легких планеров. Несмотря на некоторые ограничения, проект открывает интересные перспективы для DIY-энтузиастов и любителей экспериментировать с альтернативными источниками энергии в моделизме.

Источник: Tom Stanton