Historia lotu elektrycznego

Prolog

Energia elektryczna jest obecnie coraz ważniejsza w modelarstwie szybowcowym, od przednich wsporników i systemów „up-and-go” w szybowcach łuskowych, po mnożenie się klas startowych dla szybowców z napędem elektrycznym, a także pianki RTF, które widzimy na każdym kroku. weekend na naszym lokalnym poligonie. Kilka lat temu napisałem serię artykułów o historii lotu elektrycznego dla mojej regularnej rubryki Radio Days w SAM Speaks,miesięcznik SAM35 w Wielkiej Brytanii. Obecnie brytyjski oddział Society of Antique Modellers zajmuje się nie tylko starymi modelami i zabytkowymi modelami, ale obejmuje całe tradycyjne modelarstwo lotnicze, a energia elektryczna często zastępuje hałaśliwe i śmierdzące iskry i silniki żarowe z przeszłości — nadal kochamy brytyjskie diesle i japońskie cztery uderzenia!

Wspomniałem o serii lotów elektrycznych Terence'owi, a on zasugerował, abym zamieścił jej wersję w New RC Soaring Digest, a oto pierwsza jej część. Zanim zaczniemy, mam kilka zastrzeżeń. Po pierwsze, jest to osobisty pogląd na historię lotu elektrycznego. Nie jest naukowy ani definitywny i byłoby bardzo interesujące usłyszeć inne opinie na temat rozwoju technologii. Po drugie, nie chodzi tylko o szybowce i szybowce, choć są one bardzo ważną częścią historii. Tak więc z tłem i zastrzeżeniami na uboczu, zacznijmy:

pułkownika HJ Taplina

Poza kilkoma niepotwierdzonymi doniesieniami o modelach lotu swobodnego z napędem elektrycznym z początku XX wieku i niektórymi eksperymentami z linią sterującą z zasilaniem po liniach, pierwszy udokumentowany lot elektrycznego modelu samolotu odbył się na modelu RC 30 czerwca 1957 roku . Model został zaprojektowany i zbudowany przez pułkownika HJ Taplina z firmy Taplin Twin (klasyczny dwucylindrowy brytyjski silnik wysokoprężny). Historia modelu i jego pierwszego lotu na lotnisku Chalgrove w hrabstwie Oxfordshire jest dobrze udokumentowana w czasopiśmie Aeromodeller z września 1957 roku . Nawiasem mówiąc, lotnisko Chalgrove jest nadal aktywne i obecnie jest siedzibą firmy Martin-Baker, która projektuje i wykonuje większość foteli katapultowych świata zachodniego.

Pułkownik użył amerykańskiego silnika elektrycznego 24 V firmy Emerson. Firma Emerson nadal zajmuje się produkcją szerokiej gamy produktów elektrycznych i elektronicznych, które niestety nie obejmują silników do modeli RC! Energię elektryczną zapewniał zespół ogniw cynkowo-srebrowych firmy Venner o nominalnym napięciu 1,2 V na ogniwo. Początkowo 20 ogniw nie zapewniało wystarczającej mocy do lotu, więc dodano kolejne pięć, aby uzyskać nominalne 30 V przy 8 A, które podobno wystarczyło do startu z gładkiej powierzchni. Model ważył 8 funtów, więc byłby nieznacznie zasilany 240 W — nieco mniej niż jedna trzecia koni mechanicznych — wprowadzanym do silnika lub 30 W/funt, zwłaszcza że silnik był przesterowany, więc nie byłby bardzo wydajny.

Pokaz Aeromodellera nie był jednorazowy . Istnieje ciekawy kolorowy film brytyjski Pathé Pictorial, na którym Taplin demonstruje elektryczny model samolotu i zdalnie sterowaną łódź napędzaną czterosuwowym silnikiem o pojemności 10 cm3. Załączyłem kilka zrzutów ekranu z kolorowego filmu, który jest fascynującym zapisem pionierskiego projektu. Pułkownik i jest pod kontrolą (prawdopodobnie) Taplina juniora. Link do całego filmu znajdziesz w Zasobach poniżej.

Model używany przez pułkownika był wariantem jego projektu Radio Queen , który pochodził z 1950 roku. Na Outerzone znajduje się plan modelu, a link można znaleźć również w Zasobach . Projekt stał się sławny w 1954 roku, kiedy został użyty do pierwszego przeprawy przez kanał UK przez model RC. Wersja przecinająca kanały była napędzana silnikiem wysokoprężnym ED i sterowana przez trzykanałowe radio trzcinowe ED. Brytyjska gazeta Daily Express zapewniła sponsoring i reklamę, co jest mało prawdopodobne w dzisiejszych czasach!

Freda Milickiego

Kolejny kluczowy rozdział historii przenosi się do Niemiec i obraca się wokół głównego projektanta słynnej firmy modelarskiej Graupner i mniej znanego wynalazcy technologii silników elektrycznych.

Przez cały czas, gdy był redaktorem Aeromodeller , Ron Moulton zawsze chciał, poprzez swoją sieć międzynarodowych kontaktów, udostępniać najnowocześniejszą technologię modelarstwa lotniczego czytelnikom tego cenionego czasopisma. Zawsze z niecierpliwością oczekiwano grudniowych numerów magazynu, a numer z grudnia 1959 roku nie był wyjątkiem, między innymi dlatego, że zawierał historię (prawdopodobnie, ponieważ nie ma autora) podróży Rona do fabryki Graupnera w Niemczech, aby być świadkiem pionierskich prac elektrycznych. lot w akcji.

Ron poinformował, że Fred Militky, inżynier Graupnera zajmujący się projektowaniem i rozwojem, od 1941 roku badał swobodny lot elektryczny, ale zaczął odnosić sukcesy dopiero około 1957 roku dzięki „specjalnemu silnikowi”, prawdopodobnie własnoręcznie zbudowanemu. Pojawienie się nowego komercyjnego silnika w 1959 r. Zmieniło jednak osiągi modeli Militky, a Ron był świadkiem 22-minutowego lotu modelu Elektroflug 251 firmy Militky poza zasięgiem wzroku po trzech minutach pracy silnika . Ron nie zgłosił, czy model kiedykolwiek został znaleziony! E 251 był 251. modelem Militky'ego, więc był on najwyraźniej płodnym projektantem i konstruktorem. Po powrocie Rona do Wielkiej Brytanii, lot trwający 23 minuty, obserwowany z lekkiego samolotu Jodel, został zarejestrowany z trwającej od jednej do dwóch minut pracy silnika w Elektroflug 248, wcześniejsza wersja modelu.

Silnikiem, który zrobił różnicę, był wynalazek dr inż. Fritz Faulhaber, który w lutym 1959 roku wszedł do biura niemieckiego magazynu Modell , aby sprawdzić, czy jego nowy wynalazek może być przydatny w świecie modelarstwa jako serwomotor. Micromax _silnik miał konstrukcję bezrdzeniową z samonośnym uzwojeniem twornika obracającym się wokół magnesu statycznego. Pozwoliło to uniknąć „zazębienia” typowych silników prądu stałego i zapewniło zarówno wysoką wydajność, jak i możliwość pracy przy niskim napięciu. Ten sam typ konstrukcji silnika jest obecnie używany w wysokiej jakości serwach RC. Faulhaber poszedł o krok dalej, integrując silnik z miniaturową skrzynią biegów, która była dostępna w wielu różnych przełożeniach. Motoreduktor ważył tylko 0,9 uncji! Eksperymenty Militky'ego wykazały, że stosunek 15: 1 był idealny do swobodnego lotu przy napięciu 4–6 V, napędzając śmigła o średnicy od 10 do 14 cali. Historia silnika została szczegółowo opisana w artykule w Aeromodeller w marcu 1960 roku.

Silnik Micromax zastosowano również w serwomechanizmach systemu Graupner Bellaphon RC. Duży model reklamowy radia można zobaczyć na dachu firmowego autobusu Graupnera na jednym ze zdjęć Militky'ego z jego pionierskim modelem FM 248 . Firma Faulhaber jest nadal bardzo popularna w dzisiejszych czasach i nadal produkuje precyzyjne silniki prądu stałego oparte na oryginalnym projekcie Faulhaber.

Inną kluczową kwestią, jak zawsze w przypadku lotu elektrycznego, było zasilanie bateryjne. Ponownie technologia opracowana poza światem modelarstwa została zaadaptowana w postaci miniaturowych szczelnych ogniw kwasowo-ołowiowych, pierwotnie opracowanych dla zapalniczek i przeznaczonych do jednorazowego użytku bez ładowania. Były one znane jako baterie Rulag w Niemczech i Magnatexw UK. Wersja 350 mAh o wadze 0,875 uncji została wybrana przez Militky, a ich para w szeregu dała 4 V i wystarczającą moc na kilkanaście lotów. Militky odkrył, że ogniwa można ładować, ale w tamtych czasach nie było szybkiego ładowania. Zalecane ładowanie wynosiło 15 mA przez noc, a jeśli zostanie przeładowane, obudowa ogniwa pęknie jak balon! Możliwe było również użycie trzech „wysoko wydajnych”, jednorazowych (wcześniej alkalicznych?) baterii ołówkowych o napięciu 4,5 V, ale o niższej wydajności.

Artykuł Aeromodeller z marca 1960 r. Opisywał również eksperymenty personelu Aeromodeller z nowym silnikiem i ogniwami kwasowo-ołowiowymi. Po początkowej awarii z polistyrenową deltą, która leciała zbyt szybko dla układu napędowego, zmodyfikowali gumowy model Aeromodeller Plans Service Rubberdub , który miał mniej więcej taką samą wagę i rozmiar jak modele niemieckie. Odniosło to natychmiastowy sukces i pokazało, że przeciętny modelarz lotniczy może uzyskać dobre osiągi.

W roczniku Aeromodeller 1960–61 pojawił się artykuł, w którym powtórzono większość z dwóch artykułów z czasopism, ale także przedstawiono pierwszy komercyjny elektryczny model lotu w formie zestawu, Graupner Silentius .

Była to wyraźnie wyrafinowana i wyprodukowana wersja eksperymentalnych modeli Militky'ego i, w typowy dla Graupnera sposób, została wysoce zaawansowana inżyniersko z doskonałymi planami i instrukcjami. W katalogu napisano, że zestaw był przeznaczony dla doświadczonych modelarzy, jednak grafika w pudełku zawierała teraz baldachim i pilota!

Plan zawierał bardzo ładny widok izometryczny, który zamieściłem tutaj, aby pokazać, jak to wszystko do siebie pasuje. Plan i artykuły pomocnicze są dostępne w Outerzone i połączone w Zasobach .

Model został zrecenzowany przez słynnego amerykańskiego modelarza Billa Wintera w amerykańskim magazynie Popular Science w marcu 1961 roku. Co ciekawe, porównał go z dostępnym wówczas w USA japońskim modelem, który wykorzystywał bardzo prosty konwencjonalny motoreduktor. Winter był pod wrażeniem Silentiusa i jego silnika, ale obawiał się, że był drogi i kosztował około 15 USD. Powiedział, że dla porównania japoński silnik:

„AP 35 ma przełożenie około 7:1 i krótszą śrubę 9-1/2 obraca nieco szybciej, z prędkością około 1500 obr./min. Jest nieco słabszy niż niemiecki silnik, ale ma solidne łożyska z brązu i nowoczesne magnesy ceramiczne. Model, znany jako TK-1 , jest większy, ma 38 rozpiętości skrzydeł, ale ma bardziej prymitywny kadłub przypominający patyk, przypominający wczesne modele z gumką. To jednak czyni go znacznie tańszym — mniej niż 6 USD, w tym silnik — a także upraszcza montaż. Waży około 6-3/4 uncji gotowy do lotu. Części w zestawie… są już dla Ciebie wycięte; te w niemieckim zestawie nie są. Oba zestawy zawierają kompletne instrukcje w języku angielskim”.

Japoński model używał czterech ołówków do zasilania i był wyraźnie znacznie mniej wyrafinowany niż Silentius . Miał jednak zgrabne urządzenie z wolnym kołem na silniku. Niestety Winter nie poinformował o osiągach japońskiego modelu, więc nie jest jasne, na ile był on praktyczny. Nie przypominam sobie, aby TK-1 był wówczas dostępny w Wielkiej Brytanii. Byłoby interesujące usłyszeć, czy ktoś miał jakieś doświadczenia z jednym.

Fred Militky nadal był pionierem lotu elektrycznego, a jego prace zostały przypomniane w prezentacji na warsztatach AVT-209 w Lizbonie w Portugalii w 2012 roku przez dr Martina Hepperle'a z DLR Institute of Aerodynamics and Flow Technology w Brunszwiku w Niemczech (znanego ze swoich płaty serii MH , patrz link poniżej w Zasobach ). Hepperle omówił przełomową pracę Militky'ego, który jako główny inżynier w Graupner, firmie produkującej modele samolotów, przeszedł od projektowania małych modeli elektrycznych do MB-E1 , pierwszego na świecie samolotu elektrycznego do przewozu osób. Hepperle napisał:

„[t] tutaj nie ma nic nowego pod słońcem… Jeden z pionierów lotu elektrycznego, Fred Militky, rozpoczął pierwsze próby w 1940 r., a po 1945 r. został głównym inżynierem w Graupner”

Jego motoszybowiec MB-E1 — Brditschka HB-3 o rozpiętości 12 m i wadze 440 kg — odbył lot 21 października 1973 r. Lot trwał około 11 minut i osiągnął wysokość 360 m, pilotowany przez Heino Brditschkę. Jego silnik Bosch o mocy 13 KM był napędzany akumulatorami niklowo-kadmowymi Varta. Dwumiejscowy stał się jednomiejscowym z dużym schowkiem na energię za pilotem. Istnieje wideo z tego lotu, które można znaleźć w Zasobach poniżej.

Następnym razem więcej o Fred Militky i elektrycznych szybowcach RC, które zaprojektował dla Graupnera. Jak wspomniałem powyżej w Prologu, bardzo chciałbym poznać inne opinie na temat rozwoju technologii — zostaw te przemyślenia w sekcji Odpowiedzi poniżej, do której można przejść, klikając .

Dziękuję bardzo za przeczytanie i do zobaczenia następnym razem!

© 2023 Mike Goulette

Zasoby

• Modele samolotów z napędem elektrycznym firmy British Pathé Ltd. — „To jest pułkownik HJ Taplin, człowiek, który buduje sterowane radiowo modele zasilane elektrycznie…”
• Plany Radio Queen z Outerzone. — „Osławiony pierwszy model RC, który przeleciał nad kanałem La Manche we wrześniu 1954 r. … Na planie pokazano zarówno starą, jak i nowoczesną konstrukcję…”
• Plany Silentiusa z Outerzone. — „Model sportowy do swobodnego lotu, zasilany energią elektryczną. Rozpiętość skrzydeł 780 mm. Skrzydło o powierzchni 140 m2 w … Silentius był … pierwszym na świecie zestawem do elektrycznego modelu samolotu do swobodnego lotu…”
• MH Airfoils od Martina Hepperle'a. — „To jest strona internetowa o modelach samolotów, płatach, śmigłach i aerodynamice…”
• Pierwszy na świecie lot elektryczny 21 października 1973 na YouTube. — „Pierwszy załogowy lot z napędem elektrycznym w Wels, Austria, 21 października 1973 r.…”