A história do voo elétrico

Prólogo

A energia elétrica é cada vez mais importante para o mundo dos modelos voadores nos dias de hoje, desde os sustentadores dianteiros e sistemas 'up-and-go' em planadores de escala até a proliferação de classes de competição para planadores movidos a eletricidade e também aos espumantes RTF que vemos todos os dias. fim de semana em nosso campo de vôo local. Há alguns anos, escrevi uma série de artigos sobre a história do voo elétrico para minha coluna regular do Radio Days no SAM Speaks,a revista mensal do SAM35 no Reino Unido. Hoje em dia, o Capítulo do Reino Unido da Society of Antique Modellers não é apenas sobre modelos antigos e antigos, mas abrange todo o aeromodelismo tradicional e a energia elétrica é frequentemente substituída pelos barulhentos e fedorentos sparkies e motores de brilho do passado - ainda amamos os motores a diesel britânicos e quatro golpes japoneses embora!

Mencionei a série de vôo elétrico para Terence e ele sugeriu que eu contribuísse com uma versão dela para o New RC Soaring Digest e aqui está a primeira parte disso. Antes de começarmos, tenho algumas ressalvas. Em primeiro lugar, esta é uma visão pessoal da história do voo elétrico. Não é acadêmico ou definitivo e seria muito interessante ouvir outras opiniões sobre como a tecnologia se desenvolveu. Em segundo lugar, não se trata apenas de planadores e planadores, embora sejam uma parte muito importante da história. Então, com o pano de fundo e as ressalvas fora do caminho, vamos começar:

Coronel HJ Taplin

Além de alguns relatos infundados de modelos de voo livre movidos a eletricidade do início do século 20 e alguns experimentos de linha de controle com energia alimentada pelas linhas, o primeiro voo documentado de um aeromodelo elétrico foi com um modelo RC em 30 de junho de 1957 . O modelo foi projetado e construído pelo coronel HJ Taplin da fama do Taplin Twin (clássico motor diesel britânico de dois cilindros). A história do modelo e seu primeiro voo no aeródromo de Chalgrove em Oxfordshire está bem documentada na revista Aeromodeller de setembro de 1957. Aliás, o aeródromo de Chalgrove ainda está ativo e atualmente abriga a Martin-Baker Company, que projeta e fabrica a maioria dos assentos ejetáveis ​​do mundo ocidental.

O Coronel usava um motor elétrico americano de 24 V da Emerson Company. A Emerson ainda está no mercado fabricando uma grande variedade de produtos elétricos e eletrônicos que, infelizmente, não incluem motores para modelos RC! A eletricidade foi fornecida por um banco de células Venner de prata e zinco com uma tensão nominal de 1,2 V por célula. As 20 células usadas inicialmente não forneciam energia suficiente para o vôo, então outras cinco foram adicionadas para fornecer 30V nominal a 8A, o que foi, supostamente, suficiente para decolar de uma superfície lisa. O modelo pesava 8 lb, então teria sido marginalmente alimentado por 240 W - um pouco menos de um terço de uma potência - entrada para o motor ou 30 W/lb, particularmente porque o motor estava sendo sobrecarregado, então não teria sido muito eficiente.

A demonstração do Aeromodeller não foi única. Há um interessante filme colorido britânico Pathé Pictorial mostrando Taplin demonstrando o modelo elétrico de aeronave e um barco RC movido por um motor de quatro tempos de 10cc. Incluí algumas capturas de tela do filme que é em cores e é um registro fascinante de um projeto pioneiro. Infelizmente, há apenas um breve vislumbre do modelo em vôo, mas parece estar subindo bem de um lançamento manual pelo Coronel e está sob o controle de (presumivelmente) Taplin junior. Você pode encontrar o link para o filme inteiro em Recursos , abaixo.

O modelo usado pelo Coronel era uma variante de seu projeto Radio Queen que datava de 1950. Há uma planta do modelo em Outerzone e pode encontrar o link em Recursos , também. O design tornou-se famoso em 1954, quando foi usado para a primeira travessia do Canal do Reino Unido por um modelo RC. A versão de cruzamento de canal era movida por um motor diesel ED e controlada por um rádio reed de três canais ED. O jornal britânico Daily Express forneceu patrocínio e publicidade, algo que é improvável que aconteça nos dias de hoje!

Fred Militky

O próximo capítulo importante da história se move para a Alemanha e gira em torno do designer-chefe da famosa empresa de modelos Graupner e um inventor não tão famoso da tecnologia de motores elétricos.

Ao longo de sua passagem como editor da Aeromodeller , Ron Moulton sempre fez questão de, por meio de sua rede de contatos internacionais, levar o que há de mais moderno em tecnologia aeromodelista aos leitores daquela conceituada revista. As abundantes edições de dezembro da revista eram sempre aguardadas com ansiedade e a edição de dezembro de 1959 não foi exceção, até porque incluía a história (presumivelmente, já que não há nenhum autor creditado) da viagem de Ron à fábrica Graupner na Alemanha para testemunhar o pioneirismo elétrico vôo em ação.

Ron relatou que Fred Militky, o engenheiro de design e desenvolvimento de Graupner, vinha pesquisando o voo livre elétrico desde 1941, mas só começou a ter sucesso por volta de 1957 com um 'motor especial' presumivelmente construído à mão por ele mesmo. O advento de um novo motor construído comercialmente em 1959 transformou o desempenho dos modelos de Militky, no entanto, e Ron testemunhou um vôo de 22 minutos fora da vista do modelo Elektroflug 251 de Militky a partir de três minutos de funcionamento do motor . Ron não relatou se o modelo foi encontrado! O E 251 foi o 251º modelo de Militky, então ele foi claramente um designer e construtor prolífico. Após o retorno de Ron ao Reino Unido, um voo de 23 minutos, testemunhado de um avião leve Jodel, foi registrado a partir de um funcionamento do motor de um a dois minutos no Elektroflug 248., uma versão anterior do modelo.

O motor que fez toda a diferença foi a invenção do Dr. Ing. Fritz Faulhaber, que entrou nos escritórios da revista alemã Modell em fevereiro de 1959 para ver se sua nova invenção poderia ser útil para o mundo da modelagem como um servo motor. O MicromaxO motor era de design sem núcleo com um enrolamento de armadura autossustentável girando em torno de um ímã estático. Isso evitou a 'engrenagem' dos motores CC típicos e proporcionou alta eficiência e capacidade de operar em baixas tensões. O mesmo tipo de construção do motor é usado hoje em servos RC de alta qualidade. Faulhaber deu um passo adiante ao integrar o motor com uma caixa de engrenagens em miniatura que estava disponível em várias proporções diferentes. O motor redutor pesava apenas 0,9 onças! Os experimentos de Militky mostraram que a proporção de 15:1 era ideal para vôo livre em 4–6V dirigindo um propulsor entre 10 e 14 polegadas. A história do motor foi descrita em detalhes em um artigo da Aeromodeller em março de 1960.

O motor Micromax também foi usado nos servos do sistema Graupner Bellaphon RC. A grande maquete publicitária da rádio pode ser vista em cima do ônibus da empresa Graupner em uma das fotos de Militky com seu pioneiro modelo FM 248 . A empresa Faulhaber ainda está muito no mercado atualmente e ainda produz motores DC de alta precisão com base no projeto original de Faulhaber.

A outra questão chave, como sempre para o voo elétrico, era a energia da bateria. Mais uma vez, a tecnologia desenvolvida fora do mundo da modelagem foi adaptada na forma de células de chumbo-ácido seladas em miniatura, originalmente desenvolvidas para isqueiros e destinadas a um único uso sem recarga. Estas eram conhecidas como baterias Rulag na Alemanha e Magnatexno Reino Unido. Uma versão de 350mAh pesando 0,875oz foi a escolhida por Militky e um par desses em série dava 4V e potência suficiente para uma dezena de voos. Militky descobriu que as células podiam ser recarregadas, mas não havia carregamento rápido naquela época. A carga recomendada era de 15mA durante a noite e, se exagerada, a caixa da célula explodiria como um balão! Também foi possível usar três canetas de 'alto desempenho', não recarregáveis ​​(primeiramente alcalinas?) a 4,5V, mas com desempenho inferior.

O artigo do Aeromodeller de março de 1960 também descreveu os experimentos da equipe do Aeromodeller com o novo motor e as células de chumbo-ácido. Após uma falha inicial com um delta de poliestireno que voava rápido demais para o sistema de propulsão, eles modificaram um modelo de borracha Aeromodeller Plans Service Rubberdub que tinha aproximadamente o mesmo peso e tamanho dos modelos alemães. Isso foi um sucesso imediato e mostrou que um bom desempenho pode ser obtido pelo aeromodelista médio.

O Aeromodeller Annual de 1960–61 tinha um artigo repetindo muitos dos artigos das duas revistas, mas também apresentando o primeiro modelo de voo elétrico comercial em forma de kit, o Graupner Silentius .

Esta foi claramente uma versão refinada e produzida dos modelos experimentais de Militky e, no típico estilo Graupner, foi altamente projetada com excelentes planos e instruções. O catálogo afirmava que o kit era para modelistas experientes, porém, a arte da caixa agora ostentava velame e piloto!

O plano incluía uma vista isométrica muito bonita que incluí aqui para mostrar como tudo se encaixava. O plano e os artigos de apoio estão disponíveis em Outerzone e vinculados em Recursos .

O modelo foi revisado pelo famoso modelista americano Bill Winter na revista American Popular Science em março de 1961. Curiosamente, ele o comparou com um modelo japonês disponível nos EUA na época que usava um motor redutor convencional muito simples. Winter ficou impressionado com o Silentius e seu motor, mas preocupou-se com o custo total de cerca de US $ 15. Ele disse que, em comparação, o motor japonês:

“o AP 35 tem uma redução de marcha de cerca de 7:1 e gira um 9–1/2 mais curto em hélice um pouco mais rápido, a cerca de 1.500 rpm. É um pouco menos potente do que o motor alemão, mas tem rolamentos de bronze resistentes e ímãs modernos de cerâmica. O modelo, conhecido como TK-1 , é maior, com 38 de envergadura, mas tem uma fuselagem mais primitiva, semelhante a um bastão, que lembra os primeiros modelos de elástico. Isso, no entanto, o torna consideravelmente mais barato - menos de US $ 6, incluindo o motor - e também simplifica a montagem. Ele pesa cerca de 6–3/4 onças pronto para voar. As peças do … kit já estão cortadas para você; aqueles no kit alemão não são. Ambos os kits vêm com instruções completas em inglês.”

O modelo japonês usava quatro pencells para poder e era claramente muito menos refinado do que o Silentius . No entanto, ele tinha um dispositivo de roda livre no motor. Infelizmente, Winter não informou sobre o desempenho do modelo japonês, então não está claro o quão prático era. Não me lembro do TK-1 estar disponível no Reino Unido na época. Seria interessante saber se alguém teve alguma experiência com um.

Fred Militky continuou a ser pioneiro no voo elétrico e seu trabalho foi relembrado em uma apresentação no workshop AVT-209 em Lisboa, Portugal em 2012 pelo Dr. Martin Hepperle do Instituto DLR de Aerodinâmica e Tecnologia de Fluxo em Braunschweig, Alemanha (e famoso por seu Aerofólios da série MH , consulte o link abaixo em Recursos ). Hepperle discutiu o trabalho seminal de Militky, que como engenheiro-chefe da Graupner, uma empresa de aeromodelismo, passou de projetar pequenos modelos elétricos para o MB-E1 , o primeiro avião elétrico para transporte de pessoas do mundo. Hepperle escreveu:

“[t] aqui não há nada de novo sob o sol … Um dos pioneiros do vôo elétrico, Fred Militky começou com os primeiros testes em 1940 e, depois de 1945, tornou-se engenheiro-chefe da Graupner”

Seu planador a motor elétrico MB-E1 — um Brditschka HB-3 com envergadura de 12m e peso de 440kg — voou em 21 de outubro de 1973. O vôo durou cerca de 11 minutos e atingiu uma altitude de 360m pilotado por Heino Brditschka. Seu motor Bosch de 13 cv era acionado por baterias de níquel-cádmio Varta. O biplace tornou-se monolugar com um grande compartimento de armazenamento de energia atrás do piloto. Há um vídeo deste voo que você pode encontrar no link Recursos , abaixo.

Da próxima vez, mais sobre Fred Militky e os planadores elétricos RC que ele projetou para Graupner. Como mencionei acima no Prólogo, seria muito interessante ouvir outras opiniões sobre como a tecnologia se desenvolveu — por favor, deixe seus pensamentos na seção de Respostas abaixo, que você pode acessar clicando no .

Muito obrigado por ler e até a próxima!

©2023Mike Goulette

Recursos

• Modelos de aviões movidos a eletricidade da British Pathé Ltd. — “Aqui é o Coronel HJ Taplin, um homem que constrói esses modelos elétricos controlados por rádio...”
• Radio Queen planeja de Outerzone. — “Famosamente o primeiro modelo RC a sobrevoar o Canal da Mancha em setembro de 1954. … Tanto a construção antiga quanto a moderna são mostradas na planta…”
• Silentius planeja de Outerzone. — “Modelo esportivo de voo livre, para energia elétrica. Envergadura 780 mm. Área de asa de 140 pés quadrados em … Silentius foi … o primeiro kit do mundo para um modelo de avião de vôo livre movido a eletricidade…”
• Aerofólios MH de Martin Hepperle. — “Este é um site sobre aeromodelismo, aerofólios, hélices e aerodinâmica…”
• Primeiro voo elétrico do mundo 21 de outubro de 1973 no YouTube. — “Primeiro voo tripulado movido a eletricidade em Wels, Áustria, em 21 de outubro de 1973…”