Мало кому вдається побити власний світовий рекорд двічі поспіль, та ще й з таким запасом. Автор каналу Mike Bell разом із сином Люком — тим самим тандемом, який раніше вже заносив у Книгу рекордів Гіннеса свій попередній дрон Peregreen 2 — повернулися з новою версією апарата й розігнали його до 658 км/год. Це не просто новий рекорд серед FPV-дронів, а взагалі найшвидший електричний літальний апарат у світі, який залишив позаду навіть Rolls-Royce Spirit of Innovation.
Мандрівний рекорд, що об’їхав пів планетиІсторія цього конкретного рекорду швидкості почалася три роки тому в США з ідеї перетворити звичайний гоночний квадрокоптер на справжню швидкісну машину. Відтоді титул найшвидшого дрона встиг помандрувати через кілька континентів: із Південної Африки до США, потім до Швейцарії з кардинально іншою конструкцією апарата, далі в ОАЕ, а звідти — до Австралії, де інженер на ім’я Бен розігнав свій дрон до вражаючих 626 км/год у Мельбурні. Настав час повернути рекорд на південний край Африки, звідки й почалася вся ця історія.
Попередня версія дрона команди, за словами авторів,
була справжнім кошмаром — і не в переносному сенсі. Контролери швидкості під час випробувань спалахували регулярно, особливо в теплому повітрі, де вони буквально відмовляли щоразу. Довелося довго шукати причину, і зрештою виявилось, що винні саме кастомні мотори власної розробки: під час екстремальних навантажень вони починали вібрувати на високих обертах, магніти зачіпали статор, і мотор стрімко перегрівався. Це не давало команді розкрити повний швидкісний потенціал конструкції.
Порятунком стали мотори бренду T-Motor — набагато жорсткіші конструктивно завдяки подвоєній кількості спиць та значно ширшій центральній опорі. Різниця виявилась настільки суттєвою, що жорсткість спиць зросла аж у вісім разів порівняно з попередньою кастомною версією моторів — і саме це, за словами команди, стало вирішальним фактором, який дозволив пожинати плоди всієї попередньої важкої роботи.
Але справжнім секретним інгредієнтом виявились аеродинамічні обтічники, які встановлюють поверх основи пропелера. Ці деталі суттєво покращують обтікання повітря на тупому кінці мотора й водночас значно зменшують опір — саме те,
заради чого і затівалась уся ця гонка за швидкістю. Команда вже пробувала подібні обтічники раніше, але через постійні аварії не наважувалась додавати зайве навантаження на й так ослаблену систему.
Віртуальна аеродинамічна труба показала промовисту картину: за тупим кінцем мотора без обтічника утворюються яскраво-червоні хмари підвищеного тиску, які й пояснюють, чому обтічники працюють настільки ефективно, повертаючи повітряному потоку плавність. Ефект виявився потрійним: менший опір, більша тяга і менша необхідна потужність одночасно. Команда протестувала кілька варіантів форми за допомогою сервісу Airshaper, щоб підібрати оптимальну геометрію.
Друк деталей, які мають витримати 70 000 обертів на хвилинуОбтічники — надзвичайно складна за формою деталь, і вони мають сідати на пропелер абсолютно без жодного люфту: при такій швидкості найменший рух міг би закінчитися катастрофою. Тому перш ніж ставити деталі на реальний політ, команда проводила випробування на стенді з високими обертами.
Перші тести виявилися доволі драматичними: полум’я виникало через прошивку контролерів швидкості,
яка не справлялась із різкими змінами обертів. Деталі, що не розліталися на друзки, мали неприємну звичку зміщуватися навколо маточини пропелера. Щоб усунути цей люфт, довелося максимально збільшити площу контакту між обтічником і маточиною — поверхні підганяли з ювелірною точністю, щоб усе трималося максимально надійно.
Для друку використали інженерний філамент — нейлон з домішкою карбонового волокна, надзвичайно міцний і водночас на чверть легший за звичайний пластик. Тестовий зразок витримав максимальні обороти стенда — цілих 70 000 обертів на хвилину, і навіть це, за словами команди, лишало непоганий запас міцності з урахуванням коефіцієнта безпеки 3,3.
І от настав час перевірити все в реальному польоті. Команда чесно зізнається — оптимізму, зважаючи на попередній негативний досвід, було небагато. Хтось із команди перед тестом навіть жартома припустив приріст швидкості лише в 5-15 км/год. Але результат перевершив усі очікування настільки, що прозвучала фраза, яка потім стала своєрідним девізом усього проєкту: “оце і є секретний соус”.
Обтічники додали одразу близько 33 км/год швидкості,
при цьому температура моторів практично не змінилася — а можливо, навіть трохи знизилась. Розібравши мотори T-Motor після випробувань, команда не знайшла жодних слідів тертя магнітів об статор — чудова новина, яка підтвердила правильність рішення.
Дрон, за яким неможливо встигнути навіть камероюОкремим викликом стало зняти апарат на такій швидкості на відео. Для цього до команди приєднався другий пілот, Даррен, чемпіон Південної Африки з FPV-пілотування, який мав керувати камерним дроном-переслідувачем. Перші польоти проходили в доволі сильному вітрі — додатковий виклик навіть для досвідченого пілота, — але після кількох тренувальних заходів Даррен був готовий.
Знімальна команда зібралася на світанку для гонитви за дроном на камеру, але швидко з’ясувалося: наздогнати апарат на такій швидкості практично нереально. Екстремально високий крок гвинтів обмежує точність керування, що ускладнює завдання ще сильніше. Утім вдалося зняти справді ефектні кадри з хвостової камери самого швидкісного дрона — і навіть цей політ, зафіксований на плівку, проходив лише на половинній швидкості через додаткову вагу камери в хвості.
Не обійшлося без несподіванок: під час одного з польотів у кадр потрапив момент, коли з дрона буквально злетів гвинт — на щастя, апарат вдалося зберегти.
На таких швидкостях дрон впритул наближається до половини швидкості звуку — числа Маха 0,5. Для самого корпусу апарата це вже не критично: команда навіть змогла зменшити стріловидність променів рами, знизивши площу поверхні й тертя та підвищивши жорсткість. А от гвинти — зовсім інша історія, адже саме на кінчиках лопатей швидкість обертання найвища, і саме там виникає хвильовий опір.
Хвильовий опір виникає, коли повітря перед наближенням до швидкості звуку більше не встигає “розступитися” перед поверхнею — звукові хвилі накопичуються, повітря стає буквально “твердим”, і опір різко зростає. Кінчики лопатей не повинні досягати трансзвукового режиму, і магічна межа тут — число Маха 0,92. Команда згадує, як усього кілька років тому подолання позначки в 300 км/год здавалося чимось неймовірним, а зараз мова йде вже про 600 із гаком. Рішенням стало вкорочення самих лопатей пропелера — це зменшує розмах і знижує пікову швидкість кінчиків,
натомість дозволяючи розкручувати гвинт до ще вищих обертів, які вже наближаються до 40 000 обертів на хвилину.
На запитання про абсолютну межу швидкості команда відповідає доволі несподівано — зверненням до конструкції двигунів пасажирських авіалайнерів. Якщо пропелери дрона вже наближаються до надзвукового бар’єра на числі Маха 0,5, то величезні вентилятори турбореактивних двигунів літаків стикаються з тією самою проблемою вже на швидкості Маха 0,85. Реактивний струмінь там забезпечує лише близько 20% тяги — основну роботу виконує саме гігантський вентилятор, обертання якого приводиться в рух турбіною.
Розв’язання інженери авіації знайшли в самій формі каналу, в якому обертається вентилятор: геометрія повітрозабірника вміло сповільнює потік повітря до числа Маха 0,6 — швидкості, вже значно ближчої до тієї, на якій працює дрон команди. Завдяки цьому лопаті вентилятора лишаються в дозвуковому режимі майже завжди, окрім короткого моменту зльоту — саме тоді авіалайнери й видають той самий характерний пронизливий звук “циркулярної пилки”.
Гінеський рекорд на фермі під Кейптауном
Місцем для фінальних рекордних забігів обрали ферму Blaauwberg під Кейптауном — рідкісне місце, здатне забезпечити потрібні три кілометри чистого простору для розгону. Звідти навіть відкривався краєвид на Атлантику й, у ясну погоду, на Столову гору. Команда почувалась впевнено — швидкості, зафіксовані під час підготовчих польотів, приємно дивували їх самих усе випробування.
Перший офіційний забіг дав фантастичний результат — 656 км/год за свідченнями хронометражистів, хоча пілот стверджував, що бачив на телеметрії навіть трохи вищу цифру. Другий забіг у протилежному напрямку, потрібний для нівелювання впливу вітру, показав ще кращий результат — 657 км/год. Офіційна швидкість рекорду розраховується як середнє значення двох забігів у протилежних напрямках за умови горизонтального польоту — і фінальна цифра склала 658 км/год, або 408 миль на годину.
Наостанок Люк за традицією виконав нічний пролітний прохід дрона — фірмову концовку команди для завершення рекордної спроби, — а святкували результат келихом ігристого просто на фермі.
Цей результат — не просто чергове поліпшення попереднього досягнення.
За словами команди, дрон подолав бар’єр у 400 миль на годину і став абсолютно найшвидшим електричним літальним апаратом усіх часів, обійшовши навіть рекордний електролітак Rolls-Royce Spirit of Innovation. Ніщо на батарейному живленні на планеті наразі не літає швидше.
Відстань, яку долав дрон під час забігу, теж суттєво зросла порівняно з першою версією проєкту — з двох кілометрів до понад шести. Увесь захопливий швидкісний рекорд укладається буквально в півтори хвилини реального часу. А команда вже жартома замислюється, хто наступний спробує забрати цей титул — можливо, настав час Південній Америці поставити свою позначку на карті, а можливо, батько із сином самі повезуть рекорд аж до Антарктиди.
Запис Побили власний рекорд: інженери створили FPV-дрон, який розігнався до 658 км/год спершу з'явиться на ProstoMob.
