СОЛНЕЧНЫЙ САМОЛЕТ

Сегодня квадрокоптерами никого не удивишь, из еще недавно редкой диковинки для многих они превратились во вполне доступную игрушку, а для кого-то служат полезным инструментом для работы. В магазинах есть самые разные модели, от миниатюрных устройств, способных взлететь с ладони, до серьезных беспилотников с довольно большой грузоподъемностью. Однако процесс управления ими требует практики, и достаточно одной серьезной ошибки оператора, чтобы новенький БПЛА стал грудой пластиковых обломков. Собрать их обратно своими силами вряд ли получится, но вторично кое-что использовать из этой «россыпи» можно. Например, миниатюрные мощные электродвигатели — лет 20 назад такие компоненты было не найти.

Вот и я, оказавшись однажды в роли «краш-пилота», решил на основе электродвигателя от коптера сделать новую игрушку — «солнечный самолет». Впрочем, ждать «аварийной посадки» вовсе не обязательно — подобные моторы продаются на многих китайских интернет-площадках и стоят очень недорого.

Устройство представляет собой небольшую модель самолета с миниатюрным мотором, уравновешенную на свободно вращающемся рычаге-коромысле, движущемся по кругу. Питание двигателя осуществляется от солнечного освещения. Данная самоделка требует минимальных навыков и доступна для изготовления даже самым юным моделистам-конструкторам. При этом в процессе работы ребенок познакомится с законом сохранения энергии и изучит правило рычага гораздо лучше, чем на любом школьном уроке физики.

В качестве источника питания для электродвигателя используется два включенных последовательно фотоэлемента Aiyima размером 53×18 мм или аналогичные им (продаются на «Алиэкспрессе» по 2,3 доллара за 10 штук). ЭДС такого элемента по паспортным данным составляет около 0,5 В, ток короткого замыкания 100 мА. Из параметров солнечных элементов следует, что электромотор нужно брать минимальной мощности, рассчитанный на возможно более низкое значение рабочего напряжения. Например, можно попробовать моторы, рассчитанные на рабочее напряжение 3,4 В. При наличии нескольких экземпляров следует экспериментальным путем подобрать тот, который будет запускаться при минимально возможном напряжении питания.

В качестве корпуса самолета я использовал примитивную пластиковую модельку, взятую из набора игрушечных солдатиков. У нее удален штатный декоративный воздушный винт, а на его месте сделано отверстие для электромотора. Фотоэлементы зафиксированы на крыльях. Для крепления электродвигателя применена пластиковая цилиндрическая втулка диаметром 10 мм и длиной 12 мм. По оси втулки просверлен канал диаметром 5 мм. Втулка закреплена клеем «Момент». Разумеется, все приведенные размеры даны лишь ориентировочно и должны выбираться в зависимости от имеющегося в наличии электродвигателя и модели самолета.

Готовая модель (с фотоэлементами и двигателем) крепится к рычагу-коромыслу. В качестве последнего в данном случае использован отрезок алюминиевого одножильного провода АПВ 2,5 длиной примерно 2 метра. Алюминиевый провод удобен тем, что обладает достаточной механической прочностью, способной удержать модель. И, в то же время, ему легко придавать любую форму. При выборе длины рычага следует ориентироваться на свободное пространство, которое можно выделить для установки игрушки. В моей конструкции общая длина рычага составляет примерно 500 мм. На противоположном конце коромысла из того же провода, свернутого в спираль, сформирован противовес.

В центральной части коромысла оголен участок алюминиевой жилы длиной примерно 10 мм. Здесь провод слегка расплющен молотком, и в нем по центру сделано углубление для иглы-опоры, на которой конструкция будет вращаться.

После установки коромысла с моделью на опору необходимо его сбалансировать. Для этого сначала наматываем противовес из провода немного больший по массе, чем подготовленная модель (у меня 15,5 г), а затем, отрезая небольшие кусочки от конца провода, добиваемся точного уравновешивания.

Теперь достаточно поставить игрушку под прямые солнечные лучи, и самолет отправляется в «полет».

Кстати, следует отметить, что эта и аналогичные конструкции питаются от фотоэлементов небольшой площади, поэтому они работают либо под прямыми солнечными лучами, либо под искусственными источниками света, которые создают освещенность около 10 000 лк. При такой общей освещенности самолет «летает» вполне уверенно, даже если угол падения лучей света не совсем оптимален, поскольку часть траектории в тени проходится моделью по инерции.

Денис ЛЕКОМЦЕВ