Как сделать пилотажную модель пригодную для полетов на маленьких площадках? Как я уже писал, таки модели должны быть с о одной стороны легкими и низкоскоростными, с другой - достаточно динамичными в полете,  безопасными при столкновениях с людьми  и ударопрочными при столкновениях с землей и другими предметами. Сначала выберем форму и базовые характеристики.

Выбор формы и размеров модели.

Пилотажные модели классической схемы. Хорошая модель большие управляющие плоскости крыльев и хвоста, которые относительно легко повредить). Чтобы сохранить все это при посадке, желательно иметь шасси и хоть какую-то посадочная полосу. Оптимальный размер- размах крыльев 80 - 100 см и полетный вес 500 - 800 грамм. Переднее расположение винта делает эту схему относительно опасной и легко повреждаемой при падениях. Можно конечно эту схему улучшать и придумывать разные модификации, но в целом, для полетов в парках, такой тип моделей малопригоден.  

Модель в форме летающего крыла при том же размахе обычно легче -  90 сантиметровое крыло может весить 200 - 350 грамм! Толкающий пропеллер расположен сзади, защищен корпусом от ударов и менее опасен при столкновениях с случайными прохожими. По этим параметрам крылья очень подходят для полетах в парках. Но выполнение пилотажных фигур у них не получается, так как крыльям так же присущи существенные недостатки:
 - нет необходимого руля управления для поворотов в плоскости крыла. Можно ли изготовить крыло с рулем? Я пробовал,  но увы, все такие конструкции оказывались крайне неэффективными - руль крыла не имеет большого плеча и поворачивающего момента. Есть однако и исключения - удлинненые крылья в форме Ту-144, наверное, лишены этого недостатка, но, очевидно, маломаневрены.
- у крыльев пропеллер расположен сзади и, в отличие от моделей классической схемы, элероны им не им обдуваются. Это не играет роли при быстром полете, но  делает невозможным выполнение медленных и статических элементов пилотажа.
А можно ли сделать крыло, лишенное этого недостатка?

"Почти-пилотажные" летающие крылья.

Как то, просматривая интернет, я нашел описание летающего крыла Crack Wing с "внутренним" расположением пропеллера:

Перенос пропеллера в центр позволил направить поток воздуха с винта на элероны,  что сделало Crack очень маневренным по тангажу и по крену - он хорошо летает сна маленьких площадках и показывает чудеса пилотажа даже в помещениях

Из-за отсутствия руля статические элементы пилотаже выполнять на Crack-е нельзя, но повороты и другая динамика хорошо получаются даже на низкой скорости. Надо сказать, что Сrack это далеко не единственный представитель крыльев такой схемы - недавно путешествуя,  я сфотографировал светящийся светодиодами CУ-27 на ночном рынке в Китае.

И эта модель тоже очень неплохо летала.

Летающее крыло - разнотяг

Итак, "почти" пилотажное крылья уже существуют. Руль использовать пока не получается.  А что, если установить на крыло два мотора и управлять поворотами по рысканью с их помощью? Сначала я отверг идею крыла-разнотяга из-за ее очевидной сложности:
- два мотора требуют два сигнала управления, которые очень не просто сформировать непосредственно в пульте,
- у пропеллеров существует достаточно большая инерционность - динамика поворотов будет отличаться от управления рулем,
- тяга у двух пропеллеров никогда не бывает абсолютно одинаковой - контроллеры могут быть по-разному откалиброваны, форма пропеллеров может слегка различается, и т.д.
Но потом, не видя других серьезных альтернатив,  я все же решил попробовать и, оказалось, что все не так плохо - со всеми перечисленными недостатками можно эффективно бороться:
 - Для управления 2-мя двигателями был разработан специальный мультипликативный смеситель на Arduino. Он позволил максимально приблизить динамику двух-двигательной модели к динамике модели с рулем поворота.
- Заметно уменьшить эффекты, связанные с инерционностью тяги пропеллеров, и их неидеальностью помог установленный на модель гироскоп-стабилизатор полета.

Ну вот и вся история создания концепции.  Дальше оставалось только сделать модель. За прототип конструкции был взят шаблон крыла Grack Wing. Потом он эволюционировал и  после нескольких изготовленных экспериментальных экземпляров появился Арлекин - парковый пилотажный разнотяг.

Основные характеристики Арлекина

- Размах крыльев - 90 см.
- Полетные вес - около 235  г. (185 г без батарейки)
- Максимальная тяга 2х двигателей  около 380 г.
- Время полета при использовании батарейки 2х850 - 8-15 мин.

Арлекин способен делать практически все элементы пилотажа - как статику, так и динамику.  Какие-то фигуры выполняются лучше, какие-то хуже. Например, зависания выполнить легче, а "нож" хорошо получается только с небольшими углами отклонения от вертикали.  Сказать, что это стандартная пилотажная модель нельзя - из-за двух-моторной схемы есть некоторые разницы в поведении - Арлекин на 80% летит как самолет и на 10%  - как квадрокоптер (точнее дву-коптер). Но это не недостаток, а скорее даже вносит некоторую специфику -  например, от квадрокоптера  ему досталась возможность делать очень быстрые перевороты из положения зависания - флипы. 

Я считаю, лучшее применение Арлекина - тренер для начального обучения пилотажу - он отлично развивают все необходимые рефлексы. Небольшие отклонения динамического поведения с избытком компенсируются  устойчивостью в полете и защищенностью от ударов об землю - серьезно поломать эту модель можно разве лишь отчаянной "морковкой", а мелкие поломки обычно лечатся заливанием клеем трещин в пенопласте.   Ну и накоец - это реальная "парковая"  пилотажная модель - для полноценных полетов вполне достаточно площадки 30-50 м.

Подробно об компонентах и изготовлении модели в следующей статье.

ОБНОВЛЕНИЕ: Появилась статья о новой, более совершенная версии этой модели - Арлекин III