Żyroskopy w modelach samolotów i szybowców

Co to jest i do czego służy żyroskop

W ostatnich latach w modelarstwie lotniczym żyroskopy stają się coraz bardziej popularne. Na początku stosowali je modelarze budujący i latający helikopterami. Tam stosowano jednokanałowe (działające na jedno serwo) precyzyjne i bardzo czułe żyroskopy elektroniczne do kontrolowania i dosterowywania śmigła ogonowego. W ostatnich latach technika i technologia w elektronice oraz sterowaniu procesorami, pozwoliła na taką obniżkę kosztów, że zaczęto produkować żyroskopy mogące wysterować dwa serwa równocześnie z przeznaczeniem do modeli szybowców i samolotów. Jednocześnie w ostatnich latach modele stawały się coraz większe i droższe. Gdy jeszcze przed kilkoma laty, na Zachodzie, szybowiec mający 3 metry rozpiętości płatów należał do wielkich, to dziś jest to raczej skromna rozpiętość modelu. Tym samym większego znaczenia nabiera bezpieczeństwo użytkowania modelu i to nie tylko jeżeli chodzi o sam model ale i jego otoczenie (pilot, widzowie itd.). Zastosowanie żyroskopu, wydatnie pomagającego pilotowi w utrzymaniu żądanego położenia modelu, zwiększa też warunki bezpieczeństwa. Jedno jednak trzeba na początku z całą siłą zaznaczyć - pilotowi nie panującemu całkowicie, ze względu na brak doświadczenia nad  modelem, także żyroskop nie jest w stanie wiele pomóc!

Foto: Piotr Piechowski

Na rynku znajduje się kilka żyroskopów nadających się do modeli samolotów czy szybowców. Żyroskopy te mają różne możliwości. Wszystko jednak sprowadza się do tego, by zapobiegać samowolnym zmianom położenia modelu, niezależnie od przyczyn które je powodują. I tak na przykład u nas na lotnisku jest ściana lasu. Gdy wiatr jest od jego strony to akurat w rejonie pasa startowego tworzą się silne zawirowania powietrza, będące niejedną przyczyną problemów (i uszkodzeń) modeli przy lądowaniu czy starcie na holu za samolotem. Użycie żyroskopu niezmiernie w tym przypadku pomaga. Gdy podmuch wiatru stara się wytrącić model z równowagi, to błyskawiczna reakcja żyroskopu (znacznie szybsza niż możliwa w tym przypadku reakcja samego pilota) powoduje, że model faktycznie "jedzie jak po szynach". Takimi słowami producent reklamuje także ten produkt. Żyroskop można, i najczęściej stosuje się na lotkach ale i sterowanie sterem wysokości czy kierunku w szczególnych przypadkach również jest możliwe (i sensowne).  

Dwukanałowe żyroskopy mają możliwość podłączenia dwóch serw na raz (np. lotki). Sam żyroskop musi zostać w modelu tak zainstalowany by był w osi obrotu tej płaszczyzny której wychylenia mają być przez niego kontrolowane. Zaznaczyć trzeba, że nie musi on leżeć w samej osi obrotu tylko równolegle do niej. Tak więc kwestia instalacji urządzenia jest przez to trochę ułatwiona. Żyroskopy mają jeszcze przełączniki pozwalające na takie podłączenie serw, żeby zgadzały się ich kierunki pracy niezależnie od ustawień w nadajniku. W lepszych żyroskopach jest jeszcze możliwość podłączenia ich do wolnego kanału odbiornika, tak by w czasie lotu była możliwość regulowania intesywności jego funkcjonowania czy wręcz jego wyłączenie. Zastosowanie żyroskopu do steru kierunku jest sensowne w modelach silnikowych, holujących szybowce. Często boczny wiatr potrafi pilotowi holownika sprawiać spore problemy. Wtedy nie tylko sam wiatr, ale i często pilotowany niewprawną ręką holowany szybowiec dokłada jeszcze swoją siłę strającą się holownik wytrącić z pożądanego toru lotu. Stosowanie żyroskopu na ster wysokości jest moim zdaniem zbyteczne, aczkolwiek paru kolegów z tym też już eksperymentowało. Pomocne jest to przy lądowaniu większych modeli silnikowych, lądowanie wychodzi wtedy bez żadnych  podskoków. Model "przykleja" się po przyziemieniu do pasa startowego. Jednak zarówno do steru kierunku jak i do steru wysokości wystarcza oczywiście żyroskop jednokanałowy.

Funkcje

Zasadniczą funkcją jest naturalnie już wyżej opisana stabilizacja modelu. Jak już wspomniałem możliwa jest zwykle regulacja czułości. W modelach szybowców jest to bardzo ważne, gdyż mając włączony żyroskop wszelkie "sygnały" z zachowania modelu jakie pozwalają nam znaleźć komin termiczny są niewidoczne. Tak więc latając w poszukiwaniu termiki żyroskop musi być wyłączony. Natomiast po znalezieniu i wycentrowaniu komina można w krążeniu włączyć żyroskop i włożyć ręce do kieszeni!   Model w żądanym przechyleniu znakomicie radzi sobie sam w kominie! Pełna czułość żyroskopu opłaci się również przy kręceniu akrobacji. Tu trzeba jeszcze zaznaczyć, że priorytet ma sygnał sterowania. W przeciwnym razie żyroskop próbowałby "zwalczać" nasze sygnały sterowania. Tak więc przy lekkich wychyleniach drążków jest jeszcze wyczuwalna reakcja na likwidowanie niepożądanych niestabilności modelu, ale od mniej więcej połowy wychyleń drążka, żyroskop przestaje reagować. Jak widać w żadnym przypadku żyroskop nie jest w stanie nam w sterowaniu przeszkodzić. W najnowszym modelu żyroskopu "Fuzzy Professional" dodatkowo regulowana jest jeszcze dynamika reakcji, programowalny jest również zakres jego działania w stosunku do wychylenia drążka oraz funkcja HEADING. Funkcja ta zapewnia samoczynne dostosowanie się reakcji żyroskopu do wychylenia drążka sterowego. Gdy model leci powoli reakcja np. na lotki jest mniejsza niż przy dużej szybkości. W trybie pracy standardowej reakcja żyroskopu jest taka sama na dany "bodziec". W trybie HEADING, jakiekolwiek wytrącenie modelu z równowagi w kontrolowanej funkcją „heading” pozycji, prowadzi do reakcji przeciwnej sterów i to w takim stopniu, by model wrócił do tej samej pozycji jaką miał przed wpływem tego zakłócenia. Pozycją wyjściową a będzie ta pozycja, w której znajdowała się stabilizowana oś modelu w momencie włączenia trybu „heading” albo, pozycja po ostatnim ustawieniu drążka w neutrum. Krótko powiedziawszy, "heading" służy do utrzymywania zadenago kursu modelu.

Piotr Piechowski

26.11.2002