Na historický let to příliš nevypadalo. Let trval jen 64 sekund a stroj se při něm dostal jen do výšky něco málo přes tři metry. V kategorii vrtulníků poháněných lidskou silou to ovšem rekord je. A tvůrci stroje si tím vydělali čtvrt milionu dolarů, tedy zhruba pět milionů korun.
Stroj nazvaný Atlas týmu AeroVelo totiž jako první překonal požadavky firmy Sikorsky, známého výrobce vrtulníků. Ta v roce 1980 vypsala soutěž se čtvrtmilionovou dotací, pro kterou stačí sestrojit helikoptéru, která zvládne vertikálně vystoupat do výšky tří metrů, udržet se minutu ve vzduchu a znovu přistát na stejném místě. Háček je v tom, že stroj musí být poháněn pouze silou posádky a nesmí být vybaven ani zařízením na skladování energie (baterií, setrvačníkem apod.).
Může se to zdát triviální. Šlapací letadla se dokážou pohybovat na podstatně delší vzdálenosti (i přes 100 kilometrů). Vrtulník však musí zvednout svou vlastní hmotnost od země přímo. Ke vzletu je tedy zapotřebí několikanásobně větší síla než u letadla s pevným křídlem.
Šlapeme napevnoŠlapací létající stroje s pevným křídlem už létají déle. V roce 1977 uletěl stroj postavený Paulem MacCreadym z Kalifornie půl míle, tedy zhruba 800 metrů. O dva roky později přeletěl stroj stejného inženýra průliv LaManche. A v roce 1988 stroj Daedalus týmu z MIT stanovil dodnes platný světový rekord, když přeletěl z ostrova Kréta na Santorini, tedy celkem 115,11 kilometru. Tedy téměř přeletěl: stroj se nakonec krátce před přistáním stal neovladatelným, protože závan větru rozbil směrovku. Podle oficiálního zápisu tedy let skončil přesně sedm metrů od břehů pláže Perrisa a pilot musel doplavat. |
U člověkem poháněné helikoptéry se počítá, že je na vzlet zapotřebí zhruba třikrát až čtyřikrát více energie (podle konstrukce, míry využití aerodynamických efektů v blízkosti země atp.) To je problém, když výkon lidského motoru je omezený na zhruba polovinu koňské síly (u velmi trénovaných a nadaných jedinců o nějakou desetinku více).
Toronto a Maryland
O titul v poslední době usilovalo několik týmů. My jsme na Technetu nedávno psali o strojích Gamera (existují verze I a II) z Univerzity Maryland, který neměl k získání ceny daleko. Nakonec se ovšem radovala kanadská konkurence, tedy tým AeroVelo, který se specializuje na extrémní šlapací stroje. Na svém kontě má například první lidskou silou poháněnou ornitoptéru (stroj pohybující se pohybem křídel jako ptáci) či rychlostní kapotovaná kola.
Její stroj nazvaný Atlas začal vznikat před 18 měsíci díky podpoře fanoušků na internetu (konrétně na Kickstarteru). Před devíti měsíci provedl první zkušební let a od té doby se ladil. Potíže byly například s přistáním, při kterém se dvakrát poměrně vážně poškodil. Při klesání došlo ke ztrátě vztlaku (efekt známý jako tzv. vírový prstenec), stroj dopadl tvrdě na zem a musel se upravovat.
Díky různým úpravám se i přes tyto problémy podařilo Atlas během devíti měsíců vyladit natolik, že se 13. června vše podařilo. Byl to poslední den pětidenního zkušebního programu. Tým už musel podle webu Popular Mechanics začít pomalu vyklízet testovací prostor, ale ještě stihl jeden let.
Helikoptéra Atlas v nejvyšším bodě své dráhy. Je špatně vidět (snímek je z videozáznamu), její nejnižší část se nachází kousek na červenou čarou ve středu záznamu. Ta vyznačuje výšku tři metry nad terénem.
Zhruba po deseti sekundách se stroj dostal nad hranici tři metrů. Pak se pilot a motor v jedné osobě Todd Reichert soustředil hlavně na přistání, při kterém byly ve dvou předchozích případech takové problémy. Ale podařilo se a stroj úspěšně přistál poté, co ve vzduchu strávil 64,11 sekundy. Dosáhl maximální výšky 3,3 metru a přistál jen 6,93 metru od místa, odkud vzlétl (údaje o letu jsou ke stažení zde ve formátu ZIP a grafy se záznamem letu jsou i ve fotogalerii k článku).
Tým samozřejmě celý let pečlivě zdokumentoval a záznam poslal do American Helicopter Society, která posuzuje žádosti o Sikorskyho cenu. Jejich žádost byla shledána opodstatněnou, a 11. července tak byl tým AeroVelo prohlášen za výherce ceny vypsané před 33 lety.
Nyní chce AeroVelo ještě zaslat informace do Paříže Mezinárodní letecké federaci (FAI), aby jim uznala jiné dva světové rekordy: zaprvé rekord v délce vznášení letounu poháněného lidskou silou a zároveň poněkud paradoxně také rekordní "dálkový přelet" ve stejné kategorii. Je to možné proto, že pro první světový rekord musí vrtulník během letu zůstat ve vytyčeném prostoru, tedy čtverci se stranou 20 metrů. Rekordní dálkový přelet dlouhý 6,39 metru se tak do něj snadno vejde. Video z letu si můžete prohlédnout na stránkách AeroVelo.
Když se dva perou, jeden vyhraje
Prvenství AeroVelo je trochu překvapivé, protože již jednou zmiňovaná Gamera z Marylandu k němu měla skutečně velmi blízko a navíc měla papírově větší i kvalifikovanější tým. Gamera II také podnikla několik letů delších než 60 sekund. Nejdelší let byl delší než nakonec "vítězný" let Atlasu, a tak ve vytrvalostní kategorii dnes drží světový rekord tým z Marylnadu. V šuplíku leží zatím neověřený rekord z letošního června: 74 sekund. Gamera II se také dostala do požadované výšky, ale nikdy se jí nepodařilo splnit všechny podmínky najednou.
Gamera byla ovšem na druhou stranu hlavně akademický podnik, a tak touha po rekordu nebyla hlavní motivací. Univerzita například podává patent na materiál, ze kterého je helikoptéra postavena (speciální žebroví z uhlíkových vláken).
Skupina AeroVelo byla ovšem celkem pochopitelně údajně z každého zkušebního letu Gamery nervózní a pečlivě je sledovala. Na druhou stranu rivalita nebyla nijak chorobná. Zástupci jednoho týmu jezdili na pokusy druhého a vyměňovali si i zkušenosti.
Jak dostat člověka do vzduchu
Když se podíváme na oba stroje, na pohled mají hodně společného, například rozměry. To je ovšem dané fyzikálně: je účinnější vytvořit vztlak pomalu se pohybujícími velkými rotory než malými. A tak si oba stroje na délku či "rozpětí" nezadají s malými dopravními letadly.
AtlasPrůměr rotorů: 10,2 metru Největší rozměr: 49,4m Celková hmotnost: 55 kilogramů |
Gamera IIPrůměr rotorů: 13 metrů Největší rozměr: 32 metrů Celková hmotnost: 32 kilogramů |
Je samozřejmě nutné postavit takto ohromnou konstrukci z dostatečně lehkých materiálů, a proto oba stroje používají moderní lehké materiály (např. uhlíková vlákna). Oba týmy také v bohaté míře využívaly počítačových simulací proudění vzduchu kolem strojů, které jim do značné míry dopředu prozradily, že bude nejspíše možné zadání Sikorskyho ceny splnit, a umožnily optimalizovat návrhy. Společná je i základní čtyřrotorová koncepce, která dává stroji stabilitu.
Přesto o prvenství zřejmě rozhodly (kromě štěstí) právě rozdíly v konstrukci. Důležité bylo například ovládání. Atlas od AeroVelo má systém ovládání plošek na koncích rotoru. Pilot je může z řídítek nastavovat do různých poloh podle pokynů pomocníků na zemi kolem stroje, a tím korigovat jeho let.
Pohled místo pilota vrtulníku Gamera, který pracoval zároveň rukama i nohama. Má vyšší výkon, ovšem nemůže přitom stroj řídit.
Pilot Todd Reichert během letu Atlasu. Byť se stroj ovládá pomocí plošek na koncích rotorů, během velké části rekordního letu se Reichert viditelně opíral do jedné strany, zřejmě ve snaze stroj vyrovnat.
Gamera II byla nejprve v podstatě neovladatelná. Aby "lidský pohon" pracoval co co nejvýkonněji a nejrovnoměrněji, šlapal nejen nohama, ale roztáčel převod i rukama. Člověk v sedle stroje tak dává asi o 20 procent vyšší výkon, ale nemá jak stroj ovládat. Proto při některých slibných letech, hlavně během sestupu, vyplouval z vytyčeného prostoru (čtverec o délce strany 10 metrů).
Nakonec tým z Marylandu vyřešil problém elektronikou. Stroj byl dodatečně vybavený elektromotory (pro které elektřinu samozřejmě vyráběl "pilot") regulujícími otáčky jednotlivých rotorů tak, aby stroj visel pokud možno na místě.
Dodatečná instalace elektromotorů ovšem vedla k nárůstu hmotnosti. K němu přispělo i to, že konstrukce stroje se průběžně opravovala a lepidlo i páska jsou těží než uhlíková vlákna. Stroj se pak sice dokázal pohybovat celou dobu ve vytyčeném prostoru, ale nedokázal se dostat do potřebné třímetrové výšky.
Po odlehčení, během letů 22.-26. června stroj předvedl už velmi zajímavé výkony, včetně zmiňovaného rekordu ve výdrži (74 sekund) a stejné výšky jako Atlas, tedy 3,3 metru. Ani jednou sice nesplnil všechny požadavky najednou, ale v té době už to stejně bylo jedno. Atlas jen čekal na oficiální potvrzení, které přišlo až druhý červencový týden.
