Самое частое объяснение аэродинамики самолёта в школьных учебниках и в научно-популярных роликах сводится к описанию, как закон Бернулли проявляется при обтекании воздушным потоком ассиметричного профиля крыла. Такое объяснение является верным, но не является достаточным, т.к. с его помощью нельзя объяснить принципы управления полётом самолёта. Например, как самолёт поворачивает, если на вертикальных плоскостях у него нет ассиметричного профиля; как спортивный самолёт летит в перевернутом положении, когда профиль крыла перевёрнут и подъёмная сила по закону Бернулли должна быть направлена к земле; как летает бумажный самолётик, у которого профиль крыла плоский.
Проект представляет собой учебный стенд в виде модели самолёта, на котором можно показывать аэродинамику для БПЛА самолётного типа. По аналогии с радиоуправляемыми моделями на стенде есть управляющие плоскости, которые можно отклонять – элероны, руль высоты и руль направления. На крыльях и хвостовых стабилизаторах одновременно с отклонением рулей адресная светодиодная лента показывает цветом, как меняется при этом давление с обеих сторон плоскостей самолёта. Управление рулями и визуализацией происходит вращением 3-х потенциометров. Цвета визуализации высокого, низкого и нейтрального давления совпадают со стандартом визуализации в программах для расчёта аэродинамики.
При проектировании важно было учесть возможность быстрой сборки и разборки конструкции стенда. Т.к. при конструировании радиоуправляемых моделей самолета выяснилось, что форма самолёта является очень неудобной, хрупкой и громоздкой для хранения, переноски и перевозки. Для учебного стенда, у которого нет задачи летать, но который нужно хранить и перевозить, подобная громоздкость является нежелательной. Проверка конструкционных идей осуществлялась на прототипах из картона и пенопласта. По мере отработки формы детали стенда проектировались в Компас 3D и распечатывались на 3D-принтере.
Также по мере работы с электронной частью обнаружилось, что светодиодная лента имеет недостаточное рассеивание. Световая индикация под крыльями не видна. Проблема недостаточного рассеивания света от ленты была решена созданием рассеивающих плафонов для всех плоскостей.
После сборки первой версии стенд уже можно было использовать в реальных условиях. Были проведены презентации на тему аэродинамики самолёта на двух городских научных фестивалях в г. Королев.
Во время этих презентаций были определены направления для доработки стенда. И затем эти доработки были внесены в конструкцию:
- Провода, соединяющие стенд с блоком управления, ограничивают подвижность стенда. Был переработан корпус, чтобы совместить блок управления с подставкой стенда.
- Изначально питание стенда происходило от сетевого блока питания. Это создавало ограничения при организации и проведении демонстрации. К питанию от сети была добавлена возможность автономного питания с быстрым доступом к сменным источникам питания.
- Для объяснения разных тем по аэродинамике, необходимы разные режимы управления. В конструкцию была добавлена кнопка переключения режимов и 7-сегментный индикатор, который показывает текущий режим.