Rzucając wyzwanie tradycji filmowej sztuki, Joe Bok skonstruował – na potrzeby filmu „Awiator” – ogromne, sterowane radiem modele samolotów, które latały lepiej, szybciej i bezpieczniej
Zaraz po tym, jak producenci „Awiatora” zaczęli szykować się do nakręcenia epickiej biografii Howarda Hughesa, inżynier lotniczy i absolwent USC Joe Bok zdobył swój pierwszy hollywoodzki kontrakt. Ale kiedy Bok, który dotychczas zajmował się konstruowaniem bezzałogowych samolotów dla wojska, dokładniej wczytał się w treść kontraktu, zauważył nietypowy warunek. Zgodnie z tym zapisem w filmie miały być wykorzystane po dwa egzemplarze każdego samolotu.
– Zapytałem: „Dlaczego dwa?” – wspomina Bok. – I usłyszałem odpowiedź: „Ponieważ kiedy rozbije się pierwszy model, chcemy, aby drugi stał na pasie startowym z kręcącym się już śmigłem”.
W ten sposób rozpoczęła się epicka i pełna napięcia przygoda, która nabrała rumieńców, kiedy Bok, szef zatrudniającej 35 osób firmy Aero Telemetry Copr.., bez cienia strachu powiedział bogatym producentom z Hollywood, że nie potrzebuje konstruować duplikatów, gdyż jego modele nie rozbiją się.
Dla Boka decyzja o rezygnacji z budowania obowiązkowych w Hollywood duplikatów była odważnym posunięciem, opartym jednak w większym stopniu na jego inżynieryjnej wiedzy niż na wrodzonej śmiałości. Wbrew typowej dla studiów filmowych logice Bok uważał, że zdalnie sterowane modele nie rozbiją się, jeżeli zostaną zaprojektowane zgodnie z klasyczną teorią aerodynamiki i będą miały odpowiednie rozmiary i masę. Dlatego wraz ze swoim złożonym z sześciu inżynierów zespołem postanowił zbudować modele uznawane w świecie zdalnie sterowanych samolotów za gigantyczne, z których największym była mierząca około 9 metrów i ważąca około 295 kilogramów wersja słynnej maszyny zwiadowczej Hughesa XF-11. Nawet „małe” modele Boka były duże. Wersja samolotu sportowego Hughes H-1B miała rozpiętość skrzydeł około 5,5 metra i ważyła około 205 kilogramów, podczas gdy model słynnej „Świerkowej Gęsi” (Spruce Goose) mierzył od jednego do drugiego końca skrzydła około 8 metrów i ważył około 170 kilogramów.
– Nigdy nie widziałem napędzanego elektrycznie modelu wielkości Spruce Goose – zauważa miłośnik zdalnie sterowanych samolotów Don Hofeldt, który pomagał w projektowaniu Goose. I rzeczywiście, modele skonstruowane przez Aero Telemetry były gigantyczne jak na standardy Hollywood, które zazwyczaj decyduje się na krótkie ujęcia malutkich modeli. Jednak Bok uważał, że wielkość jest istotna, szczególnie biorąc pod uwagę poprzednie doświadczenia wytwórni filmowych.
– Jestem tu od 20 lat i znam niemal każdego, kto próbował latać samolotami w filmie – mówi Bok, który mieszka tu, odkąd zaczął grać w drużynie futbolowej Uniwersytetu Południowej Kalifornii, gdzie w latach osiemdziesiątych ukończył wydział inżynierii lotniczej. – Wszystkie wyglądały nienaturalnie i… rozbijały się.
Chcąc tego uniknąć, Bok zwiększył tempo pracy swojej i swojego zespołu. Hollywoodzcy przedstawiciele kadry kierowniczej, świadomi bezkompromisowych zapatrywań Boka, zaczęli straszyć go karami za niedotrzymanie warunków umowy.
– Jasno powiedzieli, że jeżeli nie pojawimy się w dniu rozpoczęcia zdjęć lub jeśli się spóźnimy lub jeśli modele nie będą działały, wart 4 miliony dolarów sprzęt i ludzie będą czekali bezczynnie – wspomina Bok. – Jeżeli chodzi o presję, byli gorsi niż jakikolwiek klient wojskowy, z którym kiedykolwiek współpracowałem.
Hollywoodzki kocioł pod ciśnieniem
Pomimo dużych rozmiarów modeli zadanie stojące przed Aero Telemetry byłoby wykonalne, gdyby nie towarzyszyły mu pewne komplikacje. Projekt, który rozpoczął się od zbudowania modelu feralnego samolotu zwiadowczego Hughesa XF-11, przybrał większy wymiar, kiedy producenci „Awiatora” stracili swój naturalnych rozmiarów model H-1 w wyniku kraksy, w której samolot całkowicie się rozbił, a jego właściciel… stracił życie. Będąc w szoku po nagłym wypadku, producenci zwrócili się w sierpniu 2003 r. do Boka i zapytali, czy byłby skłonny zbudować pomniejszony model H-1, oprócz modelu XF-11, nad którym już pracował.
modelu XF-11, nad którym już pracował. – Powiedziałem producentom, że musimy zbudować na tyle duży model, aby wyglądał i latał jak prawdziwy samolot – wspomina Bok.
Po osiągnięciu porozumienia przez obie strony Bok i jego zespół przerwali na jakiś czas prace nad XF-11 i zaczęli pracować nad H-1, który miał się stać najważniejszym modelem występującym w produkcji nominowanej do Oscara w kategorii „Najlepszy Film”. W kilka godzin po podpisaniu kontraktu zespół Aero Telemetry przystąpił do tworzenia trójwymiarowych modeli CAD samolotu H-1, a następnie szybko wykonał ze styropianu kadłub, dodając zrobione z drewna i włókna węglowego dźwigary skrzydeł. Bok zatrudnił „rzeźbiarzy”, których zadaniem było wycięcie kształtów modelu w styropianowym kadłubie, a następnie zwrócił się do doświadczonych producentów desek surfingowych z prośbą o włókno węglowe i żywice do kompozytowych skrzydeł. Formy dla skrzydeł zostały zaprojektowane za pomocą programu Rhineoceros firmy Robert McNeel & Associates, a płaty skrzydeł stworzono za pomocą programu CompuFoil firmy SoarSoft Software.
– Zatrudniliśmy całą armię rzeźbiarzy – mówi Bok. – Kiedy już wszystko było idealne, przystąpiliśmy do nakładania włókna szklanego.
Ogółem Aero Telemetry zatrudniła sześciu inżynierów, w tym jednego inżyniera projektanta, jednego specjalistę od hydrauliki, jednego inżyniera oprogramowania i dwóch inżynierów elektryków. Pracowali również – nad silnikami – dwaj tokarze, zatrudniono wreszcie dwóch specjalistów do obsługi obrabiarek Bridgeport i jednego do obsługi obrabiarek sterowanych numerycznie.
Jednak ludzie Boka jako największy problem projektowy wskazali chowane podwozie (wykorzystane zarówno w modelu XF-11 jak i H-1). Ponieważ modele plasowały się gdzieś pomiędzy hobbystycznymi maszynami i samolotami wielkości Cessny, nie można było wykorzystać żadnego z dostępnych komercyjnych podwozi.
– Nie było nic, co moglibyśmy wykorzystać – mówi Butch Fleck, inżynier mechanik w Aero Telemetry, który miał również doświadczenie w projektowaniu podwozi dla Boeinga 747 i DC9. – Potrzebowaliśmy czegoś prostego i uniwersalnego, a jednocześnie na tyle mocnego, aby wytrzymało uderzenie przy lądowaniu. A coś takiego po prostu… nie istniało.
Ostatecznie problem ten został rozwiązany poprzez skonstruowanie podwozi od zera. W przypadku H-1 wykorzystano dwa chowane koła na skrzydłach o wadze 10 kilogramów (z pompą hydrauliczną 24V wytwarzającą ciśnienie 2000 psi, firmy Parker Hannifin wydziału Oildyne), zasilane dwoma połączonymi szeregowo 12-voltowymi akumulatorami. Pompa napędzała liniowy siłownik hydrauliczny o średnicy około 1,27 cm wykonany specjalnie przez inżynierów Aero Telemetry.
Jak opowiadają inżynierowie, zaprojektowanie podwozia, które wymagało od dwóch inżynierów i czterech operatorów 4 tygodni pracy po 18 godzin na dobę, było najważniejszym elementem projektu. Gdyby coś nie wypaliło, samoloty rozbiłyby się przy lądowaniu i prace nad filmem opóźniłyby się o wiele miesięcy. – Musieliśmy zaprojektować podwozie do twardych lądowań i ciężkich samolotów – mówi Fleck. – Gdyby zawiodło, mogłoby zatrzymać całą produkcję.
„Nietypowość” powoduje problemy z napędem
Ponieważ cały projekt istniał gdzieś pomiędzy światem komercyjnych i hobbystycznych samolotów, konieczne było również opracowanie własnych systemów napędowych, włączając w to silniki napędowe, silniki elektryczne i przekładnie.
Na przykład w modelu H-1 wykorzystano dwusuwowy silnik benzynowy o pojemności 360 centymetrów sześciennych z dwoma cylindrami, w których średnice powiększono w celu zapewnienia większej mocy. Inżynierowie Aero Telemetry zaprojektowali również specjalny system wydechowy oraz skrzynię biegów, aby jeszcze bardziej zwiększyć moc.
Jednak największym odstępstwem Boka od konwencjonalnych rozwiązań stosowanych w konstrukcji zdalnie sterowanych modeli było wykorzystanie silników elektrycznych do napędzania mającego rozpiętość około 8 metrów i ważącego około 170 kilogramów Herculesa czy też Spruce Goose. Współpracując z Hofeldtem, który zajmuje się hobbystycznie przerabianiem modeli benzynowych na elektryczne, firma opracowała specjalny system, zasilający – mające około 40 centymetrów średnicy – śmigła modelu.
W efekcie inżynierowe z Aero Telemetry wykorzystali osiem małych bezszczotkowych silników elektrycznych na prąd stały, z których każdy zasilany był małym akumulatorem zawierającym 20 niklowo-wodorkowych ogniw, co zapewniało odpowiednią moc do uniesienia drewnianego modelu z wody w Long Beach Harbor, gdzie sfilmowano dziewiczy lot samolotu.
– W zatoce było ponad 300 ludzi w kostiumach, którzy na barkach oglądali start modelu – wspomina Hofeldt. – To był niesamowity widok.
Równie istotne okazało się wykorzystanie przez firmę telemetrii do sterowania samolotami. Od początku producenci „Awiatora” zażądali zdalnie sterowanych modeli, które miały latać nad terenem pełnym aktorów i osób personelu. Poważne problemy ze sterowaniem, szczególnie w przypadku modeli ważących od 200 do 350 kilogramów, mogłyby mieć fatalne skutki dla obserwatorów. – To byłoby jak pocisk cruise – mówi Bok.
Do sterowania modelami Bok wybrał wojskowe nadajniki i odbiorniki wspomagane własnoręcznie zaprojektowanymi sekcjami RF działającymi w typowo wojskowych częstotliwościach (1,4 GHz). Użyto wyższych częstotliwości, gdyż są one bardziej odporne na zakłócenia elektromagnetyczne.
Jak twierdzi Bok, samoloty z samodzielnie skonstruowanymi sterownikami przeszły najśmielsze oczekiwania. XF-11 wykonał swój pierwszy lot 21 listopada 2003 r., a w dwa dni później odbył się dziewiczy lot ciężkiej Spruce Goose w Long Beach Harbor.
– Model nie rozbił się i nie wystąpiła nawet najdrobniejsza usterka – mówi Bok. – Nawet na ułamek sekundy nie utraciliśmy kontroli nad samolotami.
Co więcej, zbudowany przez Aero Telemetry model H-1 odbył swój najważniejszy lot nad Pustynią Kalifornijską 4 listopada 2003 r., zaledwie trzy miesiące po podpisaniu kontaktu z producentami filmu. Sceny latającego modelu Boka odegrały w filmie kluczową rolę, razem z komputerowymi modelami (tak zwanymi modelami CG) i modelami statycznymi (wykorzystanymi w zdjęciach na ziemi).
Ostatecznie model H-1B Boka powtórzył rekord pierwowzoru, lecąc z szybkością około 250 kilometrów na godzinę, co jest najlepszym osiągnięciem dla modelu skali 1:2 (z pilotem lub bezpilotowym), jaki kiedykolwiek został zbudowany.
– Zdalnie sterowany model był istotnym elementem sukcesu powietrznej sekwencji w filmie – mówi producent „Awiatora” Chris Brigham. W filmie wykorzystano również ujęcia modeli XF-11 i Herculesa obok modeli komputerowych.
Bok uważa, że jego modele będą miały ogromny wpływ na Hollywood, które w ostatnich pięciu latach zwróciło się w stronę grafiki komputerowej. Jak mówi, jego firma prowadzi obecnie negocjacje ze Stevenem Spielbergiem i Clintem Eastwoodem, dotyczące zbudowania modeli samolotów dla filmu „Flags of Our Fathers” („Flagi naszych ojców”). – Jest to przełomowe dokonanie. Hollywood nigdy dotąd nie korzystało z tak dużych modeli – konkluduje Bok. – Na wiele lat zmieni to sposób, w jaki będą tworzone tego typu efekty specjalne.
