Бойцовые сегодня и завтра

Воздушный бой… Популярность этого класса была и будет неизменной. Пускай кое-какие сообщат, что сейчас заниматься боем не так уж «респектабельно» — всю землю переходит на радиоуправляемые аппараты, и за ними будущее моделизма. Но достаточно отыскать в памяти хотя бы, какое количество участников собирается на соревнованиях всех рангов по свободнолетающим!

Не меньшую значимость имеет и класс F2D (воздушный бой). Его «актив» — общедоступность по технике, зрелищность выступлений, высокая степень спортивности. Первое уровень качества разрешает культивировать класс F2D фактически везде, независимо от обеспеченности материалами.

А ведь, к сожалению, этот фактор обычно определяет возможность существования того либо другого авиакружка.
Помимо этого, как раз через школу воздушного боя в авиамодельный спорт пришли многие и многие спортсмены. Кто-то так и остался приверженцем поединков в воздухе над кордодромом, кого-то позднее привлекли иные классы.

Но и по сей день специфика развития авиамоделизма у нас такова, что для мальчишек путь в данный занимательный вид технического спорта начинается как раз с «бойцовой».

Перечисляя преимущества класса, необходимо упомянуть еще одно — необычайное разнообразие спортивной техники, характерное только для F2D. Тут нет унылой типизации аппаратов, видящейся во всех других видах спортивных моделей.

Любой может выбрать схему, исходя из-за доступности материалов и техвозможностей, а поиски оптимальной схемы кажутся неограниченными.

Действительно, подобное разнообразие вариантов скрывает в себе и определенную опасность. Так и думается, что отсутствие канонов проектирования «бойцовой» и быстроменяющаяся техническая мода в классе F2D разрешают создавать модели какие конкретно желаешь и как желаешь.

Только бы мотор был полегче да замечательнее, а аппарат — полегче (тогда и маневренность покажется) да плюс прочность и простота изготовления — вот и все «секреты».

Но подобные утверждения вероятнее — свидетельство технической безграмотности. А настоящие тайны полета кроме того таких снаружи несложных моделей скрыты значительно глубже.

Да, возможно создать микродвигатель рабочим количеством 2,5 см3 в полной мере удовлетворительной мощности и массой около 40 г (пример уже существует!), спроектировать и выстроить бойцовую легче 100 г (такая также имеется, причем не требует через чур аккуратного обращения и не рассыпается на высоких скоростях!). И однако взять неманевренный аппарат!

Возможно, борясь за уменьшение радиуса маневра, сдвигать центровку назад, ставить рули существенно увеличенной углов и площади отклонения — а в следствии иметь ненадежную в полете, неустойчивую и… неманевренную модель! Наряду с этим отсутствие знаний по некоторым фундаментальным законам полета обычно ведет к появлению совсем своеобразных легенд и неожиданных «понятий», на базе которых, кстати, строятся и подавляющее число публикаций в зарубежных изданиях.

Так отчего же в действительности кордовые истребители получаются лучше либо хуже, из-за чего не всегда летают так, как хотелось бы? На эти вопросы мы и желаем ответить сейчас, наряду с этим в первый раз в практике проектирования бойцовых опираясь не только на словесные утверждения, но и на четкие однозначные формулы классической механики и аэродинамики.

Рекомендуем пристально прочесть статью и спортсменам, выступающим в классе пилотажных (F2В).

Неспециализированные законы полета, устойчивости и управляемости делают два снаружи разных типа моделей родными по проблемам проектирования. Итак…

Чтобы разговор был максимально конкретен, разглядим сначала пара настоящих моделей.

Четко выяснив, в чем преимущества и недочёты этих достаточно обычных автомобилей, удастся делать выводы о целых школах проектирования аппаратов класса F2D.

Совсем сравнительно не так давно при всей многочисленности схем бойцовые делились на три вида: легкие цельнобальзовые, тяжелые цельнопенопластовые и смешанной конструкции, занимающие среднее место среди первых двух по прочности и массе («живучести»).

Но сейчас цельнобальзовые «вышли из моды», видятся все реже, и лучшие модели делятся только на два вида — цельнопенопластовые и наборные. Такие представлены на картинках 2 и 3. А на первом — наборная безбальзовая бойцовая, созданная по «мотивам» техники ведущих советских спортсменов.

Нужно подчернуть, что выбор образцов, приведенных в статье, имел целью не столько познакомить со «сверхзнаменитостями», какое количество дать представление о типах разработок и в один момент проинформировать о некоторых интересных решениях и полезных мелочах отдельных узлов.

Безбальзозая бойцовая спроектирована уфимцем И. Сахаровым.

С позиций технологии и конструкции узлов изюминок не имеет, изготавливается с применением материалов, клеёв и инструментов (К-153 и ПВА), прекрасно известных моделистам-«бойцам».

В подвеске руля высоты в качестве трубок-шарниров применены иглы от шприцев O 2,5X0,25 мм. Центральная неподвижная часть шарнира приматывается нитками с клеем к готовому узлу задней кромки, что в один момент увеличивает надежность самого узла.

В модели нет фанерных элементов.

Креме сосновых полок и кромок лонжерона (сечение последних значительно уменьшается к финишам крыла до 3X5 мм), остальные подробности — из липы. Трубки-грибки для крепления моторамы вытачиваются из сплава АМГ, имеют по оси отверстие с резьбой М3, а снаружи O 4,5 мм. Узлы проводки корд внешнего управления выгнуты из проволоки ОВС O 1,5 мм, обмотаны нитками и заклеены на обеих законцовках. Это разрешает при разрушении левой консоли перебросить корды на правую и продолжить бой на той же модели.

Рис. 1. Модель для воздушного боя безбальзовой конструкции:
1 — подмоторный грибок, 2 — силовая часть (липа 8 мм), 3 — полка лонжерона (сосна 3X8 мм), 4 — дополнительный лонжерон (липа 3Х15 мм), 5 — ось качалки, 6 — полка нервюры (сосна 3X8 мм), 7 — тяга (проволока АМГ O 3,5 мм), 8 — бобышка (липа 8 мм), 9 — кабанчик (полистирол), 10 — полупетля (жесть 0,3 мм), 11 — ось руля (проволока ОВС O 2 мм), 12 — задняя кромка (сосна 4X5 мм), 13 — косынка силового узла (липа 4X14 мм), 14 — обвязка стыка кромки, шарнирной трубки и косынки нитками с клеем, 15 — качалка (текстолит 2 мм), 16 — носики (липа), 17 — передняя кромка (сосна).

Нервюры облегчены, толщина профиля в центре крыла 35 мм, на финишах — 30 мм. Лобик вырезан из строительного шарикового пенопласта, обтяжка — лавсановая пленка на клее БФ-2. Модель снабжается двигателем ЦСТКАМ-2,5 К, ее масса без горючего 430 г.

Модель, выполненная с бальзой, как и следующая, цельнопенопластовая, создана спортсменами из Дании, и обе смогут принимать во внимание обычными представителями двух главных школ конструирования современных бойцовых.

Бальзовый комплект в данном аппарате сочетается с пенопластовым лобиком крыла. В следствии образуется достаточно живучая машина относительно малой массы. Чертежи дают достаточную для постройки данные, исходя из этого возможно остановиться только на отдельных узлах.

Рис. 2. Модель, выполненная с применением бальзы:
1 — дополнительный лонжерон (бальза 6X34 мм плотностью 15 г/см3), 2 — центральная силовая пластина нервюры (бальза 6X25 мм плотностью 0,15 г/см3), 3 — силовые косынки (фанера 1 мм), 4 — распорная трубка, 5 — ось качалки (проволока ОВС O 2 мм), 6 — полки лонжерона (сосна 3X6 мм), 7 — переходник (бальза 8 мм), 8 — стойки (бальза 6 мм плотная), 9 — накладка (бальза 6 мм), 10 — косынка (бальза 5 мм), 11 — тяги руля (проволока рояльная O 1 мм), 12 — задняя кромка (бальза 5X18 мм), 13 — кабанчик (капрон), 14 — подкладка (фанера 0,4 мм), 15 — руль высоты (бальза 3 мм легкая), 16 — стена лонжерона (бальза 3 мм, слои вертикально).

Лобик вырезается из пенопласта плотностью 0,02 г/см3. Крыло на всем размахе имеет профиль NACA 630010, не считая законцовок. Весьма интересно решены нервюры, что экономит материал, снижает массу модели и разрешает сделать эти подробности более твёрдыми если сравнивать с простыми «листовыми» (в данном варианте любая полудужка нервюры режется из бальзы толщиной 6 мм с такой же высотой сечения).

Модель обтягивается низкотемпературной (из-за малой термостойкости пенопласта) пленкой толщиной 23 мкм, под нее укладывается свернутая большими петлями корда. Этот прием — скорее психотерапевтический. Корда, само собой разумеется, не предохранит пленку от разрыва при столкновении моделей в воздухе, но точно остановит либо уничтожит воздушный винт модели соперника, по окончании чего тому еще потребуется время на снятие намотанной на вал двигателя проволоки.

Так пилот-соперник оказывается скован опасением утратить очки за нахождение модели на земле по окончании столкновения бойцовок.

Бойцовая с цельнопенопластовым крылом имеет подобную профилировку, что при меньших хордах дает толщину в центре около 35 мм против 40 мм у прошлой автомобили. Поверхности пенопластовых подробностей обтягиваются бумагой удельной массой 25 г/м2 и после этого покрываются лаком, устойчивым к действию компонентов топливной смеси.

К преимуществам аналогичной схемы нужно отнести и неповторимую живучесть, не смотря на то, что такие аппараты пара проигрывают вторым по массе. На предлагаемой вниманию модели маленького понижения массы достигают за счет вырезки канала в залонжеронной части консоли. Лобик для увеличения прочности оставляется монолитным.

Уникально — посредством двух проволочных петель — ось качалки монтируется на сквозной сосновой балке центральной нервюры. Но нужно отметить: крепления узла на простом фанерном «языке» либо П-образном кронштейне, охватывающембалку, фактически равноценны по надежности, но значительно несложнее в исполнении.

Рис. 3. Модель с цельнопенопластовым крылом:

1 — подмоторная распорка (липа 13 мм), 2 — распорка (бальза 13 мм плотная), 3 — силовая косынка (фанера 1 мм), 4 — «стержень» нервюры (сосна 3X13 мм), 5 — полунервюра (бальза 6 мм легкая), 6 — полки лонжерона (сосна 3X6 мм), 7 — тяги руля (проволока рояльная O 1 мм), 8 — накладка оперения (фанера 0,4 мм), 9 — руль высоты (бальза 3 мм легкая), 10 — подкладка кабанчика (фанера 0,4 мм), 11 — половины стабилизатора (бальза 3 мм легкая), 12 — качалка (спецфанера 3 мм), 13 — кронштейн оси качалка (рояльная проволока O 0,8 мм, стык паять в подробности 16), 14 — передний дополнительный лонжерон (бальза 6 мм плотная), 15 — уголок (бальза плотная, во всю высоту подмоторной части), 16 — трубка ось (медь), 17 — предохранительный трос.

Обе модели спортсменов из Дании оборудованы «полумягкой» проводкой привода руля высоты: качалку с кабанчиками руля соединяют две тяги из металлической проволоки O 1 мм.

Так удается избавить элементы управления от работы на сжатие, при которой высока возможность утраты устойчивости элемента (тяги) либо начала резонансных колебаний под действием вибраций и нагрузок от двигателя.

В прошедший раз мы познакомились с главными типами бойцовых моделей. А сейчас постараемся разобраться, в чем же содержится суть проектирования таких аппаратов, и с данной точки зрения оценить предложенные вашему вниманию разработки.

В первую очередь — о дорогах успехи сверхманевренности. Подавляющее число спортсменов уверен в том, что стоит только обеспечить хорошую профилировку крыла, малую нагрузку на несущие поверхности и снабдить модель действенным оперением, как поставленная цель будет достигнута. Да, со значимостью приведенных факторов возможно дать согласие (в случае если наряду с этим принять множество разных поправок!

Но об этом — чуть позднее). Но на таком фоне первостепенное значение получает еще один фактор, четвертый. Упоминания о нем уже виделись в литературе по моделизму, но носили очень неубедительный темперамент, были отрывочны и бездоказательны, а более конкретные разглядывали через чур далекие от практики примеры.

О чем же отправится обращение? О моменте инерции довольно поперечной оси модели.

Иногда это понятие видится в лексиконе спортсменов, но, если судить по настоящим конструкциям, ни мельчайшей степени конкретизации оно не достигло. Постараемся сейчас связать воедино практику и теорию, тем более что каких-то сложных математических выкладок и экзотических физических законов для этого не потребуется. Достаточно знаний на уровне пятого класса школы!

Сразу же начнем с конкретного примера. Заберём очень хорошую «бойцовку» и попытаемся ее «прокачать», дабы отыскать интересующую величину момента инерции. Подобная операция есть рядовой в ходе изучения в лабораториях аэродинамики.

Бойцовая подвешивается или на булавках, воткнутых в финиши стабилизатора, или напрямую за руль высоты, в случае если петли его навески легки на поворот и имеется возможность отсоединить тягу руля от кабанчика.

После этого носик модели мало отводится в сторону и отпускается. Амплитуда колебаний подвешенной бойцовой в обязательном порядке должна быть ограничена несколькими миллиметрами, в противном случае на результате опробований скажутся поправки, которые связаны с воздушным сопротивлением, демпфирующим качание крыла. «Прокачку» повторяют пара раз, замеряя по секундомеру время пяти либо десяти четно читающихся колебаний. Результаты замеровосредняются, и выводится время одного колебания.

Остается совершенно верно замерить расстояние от точки подвеса до центра тяжести модели и взвесить ее. На базе этих данных по окончании их подстановки в расчетную формулу (она приведена на рисунке 4) находим искомое значение. Сразу же напомним, что в отличие от расчетов, аналогичных аэродинамическим выкладкам, мы оперируем правильными и точными значениями физических размеров и приобретаем правильные точные размеры, «придраться» к каким нереально.

Рис. 4. Схема «прокачки» всецело укомплектованной модели воздушного боя и способ расчета момента инерции.

Итак, по окончании «прокачки» конкретной бойцовой (которая, кстати, создавалась уже со знанием новых закономерностей) выбран момент инерции, равный примерно 3*10-3кг*м2. Большое количество это либо мало?

Давайте прикинем.

Предположим, радиус маневра отечественной модели равен 1 м при скорости полета 180 км/ч, выполняется полупетля. В принципе, условия расчета не критичны, ответствен движение расчета, и вы имеете возможность проверить его на вторых данных. У нас же при условии постоянного углового ускорения (в других вариантах ускорение окажется еще выше) и времени на исполнение всего маневра порядка 0,032 с получается, что угловое ускорение равняется приблизительно 6000 рад/с.

Зная ускорение инерции и момент аппарата, несложнее несложного выяснить требуемый момент вращения. В нашем случае он равен 18 Н*м, либо приблизительно 1,8 кгс*м.

Рис. 5. Главные параметры вращения модели при исполнении полупетли.

Сейчас дело за прикидкой величины момента располагаемого.

Перемножением скоростного напора воздуха (не учитывая струи от торможения потока и воздушного винта в районе крыла для стандартных атмосферных условий скоростной напор в зоне руля принимаем равным qр=q?=0,06V2 м/с) на площадь руля (м2) и коэффициент подъемной силы, в настоящих условиях не превышающий 1, находим силу на руле. А так как плечо действия данной силы до центра тяжести аппарата уже известно, приобретаем — Mвр. распол.=0,06*502*0,01*1*0,3=0,45 кгс*м.

Располагаемая величина в четыре раза меньше требуемой!!!

Само собой разумеется, всецело доверяться теоретическому расчету аэродинамики не нужно. Но кроме того в самом лучшем случае с учетом обдува руля скоростной струей от воздушного винта соотношение моментов изменится максимум вдвое, и Mвр. распол.составит только половину М треб.

Единственная возможность обеспечить нужную маневренность бойцовой толькопо моменту инерции (пока не будем кроме того вспоминать, что имеется множество факторов, дополнительно тормозящих вращение аппарата) — это снизить ее инерционность!

Вот мы и добрались до главного. Остается отыскать пути понижения момента инерции.

Дабы было несложнее разобраться в этом вопросе, посмотрим, из чего складывается момент инерции предложенной модели. Итак: на двигатель с воздушным винтом и креплением приходится 0,6 кг*м2 (для отдельных элементов искомую величину несложно отыскать по формуле I=m*R2, где m — масса элемента, кг; R, как и в других случаях, — расстояние от центра тяжести элемента до центра тяжести всецело укомплектованной модели, м), на каркас крыла — 0,9 кг*м2, а руль высоты массой всего лишь 10 г дает… также 0,9 кг*м2!

Делается светло — серьёзна не масса подробности, а сочетание плеча и массы до центра тяжести, причем плечо играется первостепенную роль (сравните величины для руля и двигателя высоты), а требуемого понижения момента инерции удастся добиться лишь за счет резкого облегчения удаленных от центра уменьшения модели плеча и тяжести элементов для деталей и тяжёлых узлов. Заодно напомним, что так мы воздействуем только на потенциальную возможность бойцовой выполнять маневры с малым радиусом виража, никоим образом не вмешиваясь в другие характеристики (устойчивость, ветрозащищенность и другие).

При всех расчетах положение проектного центра тяжести остается прошлым и определяется лишь мыслями устойчивости по углу атаки.

Рис. 6. Конструкция цельнососнового стабилизатора 50×250 мм массой до 6 г:

1, 6 — кромки (сосна сечением 2,5X2,5 мм), 2 — промежуточные распорки-нервюры (сосна сечением 1,5X2,5 мм), 3 — носики для монтажа фанерного кабанчика (липа толщиной 1,5 мм), 4 — обшивка, придающая стабилизатору ромбовидный профиль (лавсан толщиной 15—20 мкм), 5 — хвостик центральной нервюры (липа толщиной 1,5 мм), 7 — стена лонжерона (сосна сечением 0,8X2,5 мм), 8 — полки лонжерона (сосна сечением 2X2 мм), 9 — законцовка (сосна сечением 2,5Х4 мм). Каркас стабилизатора собирается на плоской доске-стапеле на пластифицированной эпоксидной смоле, элементы и полки лонжерона центральной нервюры монтируются по окончании съема со стапеля.

Пролет кромок между распорками не более 40 мм.

Рис. 7. Модифицированное крепление двигателя на лонжеронной части современного крыла.
Употребляются два уголка со стенками толщиной 1,5 мм, привертываемые к задней крышке картера. Через них проводится винт М3. Третья точка фиксации двигателя — уголковый кронштейн, привертываемый к головке цилиндра.

Рис. 8. Вариант модели с уменьшенным моментом инерции:
1 — косынка стыка кромки и законцовки, 2 — передняя кромка-лонжерон, 3 — нервюра, 4 — силовая подмоторная косынка, 5 — руль высоты, 6 — силовые полунервюры-балки, 7 — задняя кромка, 8 — качалка, 9 — законцовка.

С позиций инерционности имеет суть поделить модели на три «территории» — каркас, двигатель, хвостовая часть с рулем высоты — и по отдельности разобраться с каждой.

Возможностей облегчения двигателя при простых приемах конструирования не так уж большое количество. Исходя из этого до тех пор пока примем, что путь — большое вдвижение двигателя в крыло при желательном облегчении носовой части мотора с воздушным винтом.

Укорочение носа и вала, облегчение опорной шайбы и кока отправятся только на пользу маневренности.

Само собой разумеется, работа над системой и двигателем его монтажа на модели обязана проводиться лишь в связи с облегчением хвостовой части модели. Особенное внимание необходимо выделить рулю высоты.

Как узнается, кроме того хорошие бальзовые рули тяжеловаты, в особенности с учетом необходимости покрытия рыхлой древесины лакокрасочными материалами и тканями. Большое количество возможностей таит и современная совокупность подвески рулей, включающая много увесистых железных элементов. Единственно допустимым вариантом кабанчика руля думается фанерный, все другие, впредь до пластиковых, проигрышны.

По каркасу возможно сообщить только, что тут большое количество неточностей при конструировании не сделаешь.

Но увидим, что кроме того на первый взгляд видны преимущества цельнопенопластовых аппаратов, где масса «каркаса» как бы размазана по хорде в отличие от наборных, каковые имеют сосредоточения весов в невыходных территориях — по началу и концу крыла.

Сейчас, вооружившись знаниями по моменту инерции той либо другой модели, вы сможете и сами разобраться в преимуществах схем предложенных бойцовой. Само собой разумеется, имеется еще много факторов, воздействующих на летные особенности моделей воздушного боя.

Но каждые способы модифицирования будут тщетны не учитывая законов инерционности вращения. Кстати, сейчас кроме того по внешнему виду аппарата вы сможете делать выводы о его потенциальных данных в полной мере четно. Очень сильно вдвинут в кромку двигатель, к тому же и центровка достаточно передняя, значит, модель в состоянии скоро развернуться! Кое-какие делают выводы о маневренности бойцовой по размерам руля высоты…

И напрасно. Дело в том, что громадные рули, в большинстве случаев, через чур тяжелы и увеличивают момент инерции так, что становятся вредны. Наряду с этим вмешивается еще один фактор — вопрос обеспечения упрочнений в совокупности управления, по большому счету достаточных для поворота громадных рулевых плоскостей на требуемый угол! Но это — разговор отдельный, не смотря на то, что и не меньше серьёзный, чем о понятии инерционности по вращению.

Пока же возможно заявить, что на данный момент при данных соотношениях элементов управления рули на моделях ведущих спортсменов близки к верхней допустимой границе.

А. ДАРЬИН, инженер

Случайные записи:

• Модель подводной лодки с резиномотором
• Надежная таймерная

Гуф — Сегодня — Завтра

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Школьный микропаритель для завтра

  Как вы думаете, возможно ли создать хорошую чемпионатную модель планера класса А1 без бальзы? Чуть ли… Принято вычислять, что отсутствие на планере…

• Схематичка для… завтра

  У многих моделистов отношение к схематическим планерам и резиномоторным, мягко говоря, снисходительное: «три палки да кусок папиросной бумаги — и еще по…

• Вступление в мир кордовых

  Существует пара школ обучения моделиста-кордовика. Но все они вычислены на условия, в то время, когда новичок приходит в специальный кружок моделизма и в…

• Гоночное «крыло»

  Просматривая модельные издания за последние несколько лет, вы точно обратили внимание на резкое трансформацию вида кордовых гоночных авиамоделей. У них…