Пилотажная модель для начинающих

Что такое учебная летающая модель? Мы все привыкли к тому, что это аппарат, годный разве лишь для приобретения начальных навыков её пилотирования. Как правило учебная модель строится фактически без требований к её лётным особенностям.

Основное — обеспечить большую простоту изготовления. Со временем, в то время, когда спортсмен примется за проектирование следующей модели, с которой он начнёт выступать на соревнованиях, будет привлечена к расчётам и аэродинамика, и сопромат, и материаловедение. А на первых порах — чего мучиться, стоит ли…

И появляются на свет полулетающие «коряги».

Да, несомненно, первый опыт кроме того на таких моделях купить возможно, и строятся они вправду скоро. Но… необходимы ли такие модели? Судите сами. Навыки куплены, выработан некий автоматизм в разных обстановках управления поведением в неспециализированном-то нелетучего аппарата. И затем спортсмен переходит на современную технику, требовательную и весьма строгую в управлении, в большинстве случаев, создаваемую по лучшим мировым примерам.

Вот тут-то и выясняется, что целый опыт, накопленный на тренировках, ненужен. Отличие в поведении «учебки» и спортивного «боеприпаса» так громадна, что кроме того в случае если последний и остаётся целым по окончании первого полёта, сил и времени на его освоение уходит не меньше, чем на тренировки и постройку с первой моделью.

Так не лучше ли израсходовать это время на грамотное проектирование учебной модели, приблизив её лётные особенности к эталонам авиамодельной техники, сохранив, само собой разумеется, простоту изготовления?

Итак, попытаемся создать такую модель. В первую очередь, определим главные требования к совершенной конструкции: сборки и максимальная упрощённость постройки и высокая ремонтоспособность. Обратите внимание — тут не упоминается о запасе прочности конструкции. А многие начинающие моделисты как раз ей отводят решающую роль и… совершают основную неточность!

Попытки усиления отдельных деталей и узлов неизбежно приводят к утяжелению аппарата. Его характеристики ухудшаются, заметно возрастает минимальная скорость полёта. И, как следствие — авария при неумелых действиях пилота.

В ряде же случаев рвение повысить прочность ведет к тому, что с перетяжелённой моделью неимеетвозможности совладать кроме того маститый пилотажник.

Радиоуправляемая пилотажная модель мотопланёра:

1 — носовая часть фюзеляжа: 2 — подкос; 3 — балки фюзеляжа; 4 — киль; 5 — руль поворота; 6 — руль высоты; 7 — стабилизатор; 8 — растяжка хвостовой части; 9 — закрылок; 10 крыло; 11 — «ухо»; 12 — элерон

Так вот, в совершенстве, как и в громадной авиации, прочность всех деталей и узлов должна быть минимальной, другими словами таковой, дабы модель только не разрушалась в полёте. Лишь тогда лётные особенности разрешат пройти обучение пилотированию скоро и без поломок аппарата, не превращая управление в мучительную борьбу с непослушной моделью. Отметим серьёзный закон: прочность всей модели постоянно определяется прочностью одного-единственного элемента — самого не сильный!

Усиливать отдельные узлы бессмысленно, конструкция должна быть равнопрочной.

Сейчас о требованиях к лётным особенностям:

— минимальная скорость устойчивого полёта, снабжающая время на принятие верного ответа, нужна при полном отсутствии автоматизма у неопытного «пилота». Прекрасно бы варьировать полётную скорость в широчайших пределах, тогда обучение потом удастся продолжить впредь до перехода на современную спортивную технику;

— высокая хорошая управляемость и устойчивость аппарата. Чувствительность управления в совершенстве может и обязана регулироваться. Не считая широкого диапазона скоростей, нужно иметь возможность большого трансформации несущих особенностей, превращающих модель или в хороший планёр-паритель, или в пилотажный микросамолёт;

— повышенная энерговооружённость учебной модели, выручающая последнюю при выходе в неожиданные для начинающего пилота положения вблизи почвы;

— должны быть хорошими и эксплуатационные качества: учебный «универсал» обязан взлетать с рук.

Возможно, покажется, что требований через чур много, через чур они противоречивы. Немыслимо сделать такую учебную модель… А всё-таки, давайте попытаемся!

Выбор главной схемы

В соответствии с первым условием лётных особенностей выбираем тип модели — планёр. Правильнее, мотопланёр, причём с замечательным двигателем, имеющим управление «газом», что обеспечит высокую энерговооружённость модели, в случае если её масса не будет через чур большой, и простые условия взлёта.

Сейчас о массе аппарата. Дело в том, что она не только тесно связана с минимальной удовлетворительной прочностью, но и с выбором главных размеров учебной модели. Приняв удельную нагрузку на несущие поверхности равной 25 г/дм2, соответствующей нагрузке весьма хороших парителей, и выбрав двигатель, мы сможем отыскать суммарную площадь плоскостей.

Мотор обязан прекрасно запускаться в произвольных (кроме того зимних) условиях и снабжать несложную эксплуатацию всей мотоустановки. самый подходящий микродвигатель — КМД-2,5 в серийном компрессионном варианте с управлением оборотами. С мотопланёром, снабжённым этим двигателем, возможно тренироваться круглый год, мощность его в полной мере достаточна для маленькой, кроме того пилотажной модели, он имеет большой ресурс и устойчиво держит режим в широком диапазоне оборотов.

Масса мотоустановки в комплексе с топливной совокупностью должна быть не более 200 г. Всё ещё применяемая моделистами четырёхканальная пропорциональная бортовая часть отечественной аппаратуры радиоуправления «Супранар-83» имеет массу около 650 г, что даёт суммарную массу оборудования вместе с тягами, монтажными панелями и узлами крепления 900 — 950 г.

какое количество же граммов отвести на конструкцию самого планёра?

Посмотрим, что окажется, в случае если принять в предварительном расчёте кажущуюся фантастической цифру — 500 г. Столько весят чемпионатные свободнолетающие парители намного меньших размеров, летающие наряду с этим лишь с «пешеходными» скоростями. У нас же суммарная площадь несущих поверхностей, полученная по окончании определения неспециализированной массы модели, выясняется раза в полтора больше — около 55 дм2.

Выбор параметров элементов

Постараемся «уложить» конструкцию в совсем необыкновенные рамки массы. Внезапно да окажется! Начнём с крыла.

Как раз его масса вносит важнейшую часть в общую сумму.

Исходя из того, что перед нами не стоят задачи создания рекордного аппарата, а условия хорошего парения мы снабжаем малой удельной нагрузкой на несущую поверхность, возможно не гнаться за очень высоким значением удлинения. Его разумная величина послужит не только на пользу понижению массы крыла, но и сохранит сверхкритическими числа Рейнольдса для средних хорд консолей.

Возможно легко подобрать простой по выполнению профиль, всецело удовлетворяющий по своим качествам кроме того на минимальных скоростях полёта. Что же касается жёсткости и прочности крыла, определяющих и его массу, то эти размеры находятся в обратноквадратичной зависимости от удлинения при плоскостях однообразной профилировки. Уменьшив его вдвое, мы при грамотном проектировании сможем уменьшить крыло в четыре раза!

А как быть с сужением? Заманчиво, само собой разумеется, прорисовать прямые плоскости — они кажутся намного проще в изготовлении из-за однообразных очертаний всех нервюр. Но на деле трапециевидное крыло ненамного сложнее прямого.

Но увеличение прочности широких корневых частей и уменьшение в них напряжений изгиба разрешают дополнительно снизить массу несущих плоскостей на 15-20 процентов если сравнивать с прямыми.

Очень технологичным, превосходно зарекомендовавшим себя на тысячах моделей, нетребовательным к выдерживанию очертаний и достаточно «толстым» есть хороший профиль Clark-Y. Его относительная толщина около 12 процентов.

Как показывают сравнительные поляры множества профилей, на маленьких числах Рейнольдса Clark-Y фактически ни в чём не уступает актуальнейшим «эпплеровским», на более высоких скоростях выигрыш при применении последних не столь велик, дабы преобладать над технологическими особенностями реализации хорошего. Да и, в большинстве случаев, преимущество в аэродинамике отражается у профилей серии Е только на участке поляры. Перед нами же стоит задача проектирования не однорежимного парителя, а микросамолёта-универсала.

Аэродинамическое ответ крыла завершит введение механизации по всей задней кромке, снабжающее возможность превращения парителя в пилотажный (!) аппарат, и задание угла поперечного «V» для увеличения устойчивости модели. К конструкции же плоскостей возвратимся при беседе о постройке учебной модели.

С позиций аэродинамики, фюзеляж является элементом , только соединяющий крыло со стабилизатором. Предположив, что фюзеляж отечественного аппарата значительного влияния на эти характеристики не окажет благодаря малого поперечного сечения, будем искать только его конструктивное ответ. То же относится и к хвостовому оперению. Тут лишь нужно учесть нагрузки, передаваемые от киля и стабилизатора на фюзеляж.

В случае если удастся избавиться от крутящего момента, то возможно будет его уменьшить — к примеру, сделать киль из двух вертикальных поверхностей, размещённых по площади симметрично как над стабилизатором, установленным по оси балки фюзеляжа, так и под ним.

Описание модели

Сперва кратко о том, как рассчитывались элементы мотопланёра на прочность. Само собой разумеется, всецело излагать методики на страницах издания легко немыслимо из-за громадного количества материала. Целесообразно только упомянуть условия, принятые при расчётах.

Это: большая скорость полёта 120 км/ч (!) и минимальная величина радиуса трансформации траектории полёта, соответствующая 8-кратной перегрузке, равная 15 м! Условия очень твёрдые, такие свойственны скорее не для мотопланёра, а для хорошего пилотажного микросамолёта. Но так как мы проектируем универсальную учебную модель, талантливую летать и как «акробат», и как паритель.

Начнём описание с самый ответственного элемента — крыла. Большое удлинение, снабжающее высокое значение качества и маленькую скорость понижения модели в варианте парителя, кроме того при громадном сужении консолей обусловливает появление больших изгибающих моментов в корневых сечениях на повышенных скоростях полёта. При данных условиях хорошее сочетание прочности на жёсткости и изгиб на кручение имело возможность бы дать ответ с твёрдой несущей обшивкой.

Но масса аналогичных консолей была бы чрезмерно большой, и нам не удалось бы уложиться в отведённые границы массы.

Ответ даёт опыт конструирования лёгких свободнолетающих авиамоделей. Твёрдые рамки правил «обучили» спортсменов создавать предельно облегчённые крылья жёсткости и достаточной прочности. Комплект консолей, подобный тому, какой употребляется на планёрах и резиномоторных моделях, применим и мы.

Двух-полочный лонжерон со стенкой разрешит крылу выдержать большие нагрузки при самых резких эволюциях, жёсткость на кручение придаст последовательность диагональных нервюр либо распорок в корневых частях консолей. Сечения полок лонжерона переменные, соответствующие местным изгибающим моментам в разных сечениях несущих плоскостей.

Важный вопрос, появляющийся при прорисовке любой новой модели, — о необходимости введения центрального разъёма крыла. В большинстве случаев, ответ с разъёмом используется при больших размерах аппарата, оно облегчает изготовление и транспортировку элементов крыльев. Но утяжеление, которое связано с разделением несущих плоскостей по самый нагруженному участку, очень громадно, не говоря уже об соединительных штырях и узлах стыка либо пластинах-багинетах.

Разъёмное по центру крыло сложнее в изготовлении и сборке, не так и совершенную симметричность установки консолей относительно фюзеляжа. Стыковочный узел снижает надёжность модели в целом — много аварий учебных аппаратов позвано разрушением стыковочных элементов крыла и фюзеляжа, расстыковкой не хватает совершенно верно выполненного узла или его деформацией, приведшей к смещению плоскостей.

Конструкция крыла:

1 — центральная накладка; 2 — балка; 3 — окантовка закрылка; 4 — заполнитель закрылка; 5 стена задней кромки; 6 — задняя кромка; 7 — нервюра; 8 — косая нервюра; 9 — лонжерон; 10 — законцовка закрылка; 11 нервюры стыка; 12 — направляющая штыря; 13 — законцовка крыла; 14 — носок; 15 — накладка; 16 — стена передней кромки; 17 — кромка

Конструкция стабилизатора:

1 — законцовка; 2 — законцовка руля; 3 — задняя кромка руля; 4 — заполнитель; 5 — кромка руля; 6 — задняя кромка стабилизатора в сборе; 7 — бобышка; 8 — косынка; 9 центральная нервюра; 10 — нервюра; 11 — полу-нервюра; 12-лонжерон; 13 — передняя кромка

Типовой кабанчик:

1 — кронштейн; 2 — сухарь 3 — оконцовка тяги; 4 — фиксатор; 5 — шарнир

Подкос крыла:

1 — полкос; 2 — обтекатель; 3 — бандаж; 4 — винт М3

Итак, сделали вывод, что крыло учебной модели будет цельным. Но как же перевозить «детальку» длиной около 2,5 м? Нужен разъём. Мы перенесём его в менее нагруженную территорию. Отъёмными будут «ушки», в таком варианте большой габарит разобранной плоскости не превысит полуразмаха. Это разрешит уменьшить планёр и сделать модель универсальной. Нужен «чистокровный» паритель? Пожалуйста! Достаточно расширить угол поперечного «V» на отъёмных элементах и приспустить закрылки.

Скоростные качества планёру придаст фиксация закрылков в нейтральном положении, небольшой их подъём перевоплотит бывший паритель в хорошую «пилотажку» — свойства плосковыпуклого профиля с немного поднятым закрылком близки к особенностям симметричных. А вот демонтаж «ушек» сделает модель весьма близкой по чертям к пилотажному микросамолёту.

Укорочение крыла разрешит снизить нагрузки на центральные части лонжерона, следовательно, возможно будет не опасаться выводить аппарат на самые резкие виражи и высокие скорости. В таком варианте переставляемые ранее лишь на земле закрылки должны быть переведены на управление в полёте в качестве элеронов с маленькими углами отклонения. Наряду с этим возможность коррекции среднего угла их установки (как закрылков) сохраняется лишь для наземных условий.

Продолжим работу по конструированию каркаса крыла. Дело за задней кромкой. Требованиям минимальной массы при достаточной прочности отвечает Т-образная «балка», собранная из двух реек.

Такую используем и мы, она же разрешит легко разместить узлы элеронов и навески закрылков.

Для улучшения аэродинамики модели нужно профиль крыла максимально приблизить к теоретическому. При мягкой обшивке это удастся сделать лишь увеличив количество нервюр с необходимой установкой носовых пол у нервюр, что утяжелит планёр. Понижение же массы каждой из них практически на доли грамма окажет помощь уложиться в заданную взлётную массу аппарата.

Нервюры вырезаются из лёгких сортов пенопласта (к примеру, из потолочных панелей толщиной 3-6 мм). Наряду с этим их окантовки примут на себя все нагрузки. Подобные нервюры прекрасно стыкуются с Т-образной задней кромкой, недалеко от носика их полезно укрепить, оклеив с двух сторон ватманом.

Нужно отметить и технологичность необыкновенного поперечного комплекта. Вам не нужно будет испытывать трудностей, которые связаны с изготовлением нервюр для трапециевидного крыла — для любых консолей с любым сужением и без него разработка одна. В первую очередь выпиливаются шаблоны корневого и концевого сечений крыла с занижением по контуру, соответствующих толщине «трудящейся обшивки». По ним посредством нагреваемой электрическим током проволоки из пенопластового блока вырезается заготовка.

По «размаху» она равна суммарной толщине всех нервюр и полу-нервюр для одной консоли плюс утраты на будущую распиловку на отдельные подробности. Применяя оставшиеся по окончании разрезки пенопласта куски обратного профиля в качестве прижимов, обшиваем заготовку липовым либо берёзовым шпоном на эпоксидной смоле (слои древесины — лишь поперёк размаха крыла!). В случае если нужно расширить толщину «обшивки», применяйте пара слоёв шпона, толстая пластина может не повторить очертания профипя на самый искривлённых участках носика нервюры.

По окончании полного отверждения смолы заготовка распиливается на отдельные подробности узкой циркулярной липой либо переделанным промышленным вибролобзиком. Нервюры через одну сокращаются, образуя носовые полунервюры, после этого идёт оклейка районов стыка с передней кромкой ватманом.

Сборка крыла проводится простыми способами. Единственное требование — обеспечение большой симметричности правой и левой консолей. Стабилизатор по конструкции подобен плоскостям крыла, отдельные его элементы только уменьшены в сечениях.

Совокупность закрылков и привода элеронов на картинках не продемонстрирована — всё зависит от типа используемой рулевых и аппаратуры машинок. В любом случае нужно стремиться разместить машинки в количестве центроплана. Это окажет помощь избавиться от сложностей и стыка лишних узлов привода, которые связаны с перерегулировками управления при аварийных сбросах крыла. Да и фюзеляж возможно будет спроектировать мельче и полегче.

В совершенном варианте в центроплане размещаются все приёмник и рулевые машинки, в фюзеляже монтируется только привод управления и блок питания газом двигателя. Так дополнительно понижается масса фюзеляжа и значительно уменьшается влияние вибраций мотоустановки на надёжность бортовой аппаратуры.

Обшивка несущих плоскостей -лавсановая плёнка средней толщины. Поверх неё прилакировывается длинноволокнистая (микалентная) бумага. В следствии образуется прочная, устойчивая к ударам и прокопам обшивка шероховатости и достаточной жёсткости.

Рулевые элементы обтягиваются узкой крафт-бумагой на клее ПВА и отделываются паркетным двухкомпонентным паком.

Как видите, крыло и стабилизатор (киль подобен рулевым элементам) смогут быть выполнены по самым строгим меркам авиаконструирования, — лёгкими, твёрдыми и достаточно прочными. Попытаемся сделать таким же и фюзеляж, так же, как и прежде не забывая и о технологичности изготовления учебной модели. Так как до сих пор получалось обойтись без применения сложной оснастки, бальза пригодилась разве лишь для «поднятия» лонжерона до отметки нервюр.

В носовой части фюзеляжа расположены двигатель и кое-какие элементы аппаратуры. направляться учесть: чем меньше эта часть, тем меньшие нагрузки появятся в узлах крепления к крылу и тем тверже она будет. Исходя из этого прорисуем фюзеляж с минимальным выносом вперёд, предполагая маленькую массу хвостовой части модели.

По миделю фюзеляж обжат до предела, фанерные борта, скреплённые шпангоутами и лёгким продольным комплектом, чуть ли не близко огибают двигатель, бак и бортовую часть аппаратуры.

Осталось решить, какой будет хвостовая часть фюзеляжа. Вариантов большое количество, лучшим же выясняется… бесфюзеляжный! Его функции берёт на себя вильчатая балка. Только она объединяет в себе в один момент такие преимущества, как лёгкость, ремонтоспособность и необыкновенная простота изготовления. Каждое плечо балки — квадратная труба, склеенная из четырёх сосновых реек переменного сечения.

В поперечном направлении хвостовая часть фиксируется довольно крыла парой оттяжек из троса диаметром 0,5 мм, узлы стыка балки с крылом и фюзеляжем — разъёмные при ударах модели.

Проводка управления к рулям хвостового оперения — тросовая, её несложно скрыть в полых плеч балки. Но на первых порах, в то время, когда возможность аварийных обстановок велика, лучше покинуть тросы снаружи. Это облегчит переналадку совокупности по окончании ремонтов.

Заканчивая разговор об управлении, необходимо предостеречь моделистов от попыток привода закрылков. Их громадная площадь вызывает появпение кроме того на маленьких скоростях управляющих упрочнений, подчас превосходящих возможности рулевых машинок. Шасси на модели не предусматривалось.

А. МОСОВСКИЙ, начальник авиамодельного кружка

Случайные записи:

• Главное — скорость
• От прототипа к копии

Сможет ли новичок полететь на пилотажке Sbach? (полет-экзамен)

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Учебная становится пилотажной

  Пара лет назад в продаже в первый раз показались новые комплекты заготовок для постройки кордовых авиамоделей. Они пришли на смену устаревшим…

• Для боя и для пилотажа

  Универсальная кордовая модель самолета. Проектирование «Эллипсоида» — модели для воздушного боя — происходило в пара этапов. И в действительности, сходу,…

• Ученые создали модель моторов для будущих нанороботов

  Маленькое устройство, активируемое светом, способно двигаться в заданном направлении с рекордно высокой скоростью и тащить на себе некий груз. Ученые из…

• Модель планера класса а-1

  На соревнованиях школьников Москвы модель ученика 55-й школы Игоря Свистунова в непростых метеорологических условиях (ветер 6—10 м/с) собрала 501 очко….