По авиационным законам

Все в далеком прошлом привыкли к тому, что кордовые автомодели с воздушным винтом — самые простые среди гоночных: корпус-палка, четыре ножевидных колеса да пилон с авиамодельным двигателем. Так и должно быть. Вычислен данный класс на начинающих, его задача — привить ребятам навыки работы с различными материалами и инструментом, позволить в первоначальный же год занятий вкусить азарт спортивной борьбы на соревнованиях.

Но при всей внешней незамысловатости таких конструкций их перемещением руководят аэродинамики законы и сложные механики. Сообщите, тяжело потребовать «научного» подхода к проектированию модельной техники от начинающих? Ничего аналогичного! Кроме того владея знаниями лишь школьного курса физики, возможно разобраться во многом, кажущемся необъяснимым. Нужен конкретный пример? Пожалуйста!

Попытаемся совместно выяснить, что воздействует на скорость и на устойчивость перемещения в заезде гоночной с воздушным винтом.

Возможно, вы уже обратили внимание на то, что аэродинамика поставлена в один последовательность с механикой. И это не просто так. Как раз аэродинамика определяет наиболее значимую чёрта гоночного аэромобиля — его большую скорость, лишь знание данной науки разрешает верно сбалансировать модель.

Кроме того элементарные расчеты показывают: сопротивление перемещению легкой гоночной состоит только из «воздушных слагаемых». При малой нагрузке на колеса и прямом их перемещении по дорожке (без бокового скольжения) на их прокручивание затрачивается менее 1 процентов мощности двигателя. Другое поглощает аэродинамическое сопротивление.

Состоит оно из суммы сопротивлений кордовой нити (до 80 процентов от данной суммы!), самой модели и кордовой планки. Ясно, что главная работа по совершенствованию гоночной должна быть направлена на уменьшение «трущейся» о воздушное пространство поверхности (ее именуют смачиваемой) при непременном соблюдении большой плавности всех обводов.

Попутно напомним, что многие моделисты, не разобравшись в законах устойчивости перемещения микромашины, пробуют компенсировать неточности, увеличивая площадь стабилизатора.

В следствии другой раз его сопротивление и полная поверхность превышают те же параметры всех остальных частей модели!

Что касается кордовой планки, размеры которой оговорены правилами, то пределы возможностей тут только в аккуратном скруглении всех острых граней и тщательной полировке.

Говоря о преимущественном влиянии аэродинамики, необходимо иметь в виду, что это относится, само собой разумеется, лишь к моделям с грамотно сконструированной ходовой частью.

В отличие от «чистокровных» гоночных максимально облегчать аэромобили выгодно с самых различных точек зрения. Чем меньше масса, тем настоящее достижение более высоких скоростей, таким моделям характерны и улучшенные характеристики совокупности подвески. Каждая тяжелая микромашина требует кропотливого подбора элементов подрессоривания.

В легкой же, не требующей надежного сцепления с дорожкой, возможно по большому счету отказаться от амортизаторов! Твёрдое шасси сделает ее еще легче, несложнее и надежнее, при грамотной балансировке она будет превосходно держать дорожку. Разъясняется это легко.

При наездах на микронеровности кордодрома в полностью твёрдой подвеске не образуется упругой силы, талантливой существенно оказать влияние на перемещение модели. Вся энергия подскока гасится в резине «шин».

Попутно напомним, что похожими чертями владеет и весьма мягкая подвеска — у нее по большому счету отсутствует упрочнение на подбрасывание корпуса кроме того по окончании наезда на большую неровность.

Об этом не нужно забывать при проектировании любой автомодели — промежуточные элементы пружинного типа придадут микромашине склонность к галопированию.

Не считая совокупности подвески, устойчивость перемещения сильно зависит от сбалансированности всего комплекса; кордовая нить — кордовая планка — модель — движитель.

Только таковой обобщенный подход обеспечит верные выводы, проектирование модели не учитывая вторых составляющих (как рекомендует большая часть известных расчетов) ведет к неотёсанным неточностям!

Для простоты разглядим поведение комплекса в разных плоскостях. Начнем с горизонтальной — при виде на модель сверху (рис. 1). Оказывается, балансировка совокупности по большей части диктуется «авиационными законами»: поправки зависят от прогиба кордовой нити под действием сопротивления воздуха.

Об этом многие забывают и… теряют возможность повысить скорость модели, уменьшив боковое скольжение вращающихся колес. Особенно заметны утраты от «юза» при применении кордовой нити громадного диаметра с моделью малой массы. Степень изгиба нити практически не зависит от скорости автомодели — центробежной сопротивления силы и изменения корды, спрямляющей нить, однообразны и при 50 и при 150 км/ч.

Для модели с воздушным винтом поправки на смещение точки подвеса на корде смогут быть большими. Наряду с этим совсем необязательно поменять точки крепления кордовой планки — достаточно установить ее под углом к корпусу.

Рис. 1. Балансировка кордовой автомодели в горизонтальной плоскости:
1 — центральная стойка кордодрома, 2 — кордовая нить, 3 — кордовая планка, 4 — модель; а — коррекция положения планки по длине модели.

А — в большинстве случаев рекомендуемое условие крепления кордовой планки относительно центра тяжести укомплектованной модели; Б — положение модели на протяжении заезда при простом размещении кордовой планки; В — верное положение модели на протяжении заезда при скорректированном положении кордовой планки.

Обозначения:

Хмод. — аэродинамическое сопротивление кордовой нити; Хкорда — аэродинамическое сопротивление модели; Xскольж. — сопротивление скольжения колеса, идущего не по направлению перемещения модели; ?скольж. — угол между направлением и осью модели ее перемещения (угол скольжения).

Верный выбор точки подвеса окажет важное влияние и на устойчивость модели в заезде. Представьте, что колесо, идущее кроме того под маленьким углом к касательной, встретило неприметную неровность.

Сразу же возрастет нагрузка на него, увеличится и боковая сила скольжения. Последует рывок микромашины вбок, прогнутость корды изменится, и модель повернется сходу по двум осям! После этого появившиеся колебания начнут затухать, скорость упадет и… так до наезда на следующую микронеровность.

Попытаемся сейчас сравнить модель авиационной схемы (со стабилизатором, удерживающим на протяжении заезда хвостовую часть корпуса в воздухе) с хорошей по сбалансированности в вертикальной плоскости (рис. 2), не забывая наряду с этим, что сопротивление тоненькой кордовой нити образовывает практически четыре пятых сопротивления всего комплекса. При хорошей пилонной схеме на аэромобиль действует множество моментов сил различного направления.

Они находятся в равновесии лишь при каком-то одном (фактически реально несуществующем!) режиме. Все моменты — большой величины и зависят от тяги устойчивости винта (оборотов и воздушного режима двигателя), скорости модели, трансформации ее массы по мере выработки горючего, от состояния дорожки под колесами сейчас перемещения, Чуть изменится любой из параметров, и гоночная начнет «галопировать», теряя скорость.

А как поведет себя при аналогичных возмущениях легкий летный вариант? Превосходно! В случае если отыскать в памяти, что сопротивление вращению колес легкой автомобили очень мало, станет светло: сил, дающих при собственном трансформации разворачивающие моменты, фактически не осталось. А незначительный пикирующий момент от вращения воздушного винта-гироскопа легко компенсируется установкой стабилизатора под маленьким отрицательным углом атаки.

Все это, само собой разумеется, при условии, что ось главных колес расположена совершенно верно под центром тяжести модели либо чуть впереди него.

Рис. 2. Балансировка кордовой автомодели с воздушным винтом в вертикальной плоскости:
А — модель простой схемы; Б — модель авиационной схемы.

Обозначения:

Pвинта — тяга воздушного винта,
Pмод. — вес модели,
Х? — аэродинамическое сопротивление комплекса модель — планка — корд, Хтр. кач. — сопротивление трения качения шасси модели (из-за перераспределения нагрузок на оси по большей части приложено к передней оси),

R — нагрузка на переднюю ось шасси,
c — плечо оси передних колес относительно центра тяжести модели,
? — плечо тяги двигателя относительно центра сопротивления комплекса модель — планка — корд,
Мгир. — гироскопический момент воздушного винта,
Мпик. — пикирующий момент от тяги воздушного винта.

Рис. 3. Балансировка кордовой автомодели с воздушным винтом при виде спереди (направление вращения воздушного винта общепринятое, снабжающее надежный старт модели):
А — модель простой схемы (справа продемонстрировано положение при подскоке), Б — модель авиационной схемы.

Обозначения:
Мреакт. — реактивный момент от вращения воздушного винта,

Pмод+пл. — планки и суммарный вес модели,
R/2 — нагрузка на колеса,
e — плечо центра тяжести комплекса модель — планка относительно центра опоры модели.

Сейчас — о сбалансированности комплекса при виде спереди (рис. 3).

В большинстве случаев (правильнее, постоянно) рекомендуется для полной уравновешенности крепить кордовую планку совершенно верно на высоте центра тяжести совсем укомплектованной микромашины. Колея же колес как фактор, воздействующий на устойчивость гоночной, по большому счету не упоминается. Сходу две неточности!

Особенно применительно к моделям с воздушным винтом. Смотрите сами: центробежная сила при массе модели 0,3 кг и скорости 180 км/ч равна приблизительно 7—8 кгс. Тогда неточность в высоте крепления планки, равная 0,5 см, позовёт кренящий момент 3,5—4 кгс*см.

А ведь это — практически полный реактивный момент от вращения воздушного винта! Следовательно, возможно, скорректировав положение планки по высоте, обеспечить устойчивость корпуса при виде спереди кроме того на неровном кордодроме. Среди них и для условий перемещения на одном из двух колес главной оси.

Верно выбранная колея обязана, во-первых, снабжать исполнение требования правил о ровностоящей модели без подцепленных корд и, во-вторых, внутреннее колесо должно размешаться практически под центром тяжести аэромобиля с планкой. Лишь при удовлетворении последнего условия гоночная при случайном подскоке будет идти вверх «плоско», без поворота около продольной оси, а опустившись на дорожку, не затормозится.

Не забудем наряду с этим и о необходимости хороших стартовых черт. Верно выбрав направление хода модели по кругу в зависимости от направления вращения воздушного винта, мы предотвратим крен на старте в сторону планки и застрахуем модель от ухода в круг. Но вероятна вторая крайность. В то время, когда центробежная нагрузка и скорость близки к нулю (начало разгона), а колея через чур узка, не исключен завал во внешнюю сторону.

Обстоятельство — тот же реактивный момент, не скомпенсированный на малой скорости. Значит, центровка комплекса модель — кордовая планка по ширине микромашины должна быть выбрана так, дабы расстояние от общего центра тяжести до плоскости внешнего колеса, умноженное на вес этого комплекса, было не меньше вращающего момента двигателя. В расчетах для двигателя КМД-2,5 возможно принять его равным 2— 2,5 кгс*см.

На готовой модели центровку по длине планки легко подобрать за счет трансформации размеров либо материала самой планки с последующей коррекцией колеи (не забудьте, внутреннее колесо — практически под центром тяжести!). Для скорости же 150 км/ч при массе аэромобиля 0,3 кг поправка на высоту крепления планки — около 0,5 см (выше ЦТ).

Осталось предусмотреть еще одну «тонкость» стартового режима.

Это — опасность заезда в круг при минимальной устойчивости модели «по курсу» на малой скорости благодаря неумелого запуска. Допустим, в следствии неточности юного спортсмена корда провисла и легла на бетон. Дабы модель смогла с уверенностью продолжить перемещение по дорожке, нужно хотя бы минимальное натяжение нити.

При жестко закрепленной планке обеспечить это весьма сложно. А вот в случае если разрешить ей отклоняться назад на протяжении старта, с запуском справится и новичок! Само собой разумеется, по окончании выхода гоночной на режим планка обязана занять расчетное положение. Наряду с этим необходимо соблюсти и требование правил о совокупности крепления кордовой планки на корпусе двумя винтами М3.

Рис. 4. Гоночная автомодель с воздушным винтом:
1 — хвостовые колеса, 2 — стабилизатор, 3 — хвостовая балка, 4 — обтекатель двигателя, 5 — крышка, 6 — наплыв моторамы, 7 — защелка крышки, 8 — кок воздушного впита, 9 — стойка шасси, 10 — обтекатель главного колеса шасси, 11 — кордовая планка.
Величины «а» и «в» подобрать в ходе балансировки автомодели.
Выхлопное окно условно продемонстрировано с правой стороны.

Рис. 5. Переднее колесо с обтекателем:
1 — стойка шасси (Д16Т толщиной 2—2,5 мм), 2 — обтекатель колеса (липа либо штамповка из листового целлулоида толщиной 0,8 мм, клеить yа стойке), 3 — диск-гайка (Д16Т, резьба М6Х0,5), 4 — самоконтрящаяся гайка М3, 5 — шайба (сталь), 6 — «шина» (полиуретан), 7 — ось-заклепка с резьбовым хвостовиком М3 (сталь полутвердая), 8 — диск (сталь, резьба наружная М6Х0,5).
* — размер в затянутом состоянии.

Фиксация дисков относительно друг друга — тремя «точками» кернения. На поверхности дисков, обращенных к «шине», при токарных операциях нанести последовательность концентрических канавок глубиной 0,3—0,4 мм, увеличивающих надежность зажима «шипы» между дисками.

Рис. 6. Конструкция гоночной кордовой автомодели с воздушным винтом:

1 — борта корпуса (сосна сечением 2X34 мм, к хвостовому финишу корпуса сечение уменьшить до 1X12 мм), 2 — уголки (липа 4X4 мм), 3 — шпангоут (фанера 1,5 мм), 4 — топливный бак (большой количество 30 см3, паять из луженой жести толщиной 0,2 мм), 5 — моторама (белый граб), 6 — накладки моторамы (липа толщиной 4 мм), 7 — крышка (липа, долбить), 8 — «стаканчик» обтекателя (Д16Т), 9 — кок-гайка (Д16Т), 10 — обтекатель двигателя (бальза либо пенопласт ПХВ), 11 — стойки шасси (обмотать нитками, клеить в дет. 10), 12 — грибки с внутренней резьбой М3 (сталь, клеить в дет.

5).

Итак, главные факторы перемещения микромашины выяснены. Попытайтесь на их основании спроектировать гоночную с воздушным винтом.

Как один из вероятных вариантов предлагаем конструкцию, продемонстрированную на рисунке 4. Ее преимущества: хорошая устойчивость на дистанции, минимальный вес, несложная, а следовательно, надежная (и снова же более легкая) силовая схема, предельное число параметров, подлежащих регулировке на протяжении тренировочных заездов, и наконец маленькая смачиваемая поверхность.

Помимо этого, подробно разобравшись в вопросах подрессоривания, возможно обеспечить устойчивость прохождения запуска и стабильность дистанции и хода на режиме большой скорости на кордодроме любого качества.

Еще раз напомним, что в следствии «научных изысканий» модель стала несложнее как по конструкции, так и в изготовлении. Из этого ее повышенная надежность. Значит, избранный путь поиска был верным.

Остается добавить: «технологии и космические материалы, дешёвые единицам, сейчас не пригодятся. Появляется возможность полного изготовления модели силами самого мальчишки фактически без опытной (І) станочной обработки подробностей.

Е.

ГОРОВ, инженер-конструктор, начальник кружка

Случайные записи:

• Спортивный кодекс ракетомоделиста
• Катер с паропульсиром

Интернет-обзор: ремонт набережной, новые законы для дачников и изменения в авиационных перевозках

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• По законам мастеров

  В «М-К» № 5 за 1988 год был помещен рассказ об увлекательном опыте удовлетворения спроса юных спортсменов на моделистскую продукцию. Таганрогский завод…

• Уникальный результат

  Сходу два мировых рекорда установил на интернациональных соревнованиях по судомодельному спорту коммунистический спортсмен, мастер спорта…

• Закон излучения планка нарушается на нанометровых расстояниях

  Сближение объектов до нанометровых расстояний между ними может интенсифицировать теплообмен между этими объектами. Таковы результаты экспериментов…

• Супер плоский материал подтверждает закон мура

  Исследователи смогут существенно укрепить позиции закона Мура посредством нового материала, что разрешает электронам стремительнее перемещаться из точки…