Назад

Содержание

Дальше

 

Глава IV

 

ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ-КОПИЙ

3.Радиоуправляемые модели-копии планеров. Класс F-4-D

С появлением система радиоуправления появился интерес и к изготовлению летающих моделей-копий планеров. С одной стороны, они привлекательны тем, что не имеют двигателя, работа с которым создает определенные трудности, с другой - профиль крыла планера позволяет использовать восходящие потоки воздуха для увеличения продолжительности полета - парения. В то же время в конструктивном отношении они мало чем отличаются от самолета и представляют такой же творческий интерес для любителей изготовления копий.

История планеризма тесно связана с развитием авиации в целом и довольно интересна как по конструктивным решениям, так и по летным достижениям. Надо отметить, что самолет своим появлением обязан планеру, так как еще задолго до появления первого самолета появились очень удачные конструкции планеров, на которых исследовалось поведение летательных аппаратов в воздухе и познавались законы аэродинамики.

Поэтому среди любителей мастерить летающие модели не ослабевает интерес к изготовлению моделей-копий планеров.

В нашей стране в течение нескольких лет проводились соревнования по копиям планеров, управляемых по радио, и достигнуты определенные результаты. Но пока этот класс моделей в спорте не привился ввиду сложности затягивания модели в воздух и ее ограниченных пилотажных свойств.

Многие моделисты модели-копии планеров считают для себя переходной стадией к овладению искусством изготовления и пилотирования моделей самолетов. В конструктивном отношении планеры мало отличаются от самолетов и имеют те же детали, кроме мотоустановки. Но конструкторы планеров давно уже задумывались над тем, как избавиться от буксировщиков и различных наземных затягивающих устройств, и пришли к компромиссному решению: на планер установили двигатель малой мощности, который только поднимает планер на определенную высоту, а затем выключается, и планер продолжает планирующий или парящий полет. Эти гибриды стали называть мотопланерами. В последнее время и моделисты стали увлекаться этим видом планеров, так как отпадает необходимость в помощниках и не требуются сложные системы затяжки.

Характерной особенностью планеров надо считать удлиненный фюзеляж и большой размах крыла большого удлинения с несущим профилем, способным на малых скоростях создавать большую подъемную силу при малом лобовом сопротивлении. Так же как и в самолетостроении, в изготовлении планеров появилось много новых конструкционных материалов. Появились новые планерные профили, а крылья также стали оснащать механизацией, позволяющей изменять кривизну профиля, увеличивать площадь крыла, регулировать пограничный слой потока воздуха, уменьшать посадочную скорость и т.п. Все это довольно усложнило конструкцию крыла, но улучшило аэродинамическое качество, которое у современных планеров достигает 30.

В отношении разработки конструкции и изготовлении моделей-копий планеров можно принять за основу все рекомендации, изложенные по другим моделям, однако есть и особенности, присущие именно планерам.

Во-первых, нагрузка на единицу несущей площади модели планера гораздо меньше, чем у модели самолета и колеблется в пределах 20-30 г/дм2.

Во-вторых, если у модели самолета аэродинамическое качество в пределах 5-12, то у планера оно должно быть в пределах 15-25. Именно от этого зависит угол планирования, а значит, и время планирования.

В - третьих, скорость планирования у модели планера гораздо меньше, поэтому профиль крыла должен обеспечивать устойчивый полет на малых скоростях, на больших углах атаки и малых числах Рейнольдса.

В практике нашли применение профили с большой кривизной средней линии, так называемые несущие профили, в основном вогнуто-выпуклые, или специальные - ламинарные. Как правило, планерные профили имеют большие критические углы, и общая аэродинамическая компоновка планера исключает срывы в штопор на критических углах или обеспечивает очень хороший и быстрый выход из него.

При разработке конструкции модели планера необходимо обратить особое внимание на крыло. Оно имеет большой размах при довольно малых хордах и большом удлинении. Если у самолета редко удлинение бывает 10, то у планеров удлинение часто бывает и более 20. Поэтому при разработке конструкции и изготовлении крыла необходимо добиваться его прочности и легкости. Особое значение приобретает разнос грузов по размаху, так как даже небольшой груз при большом плече создает значительные моменты.

В целом, главное в разработке конструкции модели-копии планера - это как можно более точное воспроизведение всех деталей копируемого оригинала.

Современные планеры имеют фюзеляжи и крылья, почти целиком изготовленные из стеклопластика. Моделисты тоже часто применяют способ выклейки фюзеляжей и крыльев в матрицах из стеклоткани на эпоксидных смолах. Большой размах модели затрудняет транспортировку, поэтому крылья делаются отъемными, как на настоящих планерах. При удлиненных фюзеляжах увеличивается плечо между крылом и стабилизатором и для устойчивого полета требуется меньшая площадь стабилизатора. Зачастую планеры не имеют рулей высоты, а их функции выполняют управляемые стабилизаторы. Конечно, отклонения их в таких случаях должны быть гораздо меньшими, чем рулей высоты.

Посадочные приспособления на планерах гораздо проще, да и сама посадка происходит на меньшей скорости. Но есть планеры с убирающимся шасси. Для такого шасси на модели требуется дополнительный механизм и дополнительный радиоканал. Различные механизации крыла тоже требуют разработки специальных механизмов и дополнительного канала радиосвязи. Все это увеличивает массу модели, что необходимо учитывать при разработке.

Надо помнить, что у моделей планеров хотя и большие несущие площади, но значительно меньше допустимая нагрузка на единицу площади, а это регламентирует его общую полетную массу. Чтобы уложиться в заданную нагрузку, надо также точно учитывать массу бортовой радиоаппаратуры с электропитанием, массу дополнительных механизмов и прочих устройств, исключая из общей полетной массы при определении массы конструкции.

Так, например, если модель имеет несущую площадь 100 дм2, а допустимая удельная нагрузка должна быть 25 г/дмм2, то общая полетная масса будет составлять 2500 г, в том числе масса бортовой аппаратуры с питанием - 500 г, дополнительной механизации - 300 г. Значит, на конструкцию модели остается всего 1700 г.

Запуск модели-копии планера представляет большую сложность. Модель затягивается в воздух с помощью леера (нити определенной длины, часто капроновой лески толщиной 1 мм). Один конец леера прикрепляется к модели, а другой находится в руке бегущего помощника. Иногда скорости, которую может развить бегущий человек, не хватает, чтобы планер уверенно набирал высоту. В этом случае используют блок, увеличивающий скорость перемещения модели по сравнению со скоростью бегущего человека. Эти устройства не сложны, но требуют четкого взаимодействия "пилота" и помощника. Устройство закрепления леера на модели должно быть надежным, хорошо срабатывать при отцепке по команде (сигналу) моделиста, переданной по радиоканалу.

Особые требования необходимо предъявлять к системе управления рулями. При удлиненных фюзеляжах и больших размахах крыльев тяги управления также довольно длинные, а при изгибании крыла в полете может появиться заедание тяг или трение их о конструкцию. Чтобы избежать этого, тяги делают составными из нескольких более коротких тяг, соединенных на промежуточных качалках. В этих же целях элероны и закрылки при больших размахах также делаются из нескольких секций.

Значительную трудность представляет размещение бортовой аппаратуры, источников ее питание и дополнительных механизмов, так как оно сильно влияет на центровку из-за очень малых сечений фюзеляжа. Располагать аппаратуру в кабине, - значит, испортить вид интерьера салона. Поэтому нужно проявить находчивость и изобретательность в расположении аппаратуры и механизмов, чтобы они не нарушали центровку и в то же время обеспечивался доступ для их обслуживания. Правда, на модели планера нет вибрации от двигателя и аппаратура работает в лучших условиях, но предохранять ее от ударов также необходимо.

Отделку и окраску нужно вести с минимальным наложением различных грунтовок, красок и покрытий, чтобы не утяжелять модель. Планеры не имеют мотоустановок и, следовательно, нет вредного воздействия горючего, смазочных материалов и отработавших газов на внешний вид, поэтому отделку и окраску можно вести нитрокрасками без закрепления поверхности стойкими лаками.

4. Летающие модели-копии реактивных самолетов

С самого начала эры реактивных самолетов появился и интерес к постройке их летающих моделей-копий. Иногда даже строители летающих моделей других классов (кордовых пилотажных, радиоуправляемых пилотажных) придают своим моделям вид, напоминающий современный реактивный самолет. Привлекает совершенство аэродинамических форм и стремительность полета. В истории развития авиамоделизма нашли применение и реактивные силовые установки - прямоточные двигатели, пульсирующие реактивные двигатели, а за последнее время появляются даже турбореактивные двигатели, правде, они еще очень сложны по конструкции и технологии изготовления.

Относительная простота конструкции некоторых реактивных авиамодельных двигателей часто привлекает внимание строителей малой авиации, но и применение таких двигателей связано со значительными трудностями. Факторами, сдерживающими распространение этих двигателей, являются: высокий температурный режим работы, высокая температура выхлопных газов, сложность запуска и эксплуатации, повышенный шум. Поэтому н соревнованиях к ним предъявляются особые технические требования. В связи с высоким температурным режимом при изготовлении моделей применяется больше металла, а это утяжеляет конструкцию. Двигатели расходуют довольно большое количество топлива, возникают затруднения с его размещением на модели. Увеличенная нагрузка на единицу площади ухудшает пилотажные качества.

Однако моделисты - народ пытливый и изобретательный. В своих поисках они нашли такие схемы реактивных самолетов, в которых, почти не меняя их внешнего вида, можно использовать двигатели внутреннего сгорания и воздушный винт. Схемы таких самолетов позволяют носовую часть превратить в обтекатель винта, а двигатель спрятать в фюзеляже или мотогондоле. Вращающийся воздушный винт в полете виден, и создается зрительный эффект реактивного самолета в полете. Такая компоновка модели позволяет сохранить ее внешнее подобие прототипу и добиться неплохих летных характеристик.

Но в разработке и изготовлении летающих моделей-копий реактивных самолетов есть еще и другие трудности.

Главная из них - это трудность добиться соответствующих скоростей полета. Ограниченные возможности воздушного винта в свое время привели к разработке в авиации реактивных двигателей. Увеличение скорости полета повлекло за собой изменение аэродинамических характеристик, что в свою очередь привело к существенному изменению схем компоновки самолета, формы и соотношения несущих плоскостей, профилей крыльев, нагрузочных и других характеристик. Площадь крыльев резко уменьшилась, профили стали более тонкие, вид в плане - стреловидный и треугольный, нагрузка на единицу площади резко возросла. Все эти элементы сказываются и на возможностях изготовления летающих моделей-копий.

Чтобы заставить летать модель-копию реактивного самолета тех же примерно параметров, что и винтового, потребуется двигатель гораздо большей мощности. Очень часто высота шасси исключает применение воздушного винта, а отступление от точности копирования за счет удлинения стоек нежелательно.

Творческая мысль моделистов привела еще к одному направлению в разработке силовых установок для моделей-копий реактивных самолетов - это так называемая импеллерная или тоннельная схема. Конструкция, состоящая из тоннеля, в котором расположена силовая установка с воздушным винтом, напоминает вентиляторы, часто применяемые для нагнетания или отсоса воздуха в некоторых устройствах.

Использование импеллерных схем имеет то преимущество, что двигатель вписывается в конструкцию выбранного прототипа и не портит внешнего вида. Но недостатков в ней пока много. Само размещение двигательной установки ограничено конструкцией и сечением места расположения. Если уменьшить диаметр вентилятора, потребуется увеличить количество лопастей и оборотов, а это приведет к возрастанию вредных сопротивлений и моментов, снижающих коэффициент полезного действия. Дело в том, что двигатель, вращающий вентилятор, тоже находится в струе воздуха и создает дополнительное сопротивление; за вентилятором поток закручен, и моменты, возникающие от его вращения, довольно значительны. Для уменьшения этих моментов делают устройства, спрямляющие поток, но они сами представляют дополнительное сопротивление потоку. Если коэффициент полезного действия винта достигает 0,75, то самая совершенная импеллерная схема пока не дает коэффициента более 0,5, причем мощность для вращения импеллера требуется большая. Но даже при таких характеристиках возможна постройка летающих моделей-копий реактивных самолетов при условии применения очень легких конструкционных материалов, порой за счет прочности.

Статистика показывает, что нагрузка у сравнительно хорошо летающих моделей-копий реактивных самолетов лежит в пределах: у свободнолетающих моделей - 30-45; у радиоуправляемых - 40-60; у кордовых - 50-90 г/дм2.

Масса двигательной установки импеллерной схемы довольно значительная и сильно влияет на центровку модели. Часто при выбранной схеме прототипа удается расположить двигатель в нужном месте, но подход к нему для запуска оказывается затрудненным и приходится часть конструкции модели делать быстросъемной. Пользуются специальным приспособлением для запуска двигателя шнуром (по способу, применяемому судомоделистами) или стартером с электропитанием от переносного аккумулятора.

Для уменьшение потерь при движении воздуха в тоннеле применяют определенную конструкцию входного тоннеля, хорошо обрабатывают поверхность стенок тоннеля и добиваются правильного соотношения входного и выходного отверстий. Выходное отверстие не должно создавать поджатия после вентилятора, иначе возникает дополнительное сопротивление, которое резко уменьшит поток воздуха.

Пилотирование данных моделей-копий осложняется тем, что при существующих двигательных установках пока не удается достичь нужных скоростей для устойчивого и высокоманевренного полета модели. С увеличением скорости увеличиваются радиус выполняемых фигур и посадочная скорость, что требует осторожного пилотирования модели, недопущения потери скорости и управляемости. На кордовых моделях увеличение скорости может привести к невозможности демонстрации вертикальных фигур пилотажа. Этот тип моделей находится в развитии, и можно надеяться, что в ближайшем будущем появятся новые конструктивные решения, как силовых установок, так и моделей.

5. Модели-копии гидросамолетов

С самого начала изготовления моделей-копий не ослабевал интерес к гидросамолетам и амфибиям. По своему техническому решению большинство моделей гидросамолетов схоже с другими моделями-копиями и имеют общие с ними конструктивные элементы. В практике встречались и такие случаи, когда самолеты, сконструированные как сухопутные, устанавливали на поплавковые шасси, превращая их в гидросамолеты. Но есть среди гидросамолетов летающие лодки и амфибии, которые имеют существенное отличие. Летающая лодка имеет фюзеляж типа лодки, на него она опускается на воду. Амфибия - это как бы гибрид летающей лодки и сухопутного самолета. Кроме гидрофюзеляжа на ней установлено убираемое колесное шасси, поэтому она может взлетать и садиться как на воду, так и на сушу.

У гидросамолетов бывают также одно- или двухпоплавковые шасси. Для большей устойчивости при маневрировании по водной поверхности устанавливаются и дополнительные, меньшие по размерам, поплавки на крыльях. У летающих лодок дополнительные поплавки устанавливают либо на крыльях, либо на фюзеляже в единой конструкции с основными.

Вода - более вязкая среда, чем воздух. Площадь соприкосновения взлетных приспособлений (поплавков, гидрофюзеляжа) с водой больше, чем у колесных шасси сухопутных самолетов с площадкой, да и миделево сечение тоже гораздо больше.

Для преодоления значительного сопротивления на взлете и в воздухе требуется более мощный двигатель, увеличивается взлетная дистанция. Разрабатывая модель-копию гидросамолета, необходимо учесть увеличенную мощность двигателя по сравнению с сухопутной моделью тех же характеристик. Кроме того, поскольку часть конструкции модели часто будет омываться водой, не исключена возможность попадания воды и внутрь конструкции. Значит, придется применять влагостойкие материалы, клеи и покрытия. Также надо помнить, что масса поплавков будет значительно больше массы колесного шасси такого же самолета.

Наиболее часто устанавливаются поплавковые шасси реданного типа (рис. 74), прикрепляемые к фюзеляжу подкосами, распорками и расчалками. По конструкции внутреннего силового набора и способам изготовления поплавки имеют много общего с фюзеляжем. Они могут быть как наборными, состоящими из ряда перегородок (шпангоутов) и продольных стрингеров с концевыми носками-бобышками, так и изготовленными с наполнителями (рис. 75). Они также могут быть и выклеенными из стеклоткани на эпоксидной смоле в матрицах, подобно фюзеляжу. Вся поверхность поплавков после отделки должна быть водонепроницаема и покрыта водостойкими красками и лаками. У летающих лодок и амфибий такое же внимание надо уделять и фюзеляжу. Важно добиться герметичности различных лючков, ниш убирающихся шасси, фонарей кабин и т.д.


Рис. 74. Поплавок гидросамолета

Рис. 75. Конструкция поплавков:
1 - бальза; 2 - фанера; 3 - стеклопластик; 4 - пенопласт; 5 - сосна; 6 - картон; 7 - бумага

Особое значение герметичность приобретает на радиомоделях. При поломке или при случайном прикосновении воды бортовая аппаратура может выйти из строя. Для того чтобы этого не случилось даже при значительных поломках и падении модели в воду, надо предусмотреть защиту бортовой радиоаппаратуры. Приемник, рулевые машинки, аккумуляторы помещают в специально предусмотренные герметичные отсеки или упаковывают в полиэтиленовые мешочки. Тяги управления проводят через другие отсеки в уплотнительных направляющих втулках. Модель должна быть непотопляема даже при значительных поломках, для чего в конструкции фюзеляжа, поплавков, крыльев и т.п. предусматриваются переборки.

С появлением надежной радиоаппаратуры все чаще строят гидромодели, управляемые по радио. В свое время строились кордовые гидромодели, но они не получили распространения лишь потому, что для их запуска необходим специальный водоем.

Ввиду того, что площадь сцепления у гидрошасси гораздо больше, чем у колесного, сопротивление из-за большей вязкости воды тоже значительнее, то и моменты относительно центра тяжести тоже больше. Ось тяги воздушного винта на гидросамолетах всегда выше точки приложения сопротивления взлетного приспособления и, как результат, создается пикирующий момент. Чтобы компенсировать в какой-то мере этот момент, поплавки устанавливают под некоторым углом к оси тяги, а ось тяги винта (ось двигателя) на летающих лодках - под некоторым углом к оси фюзеляжа-лодки - вверх (рис. 76 и 77).


Рис. 76. Установка поплавком на гидросамолете


Рис. 77. Смещение оси тяги на летающей лодке

Для улучшения взлетных характеристик на поплавках и фюзеляже летающей лодки делают один или несколько реданов - специальных уступов на днище, которые помогают быстрому выходу поплавков или фюзеляжа на поверхность воды, тем самым уменьшая сцепление с водой и ускоряя отрыв модели от воды. При взлете скорость нарастает медленно, а сопротивление поплавков не идеально равномерное, да и корпус лодки обтекается неравномерно, поэтому появляются разворачивающие моменты. Рули управления самолетом на малых скоростях мало эффективны. Для сохранения прямолинейного движения на взлете и посадке, а также при маневрировании на воде на поплавках и гидрофюзеляже устанавливают дополнительные рули управления по курсу.

При разработке конструкции модели большое внимание необходимо уделить расположению центра тяжести относительно поплавков, так как это сильно влияет на взлетные качества модели. Обычно на самолете центр тяжести на взлете находится на вертикальной оси, проходящей через основной редан (центр) на поплавках. Но здесь важен еще один фактор. Водоизмещение поплавков впереди и позади редана должно быть одинаковым, тогда модель на воде будет стоять в нужном взлетном положении. Поплавки устанавливаются так, чтобы они были равномерно погружены в воду, а ось тяги винта (иногда она совпадает со строительной осью фюзеляжа) была под некоторым положительным углом к водной поверхности. Лучше, когда центр тяжести проходит по вертикальной линии немного сзади основного редана, - на взлете создается кабрирующий отрыв от водной поверхности (рис. 78).


Рис. 78. Центр тяжести позади редана

Если центр тяжести проходит впереди редана, создается пикирующий момент, способствующий "зарыванию" поплавков и ухудшающий отрыв от водной поверхности. При слишком переднем смещении центра тяжести относительно редана взлет может оказаться невозможным даже при большом отклонении руля высоты (рис. 79).


Рис. 79. Центр тяжести впереди редана

При разбеге модели для взлета нельзя допускать резких движений рулями, особенно рулем поворотов, так как при этом создается боковое скольжение и сопротивление поплавков (гидрофюзеляжа) сильно возрастает, что удлиняет дистанцию разбега, а иногда может привести к опрокидыванию модели. Для улучшения прямолинейности взлета часто на поплавках и гидрофюзеляжах делают продольное ребро по длине фюзеляжа или поплавка до редана, а иногда дополнительные продольные ребра устраивают по обводу поплавка.

Необходимо обратить внимание и на жесткость крепления поплавков. Если поплавки в результате слабого крепления будут иметь хотя бы незначительную возможность смещаться относительно друг друга и фюзеляжа, то может возникать их вибрация, а в результате - неравномерное их сопротивление и появление разворачивающих моментов.

Для уменьшения трения воды поверхность поплавков (гидрофюзеляжа) тщательно отделывают и полируют. Не допускают наличия поперечных выступов, ребер в результате просадки обтяжки.

Техника пилотирования гидромоделей мало отличается от пилотирования сухопутных моделей. Надо лишь учитывать более сложные взлет и посадку и балансировку в полете.

Механизация на гидромоделях бывает такая же, как и на всех остальных моделях. Чаще строят модели многомоторные, так как распространение получили прототипы с двумя двигателями, установленными тандемом (друг за другом), что исключает появление неприятных моментов во время отказа одного двигателя.

Хостинг от uCoz