Разработки

ЛЕТАТЬ, ОПИРАЯСЬ НА ЗНАНИЯ

21.08.2013

 

ЛЕТАТЬ, ОПИРАЯСЬ НА ЗНАНИЯИтоги последних трех слетов, в которых приняли участие сотни любителей авиации, показали, что большинство аппаратов выполнено на хорошем профессиональном уровне. Но были самолеты, создателям которых явно не хватало элементарных знаний и опыта. Такие машины, выполненные с нарушением законов аэродинамики и теории прочности, к полетам не допускались.
Мы надеемся, что публикуемый материал инженера-конструктора В. П. Кондратьева, члена технической комиссии СЛА-84 и СЛА-85, поможет самодеятельным авиаконструкторам избежать многих ошибок при разработке сверхлегких летательных аппаратов.
 
Техническое задание — вот с чего обычно начинается проектирование самолета. Советуем четко сформулировать его. Прежде всего в нем должны быть отражены назначение самолета, тип и мощность двигателя, эксплуатационные перегрузки, состав оборудования и полезная нагрузка. В настоящем ТЗ есть и иные характеристики — максимальная скорость, скороподъемность и другие, а в результате проработки определяются параметры силовой установки. Но «самодельщику» выбирать двигатель не приходится. И мощность мотора совместно со скоростью сваливания практически однозначно определяют летные данные. Именно на этом и базируется алгоритм предлагаемого метода нахождения параметров и летных характеристик любительского самолета
 
 
 
Несколько замечаний по выбору скорости сваливания. Учтите, от этого зависит сложность пилотирования вашей машины. Из опыта эксплуатации любительских аппаратов известно, что пилоту, прошедшему курс подготовки в аэроклубе ДОСААФ, не слишком сложно пилотировать самолет со скоростью сваливания 100—110 км/ч, для новичка нужен аппарат со значением этого параметра 50—60 км/ч. Но в любом случае для любительской машины не стоит выбирать ее выше 90 км/ч.
 
Суть алгоритма проектирования поможет уяснить конкретный пример. Допустим, решено построить одноместный тренировочный самолет под двигатель РМЗ-640 мощностью 35 л. с. от снегохода «Буран» (кстати, это, пожалуй, единственный доступный двигатель, который можно использовать для подобных целей почти без доработок). Примем ско-
рость сваливания 75 км/ч, механизация крыла — простой нещелевой закрылок. Эксплуатационные перегрузки от +6 до —3: именно такие позволят вашей машине выполнять фигуры высшего пилотажа. Нагрузка: пилот (75 кг), топливо (10 кг), парашют (наиболее подходящий — планерный наспинный ПЛП-60 —9 кг, либо типа С-4 или С-5 — 12 кг). Оборудование: указатель скорости, высотомер, указатель скольжения, тахометр, указатель температуры головки цилиндра, система приемников воздушного давления (ПВД). Вместе с приборной доской все это весит 3,5 кг. Неплохо оборудовать самолет и легкой радиостанцией (4 кг вместе с питанием).
 
Конечно, на основе данных ТЗ можно сделать ряд достаточно сложных расчетов, однако для определения характеристик небольших любительских самолетов классической схемы лучше
 
пользоваться статистическими рекомендациями, сведенными в серию номограмм (рис. 1), которые позволят быстро и довольно точно определять все необходимые параметры самолета и его летные данные.
 
 
Характеристики, полученные с помощью номограмм, подразумевают установку воздушного винта, соответствую-
щего данному режиму полета. В принципе это означает, что для достижения максимальной скорости нужен один винт, максимальной скороподъемности — другой, минимальной взлетной дистанции — третий... К выбору оптимального винта в дальнейшем мы еще вернемся.
 
Номограммы (см. рис. 1) позволяют сопоставить влияние различных параметров на летные характеристики и подбором добиться наилучших результатов. Определив параметры самолета, воспользуйтесь схемами на рисунках 1 и 4 и вычертите предварительную компоновку (рис. 2).
 
Теперь подсчитайте вес и определите центровку. 
 
 
На этом этапе необходимо точно  определить вес силовой установки и оборудования по результатам взвешивания или паспортным данным. Для определения веса самолетных агрегатов  воспользуйтесь номограммами (рис. 3).
 
Имейте в виду, что в маленьких самолетах много элементов, размеры которых определяются не расчетами, а по «{конструктивным соображениям». Действительно, стенки нервюр или обшивку можно было бы делать толщиной в десятые доли миллиметра, однако приходится все-таки устанавливать гораздо более толстые. И такие отклонения весьма трудно учесть весовыми формулами и номограммами, поэтому расчет веса требует тщательности.
 
Используйте более мощный двигатель либо увеличьте размах и площадь крыла.  Более точно взлетный вес определяется по элементным весовым расчетам после определения силовых сечений конструктивных элементов по расчету на прочность. Контроль веса проводите на всех этапах проектирования и постройки самолета.
 
Следующий этап — расчет центровки. Уже по предварительной компоновке определилось расположение крыла, оперения, фюзеляжа, а также кабины пилота, которая должна быть как можно ближе к требуемому центру тяжести (15—25% )« Теперь наметьте на чертеже центр тяжести (ЦТ) отдельных агрегатов и закоординируйте их, как показано на рисунке 2. 
 
В процессе работы почти все параметры самолета, в том числе размах, удлинение, сужение и площадь крыла, а также плечо оперения и другие характеристики можно менять в пределах ±5% — аэродинамика вполне допускает это. Можете даже выполнить кры-
ло сужающимся или стреловидным. Но не стоит делать сужение больше 2 и стреловидность по передней кромке более 15°. Выбирая форму самолета, совсем не обязательно рисовать его в аксонометрии. Ведь на стоянке воспринимается боковая проекция, а в полете — плановая. И если обе они будут изящны и красивы — значит, вам удалось изобразить удачный самолет.
 
В процессе дизайнерской проработки не забывайте и о конструкции самолета — наметьте основные силовые элементы: лонжероны, нервюры, шпангоуты, стыковые узлы, а затем вычертите компоновку самолета в масштабе 1 : 5 и общий вид в масштабе 1:10, как это показано на рисунке 4. Еще раз проверьте вес и уточните центровку. Если она незначительно отклонилась от заданной, скорректируйте ее переносом отдельных агрегатов силовой установки или оборудования. 
 
 
 
Если же центровку надо поправить в больших пределах, эффективнее незначительно переместить крыло.
 
Итак, вы нарисовали свой самолет. Внимательно изучите его чертежи, проанализируйте все его достоинства и недостатки. А через некоторое время начните разработку второго варианта: наверняка у вас появятся новые идеи. Плохо, если «очередной» разработкой окажется первая, равно плохо, когда новым компоновкам нет конца...
 
В. КОНДРАТЬЕВ




Рекомендуем почитать
  • «КУЗНЕЧИК» С МОТОРОМ

    Всё чаще и чаще в редакционной почте встречаются объёмистые пакеты с чертежами и описаниями самодельных микромотоциклов. Принципиальное их отличие от разработок прежних лет - удачное сочетание в конструкциях стандартных и самодельных узлов. Вторая существенная деталь - резко улучшившийся внешний вид, смелые дизайнерские решения. На этих страницах мы представляем читателям микромотоцикл, к которому в полной мере относятся характеристики, изложенные выше.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.