В мире моделей

УНИВЕРСАЛЬНАЯ СХЕМА

08.11.2013
УНИВЕРСАЛЬНАЯ СХЕМА«Да нет, такого попросту не может быть!» — эти или похожие слова — «стандартная реакция» спортсменов любого ранга. А вызывает ее упоминание о летных свойствах моделей, уже три года строящихся в нашем кружка. Когда же собеседники узнают, что речь идет не о цельнобальзовых супераппаратах, а о тренировочных, притом состоящих из десятка сосновых деталей... Вот тогда уж на лицах можно прочитать лишь нескрываемое недоверие.
Совсем иначе ведут себя те же спортсмены после близкого знакомства с нашей техникой. Да не в лаборатории, а на кордодроме, когда мы позволяем им поуправлять нашими «учебками». И, однако, чувство «такого не может быть» остается у них даже после полетов!
 
В конце концов это можно понять. По характеристикам наши «учебки» зачастую выше общепризнанных моделей-«эталонов». Смотрите сами: минимальный радиус полупетли, полученный на облетах одной из модификаций, — от 0,15 до 0,2 м. Здесь нет опечатки: не 2, а именно 0,2 м! Величина эта замерена при расшифровке кинограммы полета. При этом на модели была навешена бойцовая лента, обычно ухудшающая маневренность, да еще в самом невыгодном месте — практически на уровне оси поворота руля высоты.
 
Прочность же «учебок» такова, что позволяет смело рекомендовать их даже мальчишкам, делающим первые шаги в обучении пилотированию кордовыми. «Ветрозащищенность» — выше всяких похвал. Достаточно сказать, что модели уверенно летят без потери натяжения корд в ветер, достигающий 12—13 м/с. Довелось испытывать их в экстремальных условиях: порывистый ветер, скорость в порывах до 18—20 м/с. Трудно поверить, но для компенсации ослабления натяжения корд не пришлось сделать ни одного шага, вполне хватало лишь сгиба руки!
 
Думаете, при сверхманевренности у таких «странных учебных» понижена устойчивость? Нет, и эта характеристика на высоте, модели можно спокойно доверять даже новичкам. Управляются аппараты очень мягко, пилотирование никогда не вызывает стрессовых ощущений. В любую погоду модели хорошо держатся в воздухе в любой точке пилотажной полусферы, взлет с рук элементарно прост. Удивительное сочетание устойчивости и маневренности позволяет тренировать как бойцов, так и пилотажников.
 
Вот вкратце о летных свойствах новой модели. Хотя аэродинамическая схема ее может считаться обычной, подобный аппарат по праву можно отнести к уникальным благодаря сочетанию удачных решений как аэродинамики, так и силовой конструкции. Примечательно, что результаты полетов поставили перед теорией обтекания летательных аппаратов вопросы, ответы на которые пока не найдены. Один из них — способность совершать эволюции с коэффициентом перегрузки, равным 500, и с коэффициентом подъемной силы около 13—14(!). В этом еще предстоит разобраться специалистам в области аэродинамики. Да и сопроматчикам придется нелегко: согласно прочностным расчетам, любая из подобных моделей должна была бы разрушиться. А они летают, да еще как!
 
Но оставим пока теорию в покое. Главное в том, что найденная схема сказалась необыкновенно перспективной. Апробированные на «учебке» решения и сделанные после облетов выводы настолько интересны, что могут послужить основой для создания новых, столь же необычных аппаратов многих других авиамодельных классов.
 
Но об этом — чуть позже. А для начала — рассказ о создании универсальной кордовой.
 
Три года назад в нашем кружке решили подготовить к очередным городским юношеским соревнованиям сильных бойцов из ребят младшего возраста. Сразу же встал вопрос о выборе техники. После долгих обсуждений остановились на боевом «Стриже», чертежи которого были опубликованы в «М-К» № 2 за 1982 год. Привлекла нас прежде всего простота этой модели, возможность создать на ее основе легкую и прочную конструкцию.
 
Однако тончайшей «ракетной» лавсановой пленки для обтяжки «Стрижа» достать не удалось. А обычную, что продается в магазинах «Юный техник», использовать было бессмысленно — ее термическое натяжение превратило бы интересную модель в «чудовище» за счет непомерного втягивания мягкой тросовой кромки крыла.
 
И тогда решили пойти по самому простому пути. Тросовую кромку заменили плоской рейкой, застраховав ее от искривления двумя легкими нервюрами. Отказались от выгибаемой с применением шаблонов силовой передней кромки — ее заменили сосновые бруски. Они одновременно брали на себя функции и кромки, и лонжерона, их торцы несли бруски-законцовки. Увязать весь набор в единое целое помогли фанерные косынки. Получился жесткий «ударопрочный» контур.
 
Первые же полеты на новых моделях с микродвигателями «Стриж» 1,5 см3 дали настолько хорошие результаты, что кружковцы без промедления начали строить увеличенные модификации под двигатели рабочим объемом 2,5 см3. И вот именно на этих аппаратах нам удалось решить целый ряд интереснейших вопросов. За три года построено больше сорока моделей, и каждая служила решению новой творческой задачи.
 
Кордовая модель под двигатель 2,5 см3.
Кордовая модель под двигатель 2,5 см3:
1 — брусковая передняя кромка-лонжерон (сосна сечением 13X18 мм, к концам сечение уменьшено до 9X12 мм), 2 — внутрикрыльевые тросики управления Ø 0,5 мм, 3 — косынка центральной нервюры (фанера 1,5 мм), 4 — накладка, увеличивающая монтажную толщину крыла под дюралюминиевую съемную мотораму до 28 мм (сверху и снизу, симметрично), 5 — топливный бак объемом 50—60 см3, 6 — распорная нервюра (сосна 3X13 мм), 7 — усиление стыка (липовая или сосновая рейка), 8 — косынка законцовки (фанера 1 мм), в месте стыка передней кромки с внешней законцовкой заклеить свинцовый груз массой 10—15 г, 9 — законцовка (сосна 9X10 мм), 10, 20 — косынки (фанера 2 мм), 11 — задняя кромка (сосна 3X18 мм), 12 — лавсановая пленка обшивки крыла, 13 — центральная силовая нервюра (сосна 7X13 мм), 14 — тяга руля, 15 — косынка выхода тяги из полости крыла, 16 — накладки (фанера 1 мм), 17 — стыковая вкладка (сосна толщиной 3 мм), 18 — «балка» (фанера 2,5—3 мм, заклеить в прорези центральной нервюры), 19 — цельноповоротный стабилизатор (фанера 3—4 мм, прорезать окна облегчения, обтянуть лавсановой пленкой).
 
После окончания сборки и установки двигателя модель отцентровать. Требуемое положение центра тяжести — на 23—25% САХ для всех вариантов модели (критическая центровка — 27—28% САХ). Для данной модели величину размера «а» принять в пределах от 100 мм для мощных двигателей до 125 мм для остальных вариантов и для малой скорости.
 
Основные данные модели
 
Несущая площадь, дм2: 30
 
Масса полная, г: 470
 
Удельная нагрузка, г/дм2: 15,6
 
Сборка центрального силового узла каркаса (показан вариант установки качалки).
Сборка центрального силового узла каркаса (показан вариант установки качалки).
Перед склейкой сделать выборки на кромке и на центральной нервюре под фанерные косынки, подогнать топливный бак. Клеить на эпоксидной смоле под давлением, одновременно клеить бак. Слон «рубашки» фанерных косынок — только вдоль нервюры. После отверждения клея края косынок сошкурить вровень с каркасом. На упрощенных моделях косынки можно ставить без врезки.
 
Сборка стыка кромки с законцовкой.
Сборка стыка кромки с законцовкой.
Условия выполнения операций аналогичны сборке центрального силового узла каркаса. «Рубашка» — под 45°.
 
Упрощенный стык кромки с законцовкой с использованием вставной косынки из фанеры толщиной 2,5 — 3 мм.
Упрощенный стык кромки с законцовкой с использованием вставной косынки из фанеры толщиной 2,5 — 3 мм. Слои «рубашки» косынки — под 45° к рейкам.
 
На первом этапе исследовали влияние толщины крыла-пластинки на поведение бойцовок в воздухе. При одинаковой профилировке кромки все летали практически одинаково: разница лишь в требовательности к отсутствию случайных, невыправленных круток крыла. Зато когда принялись за поиск оптимального сечения кромки, поняли: от нее зависит и управляемость модели, и ее чувствительность к порывам ветра, и склонность к подтормаживанию на резких эволюциях.
 
Сейчас ребята уже привыкли оценивать модели прежде всего по форме передней кромки. Может быть, этот критерий безупречен не в ста случаях из ста, но построенные в кружке аппаратики упрямо убеждали нас в одном: тупоносый, а тем более выполненный по радиусу во всю толщину профиль никуда не годится. С ним кордовая летает так, словно у нее на хвосте, как говорят у нас в кружке, «крокодил висит». В управлении такая модель вялая, «тупая», она реагирует на порывы ослаблением натяжения корд, скорость в горизонте снижена, подтормаживание на фигурах значительное.
 
Когда же определилось оптимальное соотношение высоты и длины сечения передней кромки, оставалось только удивляться: сколько же, без преувеличения, знаменитых конструкций сделано без учета этого важнейшего фактора, сколько возможностей улучшения летных свойств потеряно спортсменами!
 
Влияние профилировки особенно ярко выражено на крыльях, близких по сечению к пластине. Наверное, оно скажется, хотя и не столь значительно, и на профилях пилотажного типа. На плоских же крыльях лучшие результаты получены при отношении длины сечения кромки к ее высоте в пределах от 1,5 до 2, при условии, что крыло имеет полуэллиптическую или близкую к клиновидной форму.
 
Топливный бак.
Топливный бак:
1 — трубка питания двигателя, 2 — жестяной корпус бака, 3 — трубка заправки и наддува, 4 — переборки повышения жесткости.
 
Система управления.
Система управления:
1 — накладка (твердая древесина, клеить между косынками силового узла вместе с кронштейном качалки), 2 — кронштейн качалки (дюралюминий, вклеиваемую часть обмотать нитками виток к витку), 3 — тяга, 4 — «замок» тяги, 5 — кабанчик цельноповоротного стабилизатора, 6 — тросики, 7 — качалка (дюралюминий толщиной 2 мм).
 
Дальнейшая работа была направлена на создание равнопрочной, не имеющей переусиленных мест, конструкции. И вот здесь мы столкнулись с новой проблемой; как четко задавать сечения задних кромок. Если передние принимают на себя основные нагрузки, то задача задних — замкнуть силовой контур каркаса и удержать пленку обшивки в натянутом состоянии. Множество экспериментов показало — при редко поставленных нервюрах достаточно позаботиться лишь о выполнении последнего условия. Решение первой задачи будет обеспечено автоматически, и расчет не усложнится лишними операциями.
 
В результате появился график-номограмма, с помощью которой несложно по заданной величине прогиба кромки под воздействием термической усадки лавсановой пленки найти минимальное сечение кромки. Приводим его полностью, зная: возможности этого графика фантастические. Конечно же, это не только поиск размеров деталей для бойцовки. Несложная в пользовании номограмма позволяет создавать такие конструкции, о которых вчера даже мечтать не приходилось! Но об этом мы расскажем чуть позже. А пока — о самих «учебках», по летным свойствам превосходящих бальзовые супераппараты.
 
Наши цельнососновые модели объединяет одинаковая силовая схема с брусковой кромкой-лонжероном и двумя распорными нервюрами. Каркасы собирались исключительно на пластифицированной эпоксидной смоле. Другие клеи неприемлемы: в силовой схеме оставлено минимальное количество узлов, поэтому на каждый приходится значительная нагрузка, и к выполнению этой работы надо отнестись с наибольшей внимательностью.
 
Немаловажен и выбор сосны для каркаса. Так, для задних кромок лучшими оказались заготовки со слоями, параллельными большой стороне сечения кромки. То же относится и к распорным нервюрам, и к центральной силовой. Для всех элементов крыла надо стараться использовать мелкослойную древесину. Ее удельный вес роли не играет: максимально упрощенная конструкция имеет крайне незначительную массу.
 
Изготовление модели начинается с профилировки заготовки передней кромки. Затем к ней пристыковываются законцовки и центральная силовая нервюра. После отверждения эпоксидной смолы хвостовики законцовок стягиваются шпагатом, за счет чего задается прогиб кромки. Как показала практика, таким способом удается собрать ровный каркас без использования каких-либо стапелей. К согнутому «луку» подгоняются детали задней кромки и заклеиваются в нем. Сняв шпагат, можно приступать к монтажу распорных нервюр, косынок задней кромки и других деталей. Готовый каркас зачищается наждачной бумагой различной зернистости, промазывается клеем и обтягивается обычной лавсановой пленкой с «подворотами» шириной около 10 мм.
 
На большинство моделей мы устанавливали микродвигатели КМД-2,5 — на дюралюминиевой мотораме из профиля-уголка или на традиционной, вырезанной из фанеры толщиной 10—15 мм. Питание — под давлением, топливные бачки обычной конструкции, паянные из луженой жести. Надо отметить, что даже при использовании баков, уменьшенных по толщине до 10 мм, работа двигателя даже на самых резких фигурах не ухудшалась. Сверхтонкие баки лучше усиливать изнутри несколькими сквозными трубками-распорками или перегородками. Это уменьшит «игру» стенок при воздействии пульсирующего давления из картера. Все элементы выкройки бака выполняются с отбортовками.
 
Надо отметить, что изображенная на рисунках модель может оказаться привлекательной для спортсменов-бойцов. У нас же в кружке наибольшую популярность в последнее время завоевала несколько иная, увеличенных размеров (именно она и снималась на кинопленку). Размах ее от 1250 до 1300 мм, длина корневой нервюры — 400 мм, концевых (законцовок) — до 250 мм. Плечо стабилизатора выросло до 100 мм, размеры этого узла также увеличены (габаритные 100X400 мм). Цельноповоротное горизонтальное оперение полностью компенсировано (ось поворота находится на 24—25% САХ стабилизатора) и установлено на съемкой балке из березового бруске.
 
Испытали мы и другие модификации. Для обучения пилотажников подошла модель размахом 1300 мм. Ее преимущества — увеличенная масса при небольшой нагрузке, что позволяет уверенно управлять аппаратом даже на небольшой скорости. Другой вариант еще больше: с размахом — 1500 мм, длиной центральной нервюры — 500 мм, площадью крыла — до 52 дм2 и нагрузкой в пределах 12 г/дм2. Модель очень маневренная. При тонком крыле на резких фигурах может возникнуть сильная крутка, поэтому толщину «профиля» лучше увеличить до 20—25 мм.
 
Была построена и модель другой «крайности», уменьшенная. Ее основные данные: площадь крыла — 18 дм2, стабилизатора — 1,5 дм2, силовая схема та же, но с переломом передней кромки в сторону образования обратной стреловидности. Масса в комплекте с оригинально установленным двигателем ЦСТКАМ-2,5Д 280 г (!).
 
В предыдущем номере мы познакомили вас с необычными кордовыми моделями, предназначенными для обучения пилотов-новичков и тренировок «бойцов» и пилотажников. Сегодня разговор о более серьезной технике.
 
Но чтобы начать его, нужно вначале поближе познакомиться с графиком-номограммой, позволяющим выбирать сечения кромок.
 
Работают с ним так. Прежде всего по чертежу будущей модели определяется максимальный пролет кромки (m). Затем задается максимальный прогиб кромки (σ), который допустим для данной модели. Например, строя копию, исходят из того, что прогиб кромок вообще не должен прослеживаться и что модель будет летать не один год. В таком случае останавливаются на величине допустимого прогиба не более 0,01 мм. В других моделях этот размер может быть увеличен до 0,05 мм — такой прогиб практически незаметен. Для бойцовой же задают прогиб от 0,1 мм до 1 мм.
 
Номограмма для определения прогибов стрингеров и кромок от натяжения лавсановой пленки 0,025 мм.
Номограмма для определения прогибов стрингеров и кромок от натяжения лавсановой пленки 0,025 мм. Штриховой линией показан пример пользования диаграммой. Получены два варианта кромки, отличающиеся по массе в два раза.
 
Выбранная величина корректируется в зависимости от условий. Они таковы: график построен для обычной лавсановой пленки толщиной 0,025 мм, обшивка одинарная, односторонняя, кромка сосновая. Если толщина имеющейся пленки отличается от указанной, величину заданного прогиба условно увеличивают пропорционально (при более тонкой пленке) и наоборот. При расчете нормальных кромок крыла или оперения, на которые воздействуют обе стороны обшивки плоскости, величину σ соответственно задают меньшей в два раза, а при замене сосны бальзой того же сечения — еще в четыре раза. Так, например, при σ = 0,05 мм под облегченный стабилизатор для бальзовых кромок при толщине пленки 0,005 мм после коррекции имеем заданное σ = 0,03 мм.
 
Пилотажная модель с модифицированным двигателем «Ритм».
Пилотажная модель с модифицированным двигателем «Ритм» (стенка от КМД-2,5 и новая рубашка цилиндра).
 
Пилотажная модель типа «летающее крыло» с модифицированным двигателем «Ритм».
Пилотажная модель типа «летающее крыло» с модифицированным двигателем «Ритм».
 
Пилотажная модель с двигателем рабочим объемом 7,0 см3.
Пилотажная модель с двигателем рабочим объемом 7,0 см3. На графике зависимости коэффициента подъемной силы от угла атаки показано сравнение аэродинамических характеристик обычного стабилизатора и треугольного стабилизатора малого удлинения.
 
Затем на диаграмме через выбранную точку проводят вертикаль до пересечения с кривой требуемого пролета m между нервюрами (здесь нужно внимательно следить за соответствием шкал пролетов и прогибов). Через эту точку проводим горизонталь на правую часть диаграммы. Любая точка пересечения с ветвями правого графика даст искомое сочетание толщины и ширины кромки. Останется лишь выбрать удобный с точки зрения привязки к конкретной конструкции вариант.
 
Возможно, поначалу эти операции покажутся замысловатыми. Но стоит пару раз воспользоваться графиками, и вы уже не сможете обойтись без них при прорисовке каждой новой модели!
 
Что может дать использование предложенной диаграммы? Чтобы ответить на подобный вопрос, взгляните на сопровождающие статью рисунки. На них модели, отличные летные свойства которых достигнуты не только за счет применения уже знакомой схемы, но и благодаря резко сниженной массе хвостовой части, что удается только при обоснованном выборе сечений элементов их каркасов. Пилотажная с двигателем «Ритм» и цельноповоротным стабилизатором: горизонтальное оперение, выполненное исключительно из сосны, после окончания отделки и установки кабанчика весит 12 г! Модель схемы «летающее крыло»: руль высоты в законченном виде весит 5 г, каркас сосновый! Большая модель с двигателем рабочим объемом 7,0 см3 — полная масса с двигателем... 580 г, цельноповоротный стабилизатор с узлом подвески и кабанчиком после покраски — всего лишь 12 г. Это на порядок меньше общепринятых норм!
 
Естественно, возникает вопрос: необходимо ли это?
 
Ответ однозначен — да! Масса хвостовой части пилотажной или бойцовой, во многом определяющая момент инерции всей модели, является чуть ли не основной величиной, влияющей на важнейшие характеристики управляемости. Это и способность «ходить» за ручкой, и вообще выполнять резкие эволюции. И никакими другими приемами, кроме снижения момента инерции, не удастся заставить пилотажную пройти угол «квадрата» с радиусом менее 1 м или бойцовую совершить «разворот на месте» без потери скорости!
 
Подтверждение тому — расчеты и испытания. Причем расчеты в отличие от аэродинамических (в которых поправки иной раз превышают искомое значение) абсолютно точные и достоверные, основывающиеся на законах классической механики. И достаточно «прокачать» любую из известных хороших моделей, чтобы после пятиминутной работы с карандашом и логарифмической линейкой понять: резервы ее совершенствования еще безграничны!
 
А. СОЛОВЬЕВ, клуб «Искатель», Москва




Рекомендуем почитать
  • «СХЕМАТИЧКА» КЛАССА В1

    «СХЕМАТИЧКА» КЛАССА В1Приверженцы класса резиномоторных свободнолетающих авиамоделей В1, не переворачивайте страницу журнала, увидев на рисунках технику, по внешним признакам относящуюся к детским «схематичкам»! Преодолейте пренебрежение к давно пройденной вами схеме и прочитайте материал. Возможно, вы найдете для себя немало интересного.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.