RC ПЛАНЁР «ЯСТРЕБ»

Желание попилотировать что-нибудь необычное привело к созданию очень эффектной модели планёра типа «летающее крыло». Стремление «отличиться», наверное, характерно для каждого моделиста. Нередко именно это чувство приводит к совершенно неординарным решениям, способным повлиять на развитие целого класса моделей.

Но чаще всего дело ограничивается необычным подходом к отдельным узлам или же к использованию нетрадиционного дизайна нового аппарата. Скорее, к последнему типу «конструкторского зуда» относится и решение построить радиоуправляемый планёр «летающее крыло», в своё время озаботившее автора этой статьи.

В принципе, ничего нового в «летающем крыле» не имеется. Также известно, что «летающее крыло» немного проигрышнее по аэродинамическим характеристикам по сравнению с аппаратом обычной «хвостатой» схемы. Однако… желание «отличиться» и создать что-либо «этакое» привело именно к бесхвостому планёру. Так как изначально проектирование нетрадиционной техники чревато неудачей, было решено вначале посмотреть, что «вытворяют» другие. Поиск в отечественной и зарубежной периодической печати дал нужный результат. Были найдены чертежи и короткое описание весьма несложного по конструкции, но красивого и эффектного планёра Blackhawk («Чёрный ястреб»). Кроме всего прочего, привлекла информация, что эта модель создана Keith Shaw — спортсменом, имеющим богатый опыт в проектировании свободнолетающих моделей. Именно опыт позволил ему добиться от планёра метательного типа.

Даже после интенсивного броска, плавно и без потерь набранной высоты модель переходила в устойчивый режим планирования. Её отличала и высокая чувствительность к восходящим термическим потокам, что вообще мало характерно для планёров подобной схемы и размаха. Удачным оказался и выбор современного самостабилизирующегося профиля CJ-3309, имеющего S-образную среднюю линию и достаточную относительную толщину. Конечно, подразумевалось, что такой планёр сохранит все свои достоинства после монтажа буксировочного крючка для запуска с помощью традиционного леера.

Таким образом «прототип» для создания «летающего крыла» был выбран. Оставалось лишь реконструировать его в соответствии с собственными конструкторскими идеалами. Наверное, на внесённых изменениях нужно остановиться подробнее.

* * *

Итак, что же поменялось в модели, а что сохранено в «первородном варианте»? Основная силовая схема, профилировка крыла и базовые габаритные размеры взяты с планёра-«прототипа» с очень малыми поправками. Так, форма законцовок крыла стала более спрямлённой для улучшения технологичности и облегчения их конструкции, а фюзеляж приобрёл более широкое миделевое сечение — для удобства монтажа радиоаппаратуры.

Основные же изменения внесены в узлы крыла и силовую схему хвостовой части. Начнём с несущих плоскостей. Новое крыло, несмотря на сравнительно небольшой размах, стало разборным и теперь состоит из трёх почти равновеликих секций (переработка конструкции позволяет разместить все части полутораметрового крыла в обычном пластиковом портфеле-«дипломате»!).

Фюзеляж в сборе. Ложементы рулевых машинок и крышка носового отсека аккумуляторов отсутствуют

Крепление фигурного кронштейна (Д16Т) на шпангоуте с помощью винтов М3. Верхняя полка кронштейна с резьбовым отверстием М4 выходит на верхнюю поверхность фюзеляжа

Облегчённый цельнобальзовый киль с лонжероном, усиленным сосновой рейкой

Лонжеронная схема изменена для снижения массы — вместо набора, состоящего из двух полок лонжерона и стенки, теперь присутствуют только верхняя полка и нижняя силовая стенка. Образующийся облегчённый Т-образный профиль имеет один клеевой шов и более логичен для крыла, создающего в полёте лишь положительную подъёмную силу. Вместо пары стрингеров в зоне носика оставлен один. Законцовки крыла, выполненные на «прототипе» в виде больших по площади цельных фигурных пластин с подкрепляющими треугольными полунервюрами, теперь стали наборными и, соответственно, значительно более лёгкими. Практически в два раза увеличены по размерам косынки. Подкрепляющие на консолях стыки нервюр с задней кромкой. Также для увеличения жёсткости нервюр добавлен бальзовый стрингер сечением 3,5×3,5 мм, располагающийся на нижней поверхности профиля между задней кромкой и лонжероном.

Кроме того, заменены материалы передней кромки и стрингера. Вообще на исходном аппарате было применено интересное решение. Так, передняя кромка на нём сделана из круглой буковой рейки диаметром 5 мм, а оба стрингера — из такой же рейки диаметром 3 мм. Из-за отсутствия подобных полуфабрикатов и желания снизить вес кромка была заменена на почти треугольную рейку сечением 5×5 мм (твёрдая бальза), а единственный стрингер выполнен из лёгкой бальзы сечением 2×3,5 мм.

Обновление хвостовой части модели подразумевает общую замену цельных пластин из бальзы на наборные конструкции, выполненные из того же материала. Так, наборными стали как хвостовая часть фюзеляжа, так и киль с рулём направления. Руль высоты (на крыле) для простоты оставлен без облегчения, в виде цельных бальзовых пластин треугольного профиля — его размеры относительно невелики. Здесь же нужно отметить, что на исходной модели руль высоты имел посередине лишь тонкую прорезь, в которой проходила неподвижная часть киля. В опущенном положении руль высоты ложился на верхнюю обшивку фюзеляжа. В полётном положении в этой зоне образовывалась клинообразная щель, которая никак не могла идти на пользу аэродинамическому качеству планёра. Теперь же, когда половинки руля при нулевом положении стоят вровень с бортами фюзеляжа, негативные эффекты ликвидированы. Кстати — в новом варианте половинки руля не соединены центральным «торсионом», а приводятся в действие посредством одной раздвоенной тяги. Хотя это — дело вкуса.

Каков результат конструкторских нововведений? Несмотря на появление четырёх усиленных нервюр и дополнительных разъёмов крыла, удалось облегчить планёр почти на 20%! Для модели подобного типа это существенно важно. Тем более разработчик утверждал, — чем легче модель, тем лучше (по его рекомендациям, планёр должен быть в комплектном виде не тяжелее 340 — 400 г). Сразу скажем, что в новом конструктивном исполнении полностью обтянутая и частично покрашенная модель без бортовой части аппаратуры весит всего 210 г, не более. Поэлементно: центроплан крыла с рулём высоты — 60 г, обе отъёмные консоли — 40×2=80 г, соединительные штыри крыла — около 5 г, фюзеляж в сборе с вертикальным оперением и крышкой отсека аппаратуры — 65 г.

Разъём крыла, вид спереди. К стенке лонжерона сплюснутые концы трубчатых «пеналов» крепятся винтами М3 через фанерные прокладки. Входные части трубок зачищены, обмотаны тонкими нитками и заклеены в корневых нервюрах. Все стыки пролиты эпоксидной смолой. Корневые нервюры имеют по паре сквозных отверстий для прохода воздуха

Разъём крыла, вид сзади. Хорошо видны фанерные накладки, усиливающие корневые части лонжерона

Конструктивное оформление законцовки (вид снизу). В носовой части нервюр пропилены лунки для прохода воздуха, в хвостовой части для тех же целей просверлены отверстия

Отдельного разговора заслуживает выбор обтяжечного материала. Прежде всего нужно заметить, что S-образный профиль обуславливает минимальную величину крутильных нагрузок на крыло на всех режимах полёта. Поэтому есть возможность воспользоваться любыми лёгкими материалами для обтяжки. На предлагаемой вашему вниманию модели обшивка была сделана «составной». Задняя часть обшивки, начиная от лонжерона, — фирменная «микалентная» бумага. К сожалению, нет информации ни о её названии, ни о фирме-производителе. Однако такая время от времени появляется в наших модельных магазинах, поэтому именно её можно рекомендовать для подобных моделей. Основные её признаки таковы. Прежде всего, эта волокнистая бумага уже пропитана на фирме каким-то цветным (как правило, жёлтым или красным) химически устойчивым лаком. Полученный обтяжечный материал очень лёгок и несравненно более прочен, чем обычная микалентная бумага с эмалитом. Приклейка к каркасу ведётся на разжиженном «Моменте» или, что гораздо лучше и чище, на отечественном «Десмоколе» (продаётся в небольших тюбиках в большинстве хозяйственных магазинов), разведённом нитрорастворителем.

Несильная, но очень ровная натяжка образуется после проглаживания утюгом, который используется и во время «приваривания» обшивки к каркасу. Что очень важно, степень натяжения этой бумаги не изменяется со временем — множество же обычных фирменных термоплёнок «проседает» буквально через неделю. К достоинствам упомянутого материала нужно отнести как устойчивость его пропиточного лака ко всем растворителям, так и некоторую шероховатость поверхности. Причём шероховатость имеет сглаженный характер, достаточный для улучшения аэродинамики тихоходной модели планёра, и одновременно позволяющий легко мыть загрязнённые участки модели водой с мылом.

Ещё хочется заметить, что применение обычной микалентной или другой длинноволокнистой бумаги, пропитываемой эмалитом, на этой модели нежелательно. Хотя поначалу и возникла мысль использовать такую для улучшения технологичности и жёсткости крыла, от этой идеи пришлось потом отказаться. Дело в том, что тонкая задняя кромка под воздействием эмалита искажает форму, и на ней появляются «волны».

То же касается и всего крыла. Оно со временем ведётся, особенно при малой относительной толщине профиля. Отечественная же лавсановая плёнка создаст проблемы не только при оклейке той же задней кромки (из-за её большой ширины), но и при обтяжке верхней задней части профиля, где существует явно выраженная вогнутость. Кстати, подобная вогнутость есть и на нижней поверхности крыла.

Лобик обтянут белым «Супер-Монокотом». Именно он отличается от других известных термоплёнок повышенной жёсткостью. Нужно признать — в конце концов стало понятно, что это не лучший вариант. Во-первых, материал глянцевый, и поэтому пришлось приклеивать по стрингеру турбулизирующую нить (нелогично при великолепной шероховатой обшивке задней части профиля). Прочность и жёсткость плёнки явно переизбыточны (хотя кому-то наверняка это понравится) при увеличенной массе плёнки. Гонка за повышением жёсткости крыла на кручение могла быть выиграна путём применения более лёгких материалов. Например, отличный результат дала бы замена «Супер-Монокота» крафт-бумагой, наложенной «мокрым» способом на эмалите. Но, что сделано, то сделано. Модель всё равно получилась достаточно лёгкой и летучей.

Комплект основных деталей модели перед окончанием обтяжки

Фюзеляж, киль с рулём поворота, руль высоты и крышка отсека аппаратуры отделаны с помощью тонкой цветной термоплёнки типа «Солярфильм». Здесь требования к обтяжечному материалу ограничиваются лишь минимальным весом. Такой же плёнкой выполнены декоративные элементы отделки.

Изначально по задумкам автора этой статьи планёр должен был оборудоваться типовой аппаратурой со стандартными рулевыми машинками (массой примерно по 50 г, при аналогичной массе приёмника). Кстати — именно поэтому сразу была увеличена ширина фюзеляжа. Но позже в распоряжении появилась аппаратура Hitec с миниатюрным приёмником массой около 25 г и не слишком дорогими, но мощными и быстроходными рулевыми машинками HS-80 массой по 18 г. Поиски соответствующего блока питания привели к силовым никель-кадмиевым аккумуляторам Panasonic ёмкостью 300 мАч. Блок из четырёх таких элементов весит всего 40 г (вместо «типовых» 100 г). Также можете попробовать поставить на zenmuse h3-3d камеру GoPro.

В итоге бортовая часть аппаратуры управления в сумме стала иметь массу не более 110 г, включая все провода, штекеры и выключатель питания. Взлётная масса полутораметровой модели оказалась в границах 320 г. Здесь полезно заметить, что возврат к стандартной аппаратуре увеличит массу планёра всего лишь до 420 г. Эта величина вполне приемлема!

В остальном конструкция планёра достаточно типична, и в подробных пояснениях не нуждается. Поэтому можно остановиться лишь на отладке полёта. Сразу отметим, что никаких круток крыла задавать не нужно — оно должно быть ровным на всём размахе. Попытки уменьшить индуктивное сопротивление за счёт отрицательной крутки законцовок (очень часто применяемой на большинстве планёров нормальной схемы) по сути бессмысленны — использование S-образного профиля изначально обуславливает небольшую подъёмную силу и малую интенсивность концевых вихрей. Ещё на прямом «летающем крыле» крутка законцовок грозит усложнением и так весьма критичной балансировки.

Именно балансировка — наиболее тонкий момент в регулировке подобной модели. Как для любого другого свободнолетающего или радиоуправляемого «летающего крыла», не имеющего стреловидности, допустимая разбежка центровки имеет очень малые границы. Поэтому рекомендуем вначале за счёт передвижки аккумуляторов и приёмника добиться центровки, указанной на чертежах. Потом, совершив на поле с высокой травой несколько пробных полётов с руки, попробуйте сдвинуть центр тяжести вперёд или назад в несколько этапов (за один раз — не более чем на 2 мм!). Вы увидите, что режим полёта меняется довольно активно. В результате отладки планёр при несильном горизонтальном броске с руки в безветрие должен пролетать около 30 м. После этого можно попытаться совершить запуск с сильным броском под углом около 45 — 50° к горизонту, и проследить, насколько плавно проходит переход в нормальное планирование. Если при этом проявляется тенденция к колебанию модели по тангажу, чуть-чуть сдвиньте вперёд центр тяжести.

Следующий этап — отладка взлёта на леере. С самого начала пользуйтесь леером нормальной длины. Укороченный леер не только исказит характер поведения планёра на взлёте, но и оставит гораздо меньше времени на принятие правильного решения. Важно в процессе регулировки подобрать идеальное положение буксировочного крючка. Причём это придётся делать так же скрупулёзно, как и центровать модель. Не пожалейте времени на этот процесс.

В результате вы будете удивлены, насколько она надёжна и проста в запуске. Лётные же свойства этого небольшого планёра после правильной отладки заставляют забыть о том, что по качеству планирования «летающее крыло», в принципе, проигрывает моделям обычной схемы.

В заключение — немного интересной информации. Судя по иностранным журналам, планёр Blackhawk понравился многим зарубежным моделистам. И, кроме чистого копирования исходной конструкции, ими уже созданы увеличенные модификации планёра, размахом до 2500 мм. Может быть, такой путь заинтересует вас? Тогда буквально один совет -воспользуйтесь нашими чертежами переработанной модели и измените их масштаб в произвольном отношении. Точно в той же пропорции потребуется увеличить и размеры, толщины и сечения всех деталей. Это послужит гарантией достаточной прочности всех элементов. Лётные же качества, как известно, с увеличением размеров модели могут только улучшиться!

К. ЮТОНОВ, кандидат технических наук, г. Новосибирск