ВЕРТОЛЕТ? ДА, НО — ТРЕНАЖЕР | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

Мы — давние и постоянные подписчики журнала «Моделист-конструктор». Для нас — впрочем, как и для всех тех, кто связал свою жизнь с техникой,— журнал всегда был своего рода информационным родником, снабжавшим живительной информацией по интересующим нас вопросам. А интересы наши всегда концентрировались на любительских сверхлегких летательных аппаратах: мы всегда самым внимательным образом исследовали новинки самодеятельных авиаконструкторов, и в первую очередь винтокрылые машины — автожиры и вертолеты.

Правда, «Моделисту-конструктору» о такого рода технике в последние годы рассказывать практически не доводилось. Дело в том, что самодеятельные авиаконструкторы крайне редко берутся за создание мини-вертолетов, а тех, что в конце концов доходят до «летных» образцов,— буквально единицы. Тем не менее все это не остановило нас, когда мы все же решили взяться за создание сначала автожира, а затем и геликоптера.

К сожалению, надежной и достаточно точной методики расчета несущего винта нам найти не удалось. Поэтому для начала спроектировали стенд для отработки несущих винтов-роторов. В процессе изготовления он усложнялся, «обрастал» механизмами, системами и узлами — и в итоге получился вертолет НГУ-3, который можно видеть здесь на чертежах и фотографиях. От стенда осталось лишь название нашей машины, которое расшифровывалось как «Натурная Геликоптерная Установка-3».

Автором проекта вертолета является инженер-технолог С. Комиссаров. Немало сил и времени уделил созданию машины автор этих строк, руководитель авиамодельной лаборатории Станции юных техников города Ликино-Дулево; в работе принимали участие также сотрудники и учащиеся ликино-дулевского техникума Ли-ДАМТ при вполне доброжелательном отношении к нашей деятельности руководства и техникума, и городской Станции юных техников.

Итак, вертолет. Метод проектирования мы выбрали самый простой — его можно назвать статистическим. Иначе говоря, были изучены аналогичные вертолеты такого типа, и на основании анализа их конструкций с учетом параметров имевшегося у нас силового агрегата, а также материалов и технологий, которыми мы располагали, и был разработан наш винтокрылый аппарат. Кстати, силовой агрегат — 500-кубовый двигатель ESO-500, без которого наша работа вряд ли имела бы смысл, был подарен нашей группе местным меценатом, за что громадное ему спасибо.

Большая часть агрегатов вертолета сделана самостоятельно. Да и «пилотировали» машину во время испытаний мы также сами. Она совершала рулежки по земле, а также с использованием специального стенда совершала устойчивые подлеты на высоту 1…2 метра. Стенд представлял собой устройство типа «колодезный журавель», исключающее развороты и опрокидывание вертолета. Управление им на стенде позволяло постепенно увеличивать число степеней свободы машины и тем самым постепенно совершенствовать навыки управления аппаратом. Главное здесь было — обеспечить безопасность этого процесса, поскольку никому из нас раньше пилотировать вертолет не приходилось.

Несколько строк о технических характеристиках НГУ-3. Так, взлетный вес аппарата составляет 250 кг; диаметр несущего винта-ротора — 6 м; профиль лопасти — CLARK-Y — 10%; мощность двигателя — 35 кВт (48 л.с.). Управление ротором — с помощью ручки типа «шаг-газ», изменение направления вектора тяги — непосредственное. Автомат угла установки лопастей — центробежного типа, расположен над втулкой несущего винта. Аппарат цельнометаллический, собран из дюралюминиевых (Д16Т) профилей (труб, «уголков») и листового материала. Несущие лопасти деревянные (ель), обтянутые стеклотканью с использованием эпоксидного связующего. Редуктор комбинированный, открытого типа. Фрикцион сухого типа, дисковый. Передача крутящего момента — с помощью карданных шарниров.

Один комплект лопастей вертолета изготавливался по технологии, описанной в журнале «Моделист-конструктор» № 3 за 1970 год, а другой — по нашей собственной, упрощенной, как мы ее называли, «музыкальной».

Был выбран монолитный брус ели с определенной ориентацией слоев и требуемой структурой. Бруски сушились в прессе, фуговались, вымачивались и вновь сушились в прессе, еще раз фуговались и фиксировались лаками, затем профилировались, фиксировались лаками и опять доводились… Затем вклеивались усиливающие накладки на комлевые части лопастей, накладки в районе законцовок (и, собственно, сама законцовка), а также триммерный узел. Далее лопасть оклеивалась стеклотканью с использованием эпоксидной смолы, шпаклевалась, полировалась и окрашивалась. Удалось даже получить отрицательную крутку концевых сечений лопастей.

Балансировка лопастей по профилю выполнялась так, как это рекомендовалось в уже упоминавшемся номере «Моделиста-конструктора». Конечно, такие лопасти получаются достаточно тяжелыми. Однако это все же значительно лучше, чем использовать списанные и обрезанные лопасти от вертолета Ка-26, как это делает большинство знакомых нам «автожирщиков».

Рис. 2. Компоновочная схема главного редуктора вертолета-тренажера: 1 — подшипниковая опора, 2 — опорная труба, 3 — муфты свободного хода, 4 — конические шестерни первой ступени редуктора, 5 — цилиндрические шестерни второй ступени редуктора, 6 — фрикцион, 7 — упругий элемент фрикциона, 8 — карданный шарнир, 9 — рычаг привода фрикциона, 10 — ведомый шкив. — **Рис. 2. Компоновочная схема главного редуктора вертолета-тренажера:** 1 — подшипниковая опора, 2 — опорная труба, 3 — муфты свободного хода, 4 — конические шестерни первой ступени редуктора, 5 — цилиндрические шестерни второй ступени редуктора, 6 — фрикцион, 7 — упругий элемент фрикциона, 8 — карданный шарнир, 9 — рычаг привода фрикциона, 10 — ведомый шкив.

**Рис. 3. Компоновка силового каркаса и силового агрегата.**

**Рис. 4. Кинематическая схема вертолета-стенда НГУ-3.**

Рис. 5. Конструкция комлевой части лопасти несущего винта: 1 — накладка (сталь 45), 2 — промежуточная накладка (текстолит), 3 — лопасть. — **Рис. 5. Конструкция комлевой части лопасти несущего винта:** 1 — накладка (сталь 45), 2 — промежуточная накладка (текстолит), 3 — лопасть.

Рис. 6. Втулка несущего винта с механизмом угла установки лопастей: 1 — вал ротора, 2 — ось горизонтального шарнира, 3 — стакан, 4 — шлиц-шарнир, 5 — ступица втулки, 6 — траверса, 7 — тяга управления шагом винта. — **Рис. 6. Втулка несущего винта с механизмом угла установки лопастей:** 1 — вал ротора, 2 — ось горизонтального шарнира, 3 — стакан, 4 — шлиц-шарнир, 5 — ступица втулки, 6 — траверса, 7 — тяга управления шагом винта.

Рис. 7. Шаровой шарнир вала несущего винта: 1 — вал, 2 — муфта свободного хода, 3 — шаровой наконечник вала, 4 — сухарь, 5 — палец, 6 — разрезная втулка в обойме, 7 — ведомое зубчатое колесо. — **Рис. 7. Шаровой шарнир вала несущего винта:** 1 — вал, 2 — муфта свободного хода, 3 — шаровой наконечник вала, 4 — сухарь, 5 — палец, 6 — разрезная втулка в обойме, 7 — ведомое зубчатое колесо.

Конструкцию редуктора открытого типа мы позаимствовали у радиоуправляемой модели вертолета и, как показала практика, не ошиблись. И вообще наш вертолет представляет собой, по сути, подобие такой модели, а при отсутствии требований к значительному ресурсу много проблем отсеивается из-за простоты конструкции.

Карданная передача выполнена подобно приводу от дифференциала к колесам на автомобиле «Запорожец». Проще не придумаешь, если опять же не принимать во внимание требования ресурса.

Конструкция втулки несущего винта вместе с горизонтальными шарнирами выглядит достаточно неказисто. Но она позволила обеспечить желаемую установку и разнос лопастей, а также избежать сварных соединений, не способных обеспечить стабильную прочность.

Балка хвостового (рулевого) винта, костыли и раскосы выполнены из дюралюминиевых (Д16Т) труб. Кинематика привода рулевого винта может доставить много хлопот: длинные валы — это всегда сложно. Но мы все же не соблазнились на ременную передачу и остались верны карданному валу.

Тележка шасси (без носовой стойки) — от мотодельтаплана. На тележке смонтирована дюралюминиевая рама и силовой агрегат. Последний устанавливается на виброгасящей подушке из древесины.

Кинематическая схема трансмиссии вертолета — это комбинация шкивов и зубчатых колес. Промежуточные подшипниковые опоры вала привода рулевого винта установлены с использованием резиновых подушек. Диаметры шкивов и передаточные отношения зубчатых передач подбирались и варьировались применительно к характеристикам несущего и рулевого винтов, а также параметрам силового агрегата.

Стенд для испытаний вертолета был сварен из стальных труб по чертежам, опубликованным в журнале «Моделист-конструктор» № 5 за 1983 год: в этом номере описывалось устройство для обучения полетам дельтапланеристов. В нашем же случае мы использовали стенд для обеспечения безопасности в процессе испытания и выработки навыков пилотирования вертолета. Установленный на нем вертолет может перемещаться вперед, назад, вверх, а также (в небольших пределах) разворачиваться при работе рулевого винта. Может меняться и угол тангажа за счет гоширования (закручивания) всей фермы стенда, поскольку она плоская и не работает на кручение.

Надо сказать, что использование стенда позволило дать возможность всем строителям нашего вертолета приобрести навыки управления винтокрылой машиной, не рискуя при этом единственным экземпляром летательного аппарата и собственной жизнью.

Алексей СОРОКИН, г. Ликино-Дулево, Московская обл.

Рекомендуем почитать