ПСЕВДОРЕАКТИВНЫЕ

Можно смело утверждать, что интерес авиамоделистов к реактивной технике не ослабевал никогда. Однако до последнего времени попытки создания летательных аппаратов с реактивными движителями носили лишь эпизодический, экспериментально-исследовательский характер. Конечно, сказывалось отсутствие настоящих турбореактивных моторов в модельном исполнении (о серийном выпуске единичных сверхсложных образцов серьезно говорить не приходится).

Но настоящий взрыв интереса к имитированию современной «взрослой» авиации произошел, когда дважды чемпионом мира в классе радиоуправляемых копий стал спортсмен с двухмоторной моделью реактивного истребителя. Сама копня заслуживает особого разговора, но сейчас — вообще о возможности постройки подобной техники в наших реальных условиях.

Среди многих спортсменов существует убеждение, что создать хороший импеллер без наличия супердвигателя и хотя бы эталонного фирменного образца самого движителя невозможно.

При этом надо отметить, что фирменные импеллеры, внешне простые по конструкции (детали отштампованы из пластика), вначале прошли долгий путь отработки в лабораториях, пока не достигли удовлетворительных характеристик. Существует расчетный аппарат, призванный облегчить проектирование импеллеров, но он слишком сложен для восприятия рядовым моделистом-спортсменом, громоздок и, главное, неточен по достоверности получаемых результатов. Поэтому в большинстве случаев у нас при создании вентиляторных движителей пользуются методом повтора хорошо зарекомендовавших себя образцов.

А как быть, если аналогов требуемой установки попросту не существует? Тут надо быть готовым к большому объему отладочных работ или… положиться на везение. Чтобы избежать подобных антиконструкторских приемов, мы предлагаем вниманию спортсменов интересный материал, посвященный весьма удачной импеллерной установке, рассчитанной под распространенные отечественные микродвигатели. Надеемся, что описание этой конструкции, не имеющей аналогов (фирменные импеллеры, как правило, рассчитаны на ДВС рабочим объемом 6,5 см³ и выше, причем, как уже говорилось, двигатели эти далеко не рядовые!), поможет в создании интересных копий реактивных самолетов.

В модальной импеллерной установке тяга, потребная для полета миниатюрного летательного аппарата, образуется при вращении вентилятора с помощью поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Работает этот движитель так. Воздух, поступив в объем установки через лобовой воздухозаборник, проходит через внешний (или входной) направляющий аппарат (ВНА), образованный набором радиальных попетой. При этом поток закручивается против направления вращения рабочего колеса вентилятора (РК). Это позволяет увеличить скорость набегания потока на лопасти РК и обеспечить более выгодное его направление. После РК воздух вновь закручивается внутренним направляющим аппаратом (НА1) для подготовки ввода во вторую ступень РК, также против направления вращения.

Третий, выходной направляющий аппарат (НА2) раскручивает ноток до осевого исправления. Проходя вдоль двигателя и одновременно охлаждая его, воздух попадает наконец в сопло, где приобретает требуемую для создания силы тяги большую скорость (тяга данного импеллера на месте равна приблизительно 1 кгс *). Конструкция и технология изготовления. Корпус, сопло, обечайка выклеены на пенопластовой болванке из стеклоткани на эпоксидной смоле. Практически на всех поверхностях стенки корпуса имеют толщину 1 мм. Направляющие аппараты составлены из различного числа деталей: ВНА имеет 12 лопастей, установленных под углом 10°, НА1 — 8 лопастей с углом установки 0° и НА2 — 8 лопастей под углом 10°, обратным ВНА. Все направляющие аппараты делаются по одной конструктивной схеме.

* Комментарий специалиста. Оценить необходимость второй ступени и вообще качество импеллера поможет график осредненных характеристик фирменных одноступенчатых установок.

В. ТИХОМИРОВ, мастер спорта

Лопатки НА — из алюминиевого сплава АМЦАП толщиной 0,5 мм. Профилируются они в специальном приспособлении, показанном на рисунке. Диски выточены из текстолита толщиной 8 мм. На все НА наклеены кольца из стеклоткани на эпоксидной смоле. За эти кольца НА винтами М2 крепятся в центральной части корпуса.

Рис. 1. Двухступенчатая импеллерная установка:

1 — обечайка, 2 — лопатка ВНА (АМЦАП), 3 — кок (Д16Т), 4 — диск ВНА (текстолит), 5 — уплотнительное кольцо (текстолит), 6 — стопоры (ОВС), 7 — диск РК1 (текстолит), 8 — лопасть РК1 (стеклотекстолит), 9 — диск НА» (текстолит), 10 — втулка (Д16Т), 11 —лопасть РК2 (стеклотекстолит), 12 — лопасть НА2 (АМЦАП), 13 — диск НА2 (текстолит), 14 — лопасть НА1 (АМЦАП), 15 — диск РК2 (текстолит), 16 — диск моторамы (текстолит), 17 — стойка моторамы (стеклотекстолит),18 — пластина (Д16Т), 19 — винт М3, 20 — держатель бака (стеклоткань на эпоксидной смоле), 21 —стопорное кольцо (ОВС Ø1,0 мм), 22 — топливный бак (луженая жесть), 23 — обтекатель бака (пе­нопласт), 24 — сопло (стеклоткань на эпоксидной смоле), 25 — винт М2,26 — трубка заправки бака (резина), 27 — трубка впрыс­ка топлива для запуска двигателя, 28 — двигатель, 29 — кольцо НА. Пунктир на деталях 4, 7, 9, 13, 15 и 16 показывает глубину пазов под лопатки. Детали 7 и 15 даны в сборе со стопорами 6.

Рис. 2. Одноступенчатая импеллерная установка:

1 — кок, 2 — ВНА, 3 — РК, 4 — НА, 5 — двигатель.

Рис. 3. Приспособление для прорезки пазов:

1 — корпус (сталь), 2 — винт М5, 3 — шайба, 4 — диск, 5 — риски разметки, 6 — контрольная риска.

Лопатки рабочего колеса изготовлены из стеклотекстолита (толщина заготовок 1,3—1,5 мм). Закрутку производят также в приспособлении (см. рис.) следующим обрезом. Заготовка нагревается на электроплитке до светло-коричневого цвета, после чего она помещается в приспособление и зажимается плоскогубцами. Выдержав насколько секунд, заготовку вынимают. Надо отметить, что стеклотекстолит не следует перегревать до появления темных оттенков — это может привести к расслаиванию материала. На готовых лопастях разность углов по их концам должна быть одинакова на всех деталях и равняться 20°. Нужно заранее учесть, что заготовки лопаток НА, РК и стоек моторамы выразаются с запасом по длине в 1,5—2 мм.

Изготовление дисков проводится в следующей последовательности. В центре заготовки из листового текстолита (кстати, при отсутствии требуемого материала толщиной 8 мм заготовки можно склеить из набора более тонких. Но из «кругляка» диски точить нельзя, так как они получаются недостаточно прочными), вырезанной с запасом по контуру, сверлится отверстие Ø 5 мм. В патроне токарного станка зажимают металлический стержень Ø 30 мм, выступающий на 15 мм из губок. Его протачивают до Ø 5 мм на длине 6 мм, после чего на проточку надевают заготовку диска и прижимают ее вращающимся центром с шайбой Ø 30 мм. Потом приступают к обработке резцами. Центральные отверстия в дисках удобнее делать после прорезки пазов.

Разметка дисков. На листе бумаги чертится окружность несколько большего размера, чем диск. Она разбивается на нужное число частей. Из центра по точкам деления проводят лучи. Диск накладывают на чертеж, совмещают центры и по лучам проводят риски от края к центру диска (следует стремиться к максимальной точности).

Размеченный диск ставят на приспособление, показанное на рисунке, и ножовкой по металлу пропиливают пазы под лопатки. В НА операция проводится одинарным полотном на глубину 5 мм, а на дисках РК и моторамы — сдвоенным на глубину 7 мм. После пропиливания пазов окончательная обработка ведется на токарном станке. Выполняются начисто центральное отверстие и наружные скосы по окружности. Затем идет сборка: профилированные лопасти, нижние концы которых зачищены наждачной бумагой, смазывают эпоксидной смолой и ставят в диск. Таким образом собирают НА.

РК сначала собирают без склейки для контроля расположения лопаток, и только потом проводят склейку эпоксидной смолой. После ее отверждения доформовывают лопатки — они должны иметь плоско-выпуклый профиль с максимальной толщиной на 1/3 своей хорды. Затем на оправке длиной 6 мм и  Ø 10 мм калибруется внешний диаметр РК. В дисках монтируют стопоры и, наконец, приступают к балансировке РК. Подгонка же НА по диаметру колец производится путем подрезки концов лопаток ножницами по разметке от центрального отверстия.

Дополнительные приспособления. Показанное на рисунке 4 приспособление для закрутки лопаток РК выполняется или из твердого дюралюминия толщиной 1—1,5 мм, или из стали. В пластинах сверлятся по два отверстия Ø 3 мм, через которые проходят винты М3 с гайками. Однако можно в стальных пластинах нарезать резьбу М3, тогда гайки не понадобятся. Собранные пластины зажимают в тисках за концы ниже винтов и закручивают пакет по часовой стрелке на угол 20°.

Рис. 4. Приспособление дли закрутки лопастей РК:

1 — пластины (сталь), 2 — винт М3, 3 — гайка.

Приспособление для профилировки лопаток НА изготавливается из металлической трубки Ø 25—30 мм, которую разрезают вдоль, как показано на рисунке.

Рис. 5. Приспособление для профилировки лопаток НА.

Самое сложное — работа над приспособлением для пропила пазов в дисках (см. рис.). Его корпус делается из стали толщиной 1—1,5 мм. В каждом элементе корпуса приспособления — свой тип калибровочных пазов. Например, в одном: пропил под углом 45° для монтажа и сборки РК и под углом 10° для ВНА. А в другом — для НА1, моторамы и НА2. При прорезке калибровочных пазов очень важно обеспечить совпадение осей пазов, продольных и поперечных осей корпуса в одной точке.

Варианты импеллерной установки. Двухступенчатый импеллер с калильным микродвигателем рабочим объемом 2,5 см³ предназначен для копий самолетов типа Ан-72, Ан-74, Ил-76, Як-28, Ил-20, где корпус модельной установки может выполнять функции имитации копийной мотогондолы. На рисунке 6 показан вариант импеллера, который монтируется внутри фюзеляжа копии. У него ряд особенностей: удлинен диффузор карбюратора двигателя, установлен удлинитель глушителя для отвода выхлопных газов за объем импеллера, в корпусе сделаны дополнительные окна.

Рис. 6. Двухступенчатый импеллер с «толкающим» РК:

1 — глушитель, 2 — отбор давления в бак, 3 — обтекатель стоек окон, 4 — дополнительные окна, 5 — диффузор, 6 — крепление глушителя, 7 — сопло.

Приводим и более простой вариант псевдореактивной установки. Ротор имеет одну ступень, что при равных проходных сечениях импеллера ведет к падению статической тяги до величины 600—700 гс. Однако подобная установка не только проще, но и легче, что в ряде случаев может иметь первостепенное значение для копииста.

Надо отметить, что по предлагаемой технологии несложно разработать и более крупные варианты движителей. Изготовленный импеллер под двигатель рабочим объемом 10 см³ развивает статическую тягу порядка 3 кгс.

Настройка режима работы всех вариантов заключается в подборе углов установки ВНА в небольших пределах, причем его лопаткам полезно придать еще при изготовлении некоторую крутку (к наружным концам, угол установки уменьшен на 3—4°).

В. ФЕОКТИСТОВ, г. Рязань