К сожалению, эти элементарные требования классической аэродинамики вступают в противоречие со стремлением моделистов создавать жесткие, прочные и в то же время легчайшие консоли с минимальной хордой, определяемой критическими значениями чисел Рейнольдса для профилей. С последним фактором как-то «уладить отношения» можно при помощи специально подобранных форм сечения плоскостей и применения различных турбулизаторов. Практический опыт показал, что решается и задача повышения жесткости крыла большого удлинения как на изгиб, так и (что гораздо важнее) на кручение. Ведь взлет современной модели планера немыслим без использования динамического старта, когда разогнанная до высокой скорости машина за счет дополнительной кинетической энергии набирает большую на 10—15 м высоту. Лишние метры не только позволяют дольше продержаться в воздухе, но и значительно увеличивают вероятность попадания в восходящий термический поток. Если плоскости модели рассчитать лишь на нагрузки планирующего полета, то; когда спортсмен примется разгонять ее, готовя к стремительному «сострелу» с леера, крылья незначительной жесткости не только прогнутся, но и начнут колебаться. Типичный флаттер! Он резко снизит скорость полета, и паритель, сошедший с леера, зависнет в воздухе (как правило, носом вверх). Тут уже надо говорить не о дополнительной высоте, а о ее потере, необходимой для разгона аппарата до нормальной скорости и гашения возникших продольных колебаний фюзеляжа. Ясно, что жесткости консолей надо уделять самое пристальное внимание.
Что же представляет собой современная модель планера? Попробуем спроектировать и построить ее с учетом всех упомянутых требований.
Модель планера:
1 — крючок-автомат -динамического старта, 2 — балансировочный груз, 3 — носовая часть фюзеляжа, 4 — балка фюзеляжа, 5 — киль, 6 — крыло, 7 — стабилизатор.
Конструкция крыла и стабилизатора
Центральное сечение стабилизатора:
1 — передняя кромка, 2 — косынка, 3 — обшивка центральной секции лобика, 4 — передний узел навески, 5 — лонжерон, 6 — нервюра, 7 — задний узел навески, 8 — задняя кромка.
Типовое сечение крыла:
1 — усиление передней кромки, 2 — передняя кромки, 3 — обшивка лобика, 4 — полке основного лонжерона, 5 — степка лонжерона, 6 — нервюра, 7 — полки вспомогательного лонжерона, 8 — стенка вспомогательного лонжерона, 9 — задняя кромка.
Начнем с крыла, как наиболее трудоемкого и ответственнейшего элемента. Надо подобрать подходящий для малой хорды профиль. Высокую прочность королей обеспечила бы солидная относительная толщина их профиля… Но аэродинамические характеристики такого крыла совершенно неудовлетворительны при малых скоростях и хордах, тем более что величина последних сокращена нами почти до предела. Придется применить тонкий профиль, предназначенный для низких чисел Рейнольдса. Отлично зарекомендовал себя профиль, спроектированный известным советским спортсменом А. Леппом. Такую форму сечения крыла примем и мы. Только… не совсем. Проведенные ранее исследования показали, что при затуплении задней кромки характеристики крыла не меняются. Почему бы и нам не воспользоваться этим обстоятельством? Тем более что, построив по координатам профиль для хорды в 150 мм и обрезав его хвостик на 15 мм, можно как бы несколько увеличить число Рейнольдса при хорде в 135 мм, одновременно повысив относительную толщину крыла. Немаловажна и возможность сужения задней кромки при одновременном увеличении ее толщины. Если она выполняется по исходному профилю, ширину ее приходится принимать значительной, так как задняя часть кромки превращается в ножевидную пластину (кстати, весьма склонную к различным искривлениям). При затупленном же хвостике снижается масса кромки, да и вероятность искажения формы всего крыла меньше. «Сэкономленный» вес можно использовать для повышения жесткости. При этом не забывайте, что желательно сохранить минимальную массу консолей: при этом быстрее гасятся случайно возникшие в полете колебания.
Заслуживают внимания и законцовки. Отогнутые вниз и увеличивающие радиус своего изгиба при приближении к задней кромке, они дополнительно снизят интенсивность вредных концевых вихрей.
В корневой части каждой из консолей запроектируем ряд нервюр повышенной прочности. Через них пройдут штыри навески крыла большого размаха, создающего значительный изгибающий момент в заделке. Обычно применяется двухштыревая навеска, здесь же не лишним будет и третий узел. Диаметр проволоки штырей — 3 мм, длина их — 210 мм. В крайнем случае можно использовать сталь марки ОВС, но лучше специально изготовить и термообработать штыри из стали ХВГ.
Итак, начинаем работу. Вырезав с максимально доступной точностью шаблоны из листового дюралюминия, обработайте между ними пачки нервюр для центроплана и ушей. Первые пять, устанавливаемые в корне каждой консоли, делаются из полуторамиллиметровой фанеры, остальные — из бальзы различной плотности (на концах крыла нервюры из легкой древесины) толщиной 2 мм. Подготовьте заднюю кромку (из бальзы сечением 12X4 мм), сужающуюся от перегиба консолей к концам ушей, и сосновые полки лонжеронов переменного сечения. Ширина их уменьшается от 10 мм в корне до 2 мм на конце крыла. Толщина верхней полки 2,5 мм, нижней — 1,5 мм. Дополнительный лонжерон также сосновый, сечение реек изменяется от 8X2 мм до 2X2 мм. Из бальзы сечением 4X5 мм вырезается передняя кромка. В корневых фанерных нервюрах по дополнительному шаблону просверлите отверстия Ø 3 мм под штыри.
КООРДИНАТЫ ПРОФИЛЯ АЛ/33
Если готовы основные элементы, приступим к сборке. Ее непременно проводите на доске-стапеле, разметив на поверхности положение всего продольного и поперечного набора. Склеив основной каркас, подложите под кромки клиновидные рейки-прокладки, задающие крылу необходимую крутку. Она должна быть такой; перелом правой консоли + 2 мм по передней кромке; центроплан левой консоли незакрученный; концы консолей + 3 мм по задней кромке. Законцовки выставляются относительно перелома консоли, центроплан — относительно корневого сечения. Указанное деформирование плоскостей обеспечивает отладку планирования в правом вираже. Установите диагональные носики и хвостовые косые полунервюры, придающие каркасу значительную жесткость.
Теперь дело за стенкой лонжерона и обтяжкой «лобика» древесиной. Для обшивки потребуется легкая бальза толщиной 1 мм. Тщательно подгоните листы к передней кромке и полкам лонжерона, затем, не снимая каркас со стапеля, вклейте верхнюю часть обшивки на место. Нижняя устанавливается на снятом с доски крыле, сразу же после этого оно вновь закрепляется на стапеле. После полного высыхания клея монтируется сосновая накладка передней кромки, обшивается бальзой корневой участок крыла, приклеивается корневая торцевая нервюра, вырезанная из фанеры толщиной 1,5 мм. В целом крыло готово. Остается про-шкурить каркас и обтянуть его тонкой длинноволокнистой бумагой. Закрепленные на стапеле части консолей должны оставаться на нем не менее месяца, только тогда вероятность случайных искривлений плоскостей будет уменьшена до минимума. Тщательно подогнанные друг к другу уши и центроплан, изготавливаемые отдельно, стыкуются с помощью эпоксидной смолы. Переднюю часть шва полезно усилить прилакировкой косынки, вырезанной из тончайшей стеклоткани.
Стабилизатор имеет плоско-выпуклый профиль с относительной толщиной 6%. Как показала практика, такое горизонтальное оперение соответствует центровке модели 54% хорды крыла. Если планер будет неохотно набирать высоту после энергичного динамического старта, можно рекомендовать более толстый профиль стабилизатора (хотя допустим и сдвиг вперед центра тяжести с одновременным уменьшением угла атаки оперения). Если же модель резко задирает нос и тормозится, центр тяжести сдвигается назад с соответствующим изменением положения стабилизатора или на последнем используется двояковыпуклый (вплоть до симметричного) профиль.
Каких только моделей планеров не было в небе над спортивными аэродромами! Короткохвостые соседствовали с такими, у которых стабилизатор казался неоправданно далеко отнесенным от крыла, поиск наивыгоднейшего удлинения несущих плоскостей превращал очертания планера то в подобие летающей ленты, то в короткокрылый, подобный самолету, аппарат. Несколько лет назад спортсмены вроде бы пришли к общему мнению. Хотя каждая схема имела свои преимущества и недостатки, экспериментальным путем были найдены оптимальные размеры модели, удовлетворяющие условиям парения в термических потоках, полета в спокойной атмосфере и в сильный ветер. Параметры, признанные компромиссными (размах 2000 мм, хорда 145—150 мм, плечо 700— 740 мм), обеспечивали ровные, весьма неплохие результаты.