По опыту знаем, что внешний вид дельталета «Жук-42» порождает много эмоций и, естественно, вопросов. Эмоции опустим, а из всего множества вопросов оставим один, самый существенный: почему у него не трех-, а четырехколесное шасси?
Прежде чем ответить, вспомним, что наземные транспортные средства с трехколесным шасси и передним управляемым колесом неустойчивы на поворотах и неровном грунте и склонны к опрокидыванию. То же самое можно наблюдать и у трехколесных дельталетов на наиболее ответственных режимах работы — взлетно-посадочных. И особенно на неподготовленных площадках. Как показывает практика, от опрокидывания там не застрахован никто: ни новичок, ни мастер.
В чем же причина? А причина в том, что традиционное трехколесное или, как говорят, классическое шасси дельталета весьма чувствительно к продольным и боковым опрокидывающим моментам, вызываемым инерцией высокорасположенного крыла значительной массы при движении машины по неровному грунту. Эти моменты действуют вокруг осей опрокидывания, которые соединяют центр переднего колеса с центрами задних. При прямолинейном движении дельталета по ровной земле силы, стремящиеся накренить его вправо или влево, находятся в равновесии и гасят друг друга. Однако при малейшей кочке, попавшей под переднее колесо не строго по продольной оси машины, зыбкое равновесие нарушается и образуется нескомпенсированный момент вокруг одной из боковых осей опрокидывания. Пилоты трехколесных дельталетов знают, что опасной в этом отношении становится уже скорость 45 — 50 км/ч.
1 — дельталета с колесным, лыжным и поплавковым шасси, 2 — аэромобиля, 3 — аэросаней, 4 — аэрокатамарана.
Один из самых эффективных способов повышения устойчивости дельталета на взлете и посадке — это применение четвертого колеса. У четырехколесного шасси, которое движется по неровному грунту, опрокидывающие моменты от сил инерции высокорасположенного крыла не столь опасны, поскольку оси опрокидывания далеки от центра тяжести. На ровном же грунте такие моменты не возникают вообще.
Конечно, новая схема не лишена недостатков. Например, усложняется конструкция мототележки, увеличивается ее масса.
Насколько же? Подсчет показывает, что рулевой механизм, телескопическая колонка с карданными шарнирами, редуктор с тягами и четвертое колесо с узлом крепления добавляют «Жуку» 5% от его взлетной массы. Это незначительно, учитывая, что на другой чаше весов — возросшая устойчивость и, следовательно, безопасность.
1, 24 — верхний пилон мачты, 2 — замок, 3, 30 — передний пилон, 4 — рулевое колесо, 5 — ступица рулевого механизма, 6 — телескопическая рулевая колонка, 7 — стойка пилона, 8 — переднее колесо, 9 — трубы усиления лонжерона, 10 — подлокотник сиденья пассажира, 11, 31 — ремни для сидений, 12 — рама сидений, 13 — заднее колесо, 14, 25 — правый подкос мачты, 15 — моторная рама, 16 — тяга моторной рамы, 17, 28 — труба усиления подкоса, 18 — фигурная шайба, 19 — труба усиления верхнего пилона, 20 — проушина крепления, 21, 38 — болты М8, 22 — втулка-заклепка, 23 — отверстие для крепления узла стыковки с крылом, 26, 29 — отверстия для крепления моторной рамы и ее тяг, 27 — планка замка, 32 — поручень сиденья пассажира, 33 — стойка руля, 34 — заглушка, 35 — втулки-заклепки, 36 — фигурные шайбы, 37 — труба замка, 39 — проушина крепления подкоса, 40 — труба усиления (длина 250 мм).
Что еще? Передний мост повышает лобовое сопротивление, а это приводит к дополнительному расходу топлива. Однако с этим можно смириться при учете плюсов новой схемы шасси. Вот один из них. В отличие от дельталета классической схемы с одним передним колесом, практически не защищающим экипаж при столкновении, например, с деревом, «Жук» имеет передний мост, который способен выполнить (и один раз было — выполнил!) роль бампера, приняв удар на себя.
Кроме того, схема позволяет удачно разместить сиденья рядом и на одном уровне. Низко расположенный центр тяжести экипажа — еще один фактор повышения устойчивости аппарата. Это позволяет использовать его в качестве учебного.
Если внимательно присмотреться к начинающим пилотам, то выяснится, что большинство обладают навыками вождения автомобиля и педальное управление передним колесом дельталета классической схемы представляет для них определенную трудность. Причем не только на стадии обучения. Поэтому при проектировании шасси. «Жука» был применен автомобильный подход: предусмотрены развал и схождение колес, рулевой механизм и педальный (поскольку ноги пилота освободились), привод управления газом и тормозом. Все это позволило приблизить ощущения ученика к привычным «автомобильным», резко сократило время его адаптации к аппарату на земле, облегчило самые опасные режимы полета — взлет и посадку. Тем более что рулевой редуктор значительно снижает усилия на «баранке» по сравнению с классической схемой.
Мало того, благодаря тому же редуктору передние колеса в воздухе всегда ориентированы по полету, что тоже способствует благополучной посадке.
И последнее. Руль совмещен с трапецией крыла. Поэтому на взлете, когда колеса отрываются от земли и пилот переходит на управление крылом, ему не приходится перемещать руки с одних органов управления на другие.
Четыре года летает «Жук-42», и ни одно конструкторское решение, заложенное в него, не подверглось пока сомнению.
1, 2 — трубы рамы сидений, 3 — стойка руля, 4 — телескопическая рулевая колонка, 5 — труба—ограничитель хода педалей, 6 — поворотный шкворень, 7 — боковая рулевая тяга, 8 — центральная рулевая тяга, 9 — педаль тормоза, 10 — пята крепления стойки руля, 11 — педаль газа, 12 — передняя поперечина, 13 — тросовая намотка рулевого редуктора, 14 — левая подвеска переднего колеса, 15 — передний мост, 16 — стойки переднего пилона, 17, 27 — передний и задний раскосы, 18 — несущая труба подножки, 19 — подножка, 20 — рулевой механизм, 21 — задняя поперечина, 22 — ремни подвески бензобаков, 23, 25 — отверстия крепления подкосов мачты, 24 — задний мост, 26 — правая подвеска заднего колеса, 28 — ступица рулевого колеса, 29 — винт М6 (3 шт.), 30 — болт М6 крепления ступицы рулевого механизма (2 шт.), 31 — крышка ступицы, 32 — поворотная ось (болт М6, 2 шт.), 33 — корпус ступицы, 34 — фторопластовая втулка-подшипник (2 шт.), 35 — болт М6 (8 шт.), 36 — петля стыковки с телескопической рулевой колонкой, 37 — кардан, 38 — стакан стойки руля, 39 — верхняя труба лонжерона, 40 — нижняя труба лонжерона, 41 — фторопластовая втулка-подшипник, 42 — винт М4 (4 шт.), 43 — перемычка лонжерона, 44 — уголок, 45 — перемычки переднего моста, 46 — накладка, 47 — рессора, 48 — прижимные шайбы, 49 — тросик рулевого редуктора, 50 — трубчатые заклепки.
Теперь более подробно о том, как устроен дельталет. «Жук-42» состоит из крыла, двигателя и мототележки.
Крыло — типа «Апогей-16М». Конструкция его здесь рассматриваться не будет, поскольку крыло куплено готовым в дельтаклубе города Мелеуз (Башкортостан). Приведем для сведения лишь основные его характеристики: размах — 10,2 м, площадь — 16 кв.м, удлинение — 6,5, стреловидность — 30 градусов, длина корневой хорды — 2,25 м, двойная обшивка — 75%.
Двигатель — типа РМЗ-640 от снегохода «Буран». Подвергся настолько серьезной переделке, что рассказать о ней в данной публикации не представляется возможным. Полное описание модернизации двигателя будет изложено в отдельной статье, которая выйдет в одном из последующих номеров журнала.
Здесь же мы остановимся на конструкции мототележки. Она состоит из рамы прямоугольной формы, на которой размещены: носовой обтекатель с приборной доской, сиденья пилота и пассажира, органы управления, подвески передних и задних колес; бензобаки, аккумуляторы, мачта стыковки с моторной рамой и крылом.
Рама мототележки собрана в основном из дюралюминиевых труб различного диаметра (от 22 до 60 мм) с толщиной стенок 1,5 мм. Состоит из переднего и заднего мостов и лонжеронов. Между собой трубы мостов и лонжеронов соединены перемычками из титана, а также уголками и трубчатыми заклепками из нержавеющей стали. Наиболее нагруженные места усилены дополнительными трубами и титановыми накладками.
Все поперечные элементы рамы, а это в основном трубы, присоединены к лонжеронам болтами М8 с фигурными шайбами, один торец которых имеет плоскую, другой — вогнутую цилиндрическую поверхность.
1 — петли стыковки с рулевым редуктором, 2,3,4 — трубы колонки, 5 — трубчатая заклепка с усиливающей втулкой (4 шт.), 6 — петли стыковки с рулевым механизмом, 7 — фторопластовый вкладыш-подшипник (4 шт.), 8 — заклепка (8 шт.).
Подчеркнем важную особенность конструкции дельталета: все без исключения болты на «Жуке-42» — шплинтуемые. Сзади на раму установлена мачта, с помощью которой мототележка подвешивается под крыло. Составлена мачта из двух подкосов, мощного верхнего пилона и соединяющего их замка. В рабочем, слегка наклонном положении она удерживается передним пилоном и трубами рамы сидений. При необходимости высоту мачты можно уменьшить, сняв передний пилон и рассоединив замок.
Подкосы мачты длинные и чрезвычайно нагружены двигателем, поэтому в середине они усилены наружными трубами большего диаметра. Верхний пилон тоже нагружен, поэтому представляет собой сдвоенную трубу, усиленную изнутри (в середине) отрезком третьей. Кроме того, он имеет дополнительное оснащение (на рисунках не показано). Во-первых, это страховочный тросик, пропущенный сквозь пилон: нижний конец его зацеплен за средний болт замка, а верхний перебрасывается через килевую трубу крыла во время присоединения ее к мототележке. Во-вторых, стальной блок диаметром 45 мм, прикрепленный к пилону снаружи коротким отрезком такого же тросика: через него переброшен и протянут к двигателю поводок с пусковой рукояткой.
К крылу пилон крепится отдельным узлом, конструкция которого будет рассмотрена ниже.
1 — телескопическая рулевая колонка, 2 — кардан, 3 — передняя поперечина, 4 — капролоновые подшипники, 5 — ось редуктора, 6,14 — болты М8 (8 шт.), 7 — трубы переднего моста, 8 — шплинт, 9 — кронштейны оси редуктора, 10 — прижимные шайбы, 11 — центральная рулевая тяга, 12 — тросик редуктора, 13 — гайки натяжения тросика.
Середина мототележки предназначена для пилота и пассажира. Они располагаются на мягких (из поролона, обшитого кожзаменителем) сиденьях, покоящихся на ремнях рамы. Под сиденьями на таких же ремнях размещаются два алюминиевых бака (размер каждого — 400x220x180мм) с топливом общей емкостью 34 л. Они приторочены резиновыми жгутами к задней поперечине и мосту. Такая установка баков позволяет за счет амортизации безопасно эксплуатировать их на всех режимах полета с перегрузкой до трех «жэ».
Перед пилотом, слева по борту, расположены педали газа и тормоза, а также комплекс управления, включающий в себя «баранку», рулевой механизм, телескопическую колонку, редуктор с тягами и стойку (последняя используется на мототележке без крыла, то есть в вариантах «аэромобиль», «аэросани», «аэрокатамаран»). В варианте «дельталет», когда пристыковано крыло, стойка снимается и рулевой механизм переносится на трапецию крыла. Телескопическая колонка с карданами надежно, без заеданий, передает колесам малейший поворот «баранки» в широком диапазоне отклонений рулевой трапеции.
Во время движения дельталета ноги пассажира находятся на широкой подножке, а руки — на подлокотнике. К сиденью он, как и пилот, пристегнут ремнями безопасности (на рисунках не показаны).
1 — носовой обтекатель, 2 — передний пилон, 3 — индикатор циркуляции жидкости в системе охлаждения двигателя, 4 — приемник воздушного давления, 5 — приборный блок (авиакомпас, вариометр, высотомер, указатель скорости), 6 — телескопическая рулевая колонка в чехле, 7 — стойка руля, 8 — педаль газа, 9 — педаль тормоза, 10 — болт крепления к передней поперечине, 11 — указатель температуры охлаждающей жидкости, 12 — тахометр, 13 — сетка выходного окна для воздуха, охлаждающего радиатор.
Рулевой механизм и телескопическая колонка конструктивно не очень сложны, поэтому задерживаться на них не будем. Остановимся подробнее лишь на тросовом редукторе. Он состоит из трубы, поворачивающейся в двух капролоновых втулках-подшипниках, на которую туго намотан в несколько витков трос диаметром 2,4 мм. Концы последнего закреплены в двух отверстиях центральной рулевой тяги, отстоящих друг от друга на расстоянии 280 мм. Гайки на концах троса служат для поддержания требуемого натяжения.
Такой редуктор позволяет подобрать необходимое передаточное отношение, работает практически бесшумно и, главное, очень надежно.
От редуктора усилие тягами передается поворотным шкворням, а от них — колесам. Геометрия тяг, шкворней и поворотных кулаков выбрана такой, чтобы обеспечить нормальное «автомобильное» управление движением по земле, причем на довольно ощутимых скоростях.
Этой публикацией мы заканчиваем рассказ о дельталете «Жук-42», начатый в предыдущих номерах «Моделиста-конструктора». Тогда речь шла о конструкции мототележки. Теперь рассмотрим все, что касается силовой установки.
Силовая установка (СУ) «Жука», подобно большинству летательных аппаратов данного класса, расположена на мачте мототележки позади экипажа. Она состоит из двигателя, редуктора привода, толкающего воздушного винта, систем питания, охлаждения, контроля и управления.
1 — тяга подвески рамы (сталь), 2 — боковой швеллер (сталь), 3 — опорная балка (титан), 4 — фигурная плита (титан), 5,7 — передний и задний зажимы (Д16Т), 6 — вал ведомой шестерни (титан), 8 — ведомая шестерня редуктора, 9 — зубчатый ремень привода, 10, 16 — ограничительные щеки шестерен (Д16Т), 11 — воздушный винт, 12 — болты М10 (4 — 6 шт.), 13 — шайба (Д16Т), 14 — проставка (Д16Т), 15 — шпоночная втулка, 17 — ведущая шестерня редуктора (Д16Т), 18, 21 —карбюраторы, 19 — резонаторы (сталь), 20 — переходник карбюраторов (Д16Т), 22 — двигатель, 23 — помпа.
Сердце СУ — двигатель РМЗ-640, выпускаемый Рыбинским моторостроительным заводом и предназначенный для снегоходов «Буран». Он неприхотлив, развивает значительную мощность и к тому же немного весит. Два последних аргумента в пользу РМЗ-640 делают его вполне пригодным к использованию и на дельталете. Но, разумеется, в модернизированном виде, поскольку чисто «снегоходный» мотор не мог обеспечить «Жуку» приемлемые скорости в различных режимах полета.
В чем заключалась модернизация?
Во-первых, в увеличении мощности: на каждый из цилиндров были установлены карбюратор К62И (от мотоцикла «Иж-Планета-5») и самодельный резонатор. Это привело к некоторому возрастанию тяги воздушного винта.
Во-вторых, в переводе двигателя с воздушного на жидкостное охлаждение, чтобы новый режим работы не повлек за собой повышение рабочей температуры в цилиндрах и они не перегревались.
1 — выхлопная труба, 2 — резинометаллический амортизатор, 3 — кронштейн крепления к картеру двигателя, 4, 10 — элементы корпуса, 5 — патрубок стыковки с цилиндром, 6, 8 — крючки (4 шт.), 7 — пружины (2 шт.), 9 — воронка, 11 — стержень-заклепка, 12 — отбортовка корпуса под сварку.
Жидкостная система охлаждения потребовала установки радиатора (от автомобиля ВАЗ-2108), шлангов (резиновых и полиэтиленовых внутренним диаметром около 20 мм), расширительного бачка (емкостью 1 л) с сапуном, помпы (от автоэлектромойки НЦ-300), подводящего и отводящего коллекторов, соединительных патрубков, тройников и хомутов. Кроме того, пришлось доработать головки и верхние части цилиндров двигателя — снабдить их «рубашками» охлаждения. Сначала у каждого цилиндра просверлили шесть верхних ребер охлаждения (отверстия в самом верхнем потом заварили, остальные служат теперь дополнительными каналами для охлаждающей жидкости, в данном случае — тосола). Затем ребра со второго по шестое включительно подпилили со всех сторон и закрыли корпусом «рубашки» — хорошо подогнанной алюминиевой полосой 2-мм толщины, приваренной к первому и седьмому ребрам (считая сверху) дуговой сваркой в среде аргона. В полосу вварили два патрубка — для впуска и выпуска тосола.
1 — радиатор, 2 — подводящие полиэтиленовые шланги, 3 — расширительный бачок, 4 — помпа, 5 — датчик температуры, 6 — «рубашка» головки цилиндра, 7 — дренажные клапаны, 8, 13 — отводящие резиновые шланги, 9 — соединительные патрубки (6 шт., два условно не показаны), 10 — отводящий коллектор (сталь), 11 —подводящий коллектор (сталь), 12 — хомут крепления, 14 — «рубашка» цилиндра, 15 — индикатор циркуляции охлаждающей жидкости.
Переделка головки цилиндра оказалась несколько сложнее. Ребра охлаждения у нее были удалены вовсе. Вместо них — коробочка из алюминиевого листа 2-мм толщины — корпус «рубашки» с впускным и выпускным патрубками. Отверстия для шпилек крепления к цилиндру рассверлили и в них вварили алюминиевые втулки со ступенчатыми отверстиями.
Кроме того, в одной из головок предусмотрена резьбовая втулка — посадочное место для датчика температуры.
Собранная система охлаждения работает следующим образом. Помпа, присоединенная к валу вентилятора, нагнетает тосол (2,5 л) в «рубашки» головок и цилиндров. Оттуда горячая жидкость попадает в радиатор, помещенный в носовом обтекателе мототележки и насквозь продуваемый набегающим потоком воздуха, для чего в передней и задней стенках обтекателя предусмотрены прямоугольные отверстия, закрытые металлической сеткой с мелкими ячейками. Остуженный в радиаторе тосол вновь устремляется в помпу, а его избыток — в расширительный бачок, расположенный над двигателем.
Температура и циркуляция охлаждающей жидкости контролируются с помощью указателя температуры и несложного индикатора (сделанного из горлышка бутылки, двух латунных сеток и шарика), установленных на приборной панели.
1 — корпус головки, 2 — впускной патрубок, 3 — отверстие для свечи зажигания, 4 — корпус «рубашки», 5 — выпускной патрубок, 6 — втулка для шпильки крепления.
Модернизация, конечно же, привела к усложнению и утяжелению силовой установки «Жука». Однако в итоге все оправдывается тем, что двигатель работает в оптимальном тепловом режиме, а его повышенная мощность с лихвой компенсирует вес дополнительного оборудования.
К раме, а точнее к фигурной плите, лежащей на опорных балках, двигатель подвешивается теми же восемью вертикальными шпильками, что соединяют воедино его головки, цилиндры и картер. Только вместо верхних гаек на шпильки навинчены длинные резьбовые втулки. Сама плита имеет одиннадцать отверстий, восемь из которых расположены соответственно шпилькам на двигателе. Через эти отверстия в резьбовые втулки вкручиваются болты, притягивающие двигатель к раме.
Теперь о приводе движителя — воздушного винта. Вращательный момент от коленчатого вала к винту передается широким зубчатым ремнем из кевлара. В отличие от традиционного зубчатого редуктора, ременный менее сложен из-за отсутствия масляной ванны и более надежен. А выбор в пользу зубчатого ремня сделан благодаря его преимуществам перед обычным клиновидным: он не проскальзывает на шестернях и имеет высокий коэффициент полезного действия.
1 — корпус (капролактам), 2 — резиновая трубка, 3 — стальная трубка-демпфер.
Передаточное отношение редуктора — 1:2,2. Его ведущая шестерня насажена на хвостовик коленчатого вала не напрямую, а через шпоночную втулку. Ведомая, наоборот, вращается в подшипниках (№ 7205 и № 204), надетых на вал, неподвижно закрепленный на фигурной плите зажимами. Для предотвращения сползания ремня задние (по полету) торцы обеих шестерен снабжены ограничительными щеками из дюралюминия.
При разработке силовой установки дельталета большое внимание уделялось движителю. Испытывались воздушные винты различных конструкций и выполненные из разных материалов. Предпочтение было отдано легкому и долговечному стеклопластиковому, позволяющему изменять шаг лопастей и таким образом подбирать оптимальный режим работы двигателя при максимальной тяге. Однако в данной публикации рассматривается деревянный воздушный винт как наиболее простой, доступный и дешевый.
1 — технологическое отверстие (ниже — отверстия для охлаждающей жидкости), 2 — подпиленные ребра охлаждения, 3 — шпильки крепления резонатора.
С ведомой шестерней винт соединен шплинтованными болтами через резиновые втулки-демпферы.
Необходимо отметить, что, когда мототележка используется в качестве аэромобиля, аэросаней или аэрокатамарана, вокруг воздушного винта устанавливается защитное ограждение из стальных прутьев. В варианте дельталета оно снимается для уменьшения взлетного веса аппарата.
Топливо для двигателя (смесь бензина А-76 с маслом) содержится в двух алюминиевых баках общей емкостью 34 л, установленных за сиденьями экипажа, и подается в карбюраторы штатным бензонасосом.
1 — корпус цилиндра, 2 — корпус «рубашки», 3 — заваренные технологические отверстия, 4 — выпускной патрубок, 5 — впускной патрубок.
Запускается двигатель специальной рукояткой. Она висит над головой пилота на тросике, который от блока на верхнем пилоне мачты тянется вниз, к штатному пусковому устройству.
Работу силовой установки пилот контролирует, как уже было сказано, по приборам на панели носового обтекателя: тахометру, указателю температуры тосола и индикатору его циркуляции в системе охлаждения. А управляет двигателем с помощью электрического тумблера, укрепленного на трубе лонжерона под сиденьем, и педали газа под правой ногой.
Вот, пожалуй, и все. Остается сказать, что воплощение давнишней мечты человека о свободном полете наиболее ощутимо за рулем мотодельтаплана. С отрывом колес от земли чувство нового и неизвестного врывается в сознание вместе со встречным ветром. Поднимаясь выше, замечаешь, что дома и машины становятся все меньше, а с ними и… наши житейские проблемы. Вобрав в себя неземную энергию, приземляешься потом обновленным, будто помолодевшим и, самое главное, уверенным в себе.
ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДЕЛЬТАЛЕТА «ЖУК-42»:
Вместимость, чел 2
Дальность полета, км 250
Скорость, км/ч:
максимальная 90
крейсерская 80
взлетная 60
Скороподъемность, м/с 2
Взлетная масса, кг 370
Масса дельталета/аэросаней, кг 165/115
Емкость топливных баков, л 34
Полезная нагрузка, кг 170
Двигатель модернизированный РМЗ-640
Длина разбега/пробега, м 50/30
Скорость в аэросанном варианте (макс.), км/ч 80
А. ЖУКОВ, А. ТИМЧЕНКО, г. Уфа
Рекомендуем почитать
МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР 2013-12
МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР №12 2013г. В НОМЕРЕ: Общественное конструкторское бюро Г. Малиновский. АВТОЖИР БЕЗ МОТОРА В. Макагонов, А. Маркуша, М.Молчанюк. УЧИМСЯ ЛЕТАТЬ! Всё...
«ПОБЕДА» СТАНОВИТСЯ НА ЛЫЖИ
В 1959 году Министерство связи СССР заказало конструкторскому бюро известного строителя вертолетов Н. И. Камова нетипичную для этого КБ машину — аэросани. Разработчикам была поставлена...
