МЫ СТРОИМ САМОЛЕТ («Арго-02»)

Можно ли в наше время самостоятельно построить самолёт? Тверские авиаторы-любители Евгений Игнатьев, Юрий Гулаков и Александр Абрамов ответили на этот вопрос утвердительно, создав крылатую одноместную машину, впоследствии названную «Арго-02». Самолёт получился удачным: успешно летал на всесоюзных конкурсах, был первым призёром регионального смотра-конкурса любительских летательных аппаратов в Ярославле. Секрет повышенной популярности «Арго» у самодеятельных авиаторов не в дизайнерских или технологических изысках проектировщиков, а скорее — в их традиционности. Конструкторам удалось добиться удачного сочетания отработанных за многие десятилетия методов проектирования деревянных машин 1920-х и 1930-х годов и современных аэродинамических расчётов летательных аппаратов такого класса. В этом, пожалуй, одно из главных достоинств самолёта: для его изготовления вовсе не требуются современные пластики и композиты, прокат из высокопрочных металлов и синтетические ткани — нужны лишь сосновый брус, немного фанеры, полотно и эмалит.

Однако простейшая конструкция из распространённых материалов — всего лишь одно из слагаемых успеха машины. Для того чтобы все эти сосновые рейки и куски фанеры «полетели», их необходимо «вписать» в определённые аэродинамические формы. В этом деле авторы «Арго» — надо отдать им должное — проявили завидное конструкторское чутьё. Для своего самолёта они выбрали аэродинамическую схему классического свободнонесущего низкоплана с тянущим воздушным винтом.

В наши дни на фоне самых разнообразных «уток», «тандемов» и прочих чудес современной аэродинамики самолёт типа «Арго» выглядит даже консервативно. Но в этом-то и заключается мудрость авиаконструктора: хочешь построить успешно летающий самолёт -выбирай классическую схему — она не подведёт никогда.

Однако и это ещё не всё. Чтобы самолёт хорошо летал, необходимо правильно определить соотношение его массы, мощности двигателя и площади крыла. И здесь параметры «Арго» можно считать оптимальными для аппарата с мотором мощностью всего 28 л.с.

Если кто-то захочет построить подобный летательный аппарат — параметры «Арго» вполне можно взять за образец: именно такое их соотношение обеспечивает наилучшие лётно-технические характеристики: скорость, скороподъёмность, разбег, пробег и т.п.

В то же время устойчивость и управляемость самолёта определяются соотношением площади крыла, оперения и рулей, а также их взаимным расположением. И в этой области, как оказалось (что прекрасно поняли конструкторы «Арго»!), тоже до сих пор никто не изобрёл ничего лучше стандартной классической схемы. Причём для «Арго» параметры взяты прямо из учебника: площадь горизонтального оперения составляет 20% площади крыла, а вертикального — 10%; плечо оперения равно 2,5 аэродинамической хорды крыла и так далее, без всяких отступлений от классических правил проектирования, отходить от которых, очевидно, нет никакого смысла.

Геометрическая схема самолёта «Арго-02»

Компоновка самолёта:

1 — кок винта (выклейка из стеклоткани); 2 — воздушный винт (переклей из сосны); 3 — клиноремённый редуктор; 4 — двигатель типа РМЗ-640; 5 — подмоторная рама (трубы из стали 30ХГСА); 6 — датчик тахометра; 7 — обратный клапан; 8 — противопожарная перегородка; 9 — лючок горловины бензобака; 10 — компенсатор; 11 — топливный бак (листовой алюминий); 12 — приборы (навигационно-пилотажные и контроля работы двигателя); 13 — козырёк (оргстекло); 14-рукоятка управления дроссельной заслонкой карбюратора двигателя (РУД); 15 — ручка управления по крену и тангажу; 16 — кресло пилота (выклейка из стеклоткани на эпоксидном связующем); 17 — спинка кресла; 18 — блок роликов проводки тросов управления; 19 — промежуточная качалка руля высоты; 20 — тяга руля высоты; 21 — капот двигателя (выклейка из стеклоткани на эпоксидном связующем); 22 — топливный фильтр; 23 — узел крепления моторамы; 24 — подвесные педали управления по курсу; 25 — узел крепления рессорного шасси; 26 — колесо шасси 300×125 мм; 27 — рессора шасси (сталь 65Г); 28 — заливной шприц; 29 — тяга управления рулём высоты; 30 — обтекатель (выклейка из стеклоткани на эпоксидном связующем); 31 — промежуточная качалка управления рулём высоты; 32 — блок роликов тросов управления рулём направления; 33 — трос управления рулём направления; 34 — тяга управления рулём высоты; 35 — блок роликов проводки тросов управления рулём направления; 36 — рычаг привода руля направления; 37 — хвостовая опора (костыль)

Оборудование кабины:

1 — ручка управления; 2 — рукоятка управления дроссельной заслонкой карбюратора двигателя (РУД); 3 — ТГЦ; 4 — ВР-10; 5 — ЭУП; 6 — УС-250; 7 — ВД-10; 8 — ТЭ-45; 9 — амортизатор; 10-топливный бак; 11 — пожарный кран; 12 — педали управления по курсу

Схема управления:

1 — ручка управления самолётом по крену и тангажу; 2 — рукоятка управления дроссельной заслонкой карбюратора двигателя (РУД); 3 — руль направления; 4 — руль высоты; 5 — элерон; 6 — педали управления по курсу

Хотя аэродинамические данные позволяют самолёту выполнять фигуры высшего пилотажа, однако воздушная акробатика — это не только удачная аэродинамика, но и высокая прочность конструкции. По расчётам авторов и технической комиссии, эксплуатационная перегрузка у «Арго» была равна 3, что вполне достаточно для полётов по кругу и коротким маршрутам. Высший пилотаж этому аппарату категорически противопоказан.

Самодеятельным авиаконструкторам не следовало бы об этом забывать… 18 августа 1990 года при выполнении показательного полёта на празднике, посвящённом Дню Воздушного Флота, Юрий Гулаков ввёл «Арго» в очередной переворот. На сей раз и скорость оказалась чуть выше обычной, и максимальная эксплуатационная перегрузка, очевидно, намного превысила расчётную «тройку». В результате крыло «Арго» развалилось в воздухе, а пилот погиб на глазах собравшихся зрителей.

Как правило, такие трагические случаи даже при всей очевидности причин, их вызывающих, заставляют искать ошибки в конструкции самолёта и в расчётах. Что касается «Арго-02», то машина выдержала ровно столько, на что была рассчитана. Именно поэтому техническая и лётно-методическая комиссии по летательным аппаратам любительской постройки Министерства авиационной промышленности в своё время рекомендовали «Арго-02» в качестве прототипа для самостоятельной постройки.

«Арго-02» — сверхлёгкий учебнотренировочный свободнонесущий низко-план классической деревянной конструкции со свободнонесущим хвостовым оперением. Самолёт имеет шасси рессорного типа с хвостовой опорой.

Силовая установка — двухтактный 2-цилиндровый двигатель воздушного охлаждения РМЗ-640, который через клиноремённый редуктор приводит во вращение двухлопастный деревянный моноблочный воздушный винт. Система управления самолёта — нормального типа. Кабина пилота оснащена приборами пилотажной группы и приборами контроля работы двигателя.

Фюзеляж — деревянный, раскосноферменной конструкции, с лонжеронами из деревянных реек сечением 18×18 мм. За кабиной, поверх фюзеляжа, — лёгкий гаргрот, основу которого составляют пенопластовые диафрагмы и стрингеры. Гаргрот имеется и в передней части фюзеляжа, перед кабиной он выполнен из деревянных диафрагм и обшивки из листового дюралюминия толщиной 0,5 мм. Кабина пилота и хвостовая часть фюзеляжа в районе крепления стабилизатора обшиты фанерой толщиной 2,5 мм. Все остальные поверхности фюзеляжа имеют полотняную обшивку.

Через кабину пилота проходят лонжероны центроплана, к которым крепятся отформованное из стеклопластика и обтянутое искусственной кожей кресло пилота и пост ручного управления самолётом.

Борта кабины изнутри оклеены пенопластом, а поверх него — искусственной кожей. На левом борту установлена РУД — рукоятка управления дроссельной заслонкой карбюратора двигателя.

Приборная доска выколочена из листового дюралюминия и покрыта молотковой эмалью. В кабине она крепится к шпангоуту № 3 на амортизаторах. На самой доске монтируются приборы: ТГЦ, УС-250, ВР-10, ВД-10, ЭУП, ТЭ и выключатель зажигания, под доской -топливный кран, на переднем лонжероне — заливной шприц. В передней части фюзеляжа, под гаргротом, закреплён топливный бак ёмкостью 15 л.

В нижней части фюзеляжа перед передним лонжероном установлены узлы крепления шасси. На переднем шпангоуте, который является ещё и противопожарной перегородкой, монтируются узел навески педалей рычажного типа и узел фиксации ролика и ножного управления. С другой стороны противопожарной перегородки располагаются обратный клапан, топливный фильтр и сливной кран.

Узлы крепления моторамы установлены в местах стыковки лонжеронов с передним шпангоутом. Сама моторама сварена из хромансилевых (сталь 30ГСА) труб диаметром 22×1 мм. Двигатель крепится к мотораме через резиновые амортизаторы. Силовая установка закрыта верхним и нижним капотами из стеклопластика. Заготовка винта склеена из пяти сосновых пластин эпоксидной смолой и после окончательной обработки обтянута стеклотканью с использованием эпоксидного связующего.

Фюзеляж

Основа каждого полукрыла — продольный и поперечный наборы. Первый состоит из двух лонжеронов — основного и вспомогательного (стенки), лобового стрингера и ребра обтекания. Основной лонжерон — двуполочный, верхняя и нижняя полки — из сосновых реек переменного сечения. Так, сечение верхней полки: у корня крыла — 30×40 мм, а у конца — 10×40 мм; нижней — 20×40 мм и 10×40 мм соответственно. Между полками в районе нервюр устанавливаются диафрагмы. Лонжерон с двух сторон обшит фанерой толщиной 1 мм; в корневой части — фанерой толщиной 3 мм. В корневой части крыла и зоне крепления качалки элерона закреплены деревянные бобышки.

Узлы стыковки консолей крыла с центропланом смонтированы в корневой части крыла на переднем (основном) лонжероне. Выполнены они из стали марки 30ХГСА. На конце лонжерона имеется швартовочный узел.

Лобовой стрингер каркаса крыла — из деревянной рейки сечением 10×16 мм, хвостовой — из рейки сечением 10×30 мм.

От носка и до переднего лонжерона крыло обшито фанерой толщиной 1 мм. В корневой части из фанеры толщиной 4 мм образован трап.

В поперечный набор крыла входят нормальные и усиленные нервюры. Последние (нервюры № 1, № 2 и № 3) имеют балочную конструкцию и состоят из полок сечением 5×10 мм, стоек и фанерной стенки толщиной 1 мм с отверстиями-облегчениями. Нормальные нервюры имеют ферменную конструкцию. Собираются они из полок и раскосов сечением 5×8 мм с помощью косынок и книц. Законцовки крыла -пенопластовые. После обработки они оклеиваются стеклотканью на эпоксидном связующем.

Элерон — щелевого типа с каркасом из лонжерона сечением 10×80 мм, нервюр из пластин толщиной 5 мм, ребра атаки и ребра обтекания. Носок зашивается фанерой толщиной 1 мм; совместно с лонжероном зашивка образует жёсткий замкнутый профиль, напоминающий полукруглую трубу. Узлы навески элерона смонтированы на лонжероне, а ответные кронштейны навески — на заднем лонжероне крыла. Все поверхности элерона и самого крыла обтянуты полотном.

Горизонтальное оперение самолёта «Арго-02» состоит из стабилизатора и рулей высоты. Стабилизатор двухлонжеронный, с раскосно расположенными нервюрами, что обеспечивает ему высокую жёсткость на кручение. Носок до переднего лонжерона обшит фанерой толщиной 1 мм. Стабилизатор может эксплуатироваться как в свободнонесущем, так и в подкосном варианте. Второй вариант предполагает установку на заднем лонжероне узлов крепления подкосов. Узлы крепления стабилизатора к фюзеляжу смонтированы на переднем и заднем лонжеронах. Узлы навески рулей высоты располагаются на заднем лонжероне стабилизатора; конструкция их аналогична устройству узлов планёра А-1. Законцовки стабилизатора пенопластовые, оклеенные стеклотканью, центральная часть обшита фанерой.

Руль высоты — из двух частей, которые в какой-то степени дублируют друг друга. Каждая из частей состоит из лонжерона, раскосно поставленных нервюр с носками и ребра обтекания. Носовая часть руля обшита фанерой толщиной 1 мм. Кабанчик управления рулём высоты закреплён в корневой части.

Вертикальное оперение самолёта -это киль и руль поворота. Киль конструктивно выполнен зацело с фюзеляжем по двухлонжеронной схеме. Лобовая его часть (до переднего лонжерона) обшита фанерой. Задний лонжерон является развитием заднего шпангоута фюзеляжа.

Руль поворота по конструкции похож на руль высоты или элерон. Он также состоит из лонжерона, прямых и раскосных нервюр и ребра обтекания. Передняя часть руля до лонжерона зашита фанерой. Узлы навески представляют собой вильчатые болты. Рычаг управления закреплён в нижней части лонжерона. Там же смонтирован и узел крепления подкосов. Всё оперение обтянуто полотном.

Основное шасси самолёта — двухколёсное, рессорного типа. Рессора выгнута из стали 65Г; к её концам крепятся колёса размерами 300×125 мм. Крепление рессоры к фюзеляжу осуществляется стальной пластиной и парой болтов с каждой стороны, с помощью которых рессора зажимается и тем самым фиксируется относительно фюзеляжа.

Хвостовая опора представляет собой прикреплённую двумя болтами к фюзеляжу полосу из стали 65Г, к которой снизу привинчена опорная чашка.

Топливная система самолёта «Арго-02»:

1 — карбюратор; 2 — обратный клапан; 3 — топливный фильтр; 4 — расходная ёмкость; 5 — пробка бака с дренажем; 6 — топливный бак; 7 — пожарный кран; 8 — штуцер питания; 9 — сливной штуцер; 10 — сливной кран; 11 — заливной шприц

Система приёмников воздушного давления:

1 — распределитель статического давления; 2 — дюритовый шланг; 3 — алюминиевый трубопровод; 4 — приёмник воздушного давления (ПВД)

Управление рулём высоты жёсткое, с помощью ручки (от самолёта Як-50), дюралюминиевых тяг и промежуточных качалок. Управление элеронами также жёсткое. Привод руля поворота — тросовый, с помощью подвесных рычажных педалей, стальных тросов диаметром

3 мм и текстолитовых роликов диаметром 70 мм. Чтобы исключить попадание посторонних предметов в узлы управления, пол и трасса тяг и тросов закрыты декоративным экраном.

Силовая установка самолёта — на базе двигателя типа РМЗ-640, смонтированного на мотораме в перевёрнутом положении — вниз цилиндрами. Поверх двигателя — верхний шкив клиноременного редуктора с механизмом натяжения ремней. Стеклопластиковые капоты крепятся винтами к самоконтрящимся анкерным гайкам на фюзеляже и соединительном кольце.

Воздушный винт склеен эпоксидной смолой из сосновых пластин, а затем обработан по шаблонам, обтянут стеклотканью и окрашен. На «Арго-02» использовались несколько таких винтов с различными диаметром и шагом. Один из наиболее приемлемых по своим аэродинамическим качествам имеет следующие характеристики: диаметр — 1450 мм, шаг — 850 мм, хорда — 100 мм, статическая тяга — 85 кгс. Кок винта выклеен из стеклоткани на эпоксидном связующем и посажен на дюралюминиевое кольцо. Крепление кока к пропеллеру — винтами.

Расчёт на прочность основных узлов самолёта

В топливную систему самолёта входят топливный бак ёмкостью 14 л, топливный насос, топливный фильтр, обратный клапан, пожарный кран, сливной кран, тройник и система трубопроводов.

Топливный бак сварен из алюминиевого листа толщиной 1,8 мм. В нижней части находится расходная ёмкость, в которую вварены расходный и сливной штуцеры, в верхней части — заливная горловина с дренажем, внутри — сообщающиеся перегородки для предотвращения вспенивания топлива. Бак закрепляется на двух балках с помощью стяжных лент с войлочными прокладками.

Система приёмников воздушного давления (ПВД) состоит из трубки ПВД (от самолёта Як-18), установленной на левой плоскости крыла, трубок динамического и статического давления, соединительных резиновых шлангов, распределителя и приборов.

Лётно-технические данные самолёта

Длина, м……………………………………………4,55

Высота, м……………………………………………1,8

Размах крыла, м…………………………………..6,3

Площадь крыла, м2………………………………6,3

Сужение крыла………………………………………0

Концевая хорда крыла, м……………………..1,0

САХ, м………………………………………………..1,0

Угол установки крыла, град…………………..4

Угол V, град…………………………………………..4

Угол стреловидности, град…………………….0

Профиль крыла……………………….Р-Ш 15,5%

Площадь элерона, м2………………………..0,375

Размах элерона, м………………………………..1,5

Углы отклонения элерона, град.:

вверх…………………………………………………..25

вниз…………………………………………………….16

Размах ГО, м……………………………………..1,86

Площадь ГО, м2…………………………………..1,2

Угол установки ГО, град………………………..0

Площадь РВ, м2……………………………….0,642

Площадь ВО, м2…………………………………0,66

Высота ВО, м………………………………………1,0

Площадь PH, м2…………………………………0,38

Угол отклонения PH, град…………………- 25

Угол отклонения РВ, град………………….- 25

Ширина фюзеляжа по кабине, м…………0,55

Высота фюзеляжа по кабине, м………….0,85

База шасси, м………………………………………2,9

Колея шасси, м……………………………………1,3

Двигатель:

тип……………………………………………РМЗ-640

мощность, л.с……………………………………..28

макс. частота вращения, об/мин ………5500

Редуктор:

тип………………………………..клиноремённый,

четырёхручьевой

передаточное число…………………………….0,5

ремни, тип…………………………………….А-710

Топливо………………………………..бензин А-76

Масло…………………………………………..МС-20

Диаметр винта, м…………………………………1,5

Шаг винта, м……………………………………..0,95

Статическая тяга, кгс……………………………95

Масса пустого аппарата, кг…………………145

Максимальная взлётная масса, кг………7235

Запас топлива, л……………………………………15

Диапазон

полётных центровок, % САХ…………24. ..27

Скорость сваливания, км/ч……………………72

Макс. скорость

горизонтального полёта, км/ч……………..160

Максимальная

скорость пилотирования, км/ч…………….190

Крейсерская скорость, км/ч…………………120

Скорость отрыва, км/ч………………………….80

Посадочная скорость, км/ч……………………70

Скороподъёмность у земли, м/с………………2

Разбег, м…………………………………………….100

Пробег, м……………………………………………..80

Диапазон

эксплуатационных перегрузок…….+3..- 1,5

А. АБРАМОВ, г. Тверь