Чи можна в наш час, який називають періодом тотального дефіциту, самостійно збудувати літак? Тверські авіатори-аматори Євген Ігнатьєв, Юрій Гулаков та Олександр Абрамов відповіли на це запитання ствердно, створивши крилату одномісну машину, яку згодом назвали «Арго-02».
Літак вийшов вдалим: успішно літав на всесоюзних конкурсах СЛА 1987 та 1989 років, був першим призером регіонального огляду-конкурсу аматорських літальних апаратів у Ярославлі. Він викликав підвищений інтерес у самодіяльних авіаконструкторів — і розробники «Арго», і редакція журналу «Моделіст-конструктор» отримали багато листів із проханнями розповісти на сторінках «М-К» про цей літак.
Секрет підвищеної популярності «Арго» не в дизайнерських чи технологічних вишукуваннях проектувальників, а скоріше в традиційності конструкторських та технологічних прийомів, що застосовувалися під час створення літака. Розробникам вдалося домогтися вдалого поєднання відпрацьованих за багато десятиліть прийомів конструювання дерев’яних машин 20-х і 30-х років та сучасних аеродинамічних уявлень про літальні апарати такого класу. У цьому, мабуть, і полягає одна з головних переваг літака: для його виготовлення зовсім не потрібні сучасні пластики та композити, прокат із високоміцних металів та синтетичні тканини — потрібен лише сосновий брус, трохи фанери, полотно та емаліт.
«Арго» — літак із однолонжеронним крилом: його каркас складається з коробчатого лонжерону та набору ферменних нервюр із соснової рейки. Обшивка крила полотняна, і лише носок крила, що сприймає момент, що крутить, обшитий фанерою. Фюзеляж — соснова ферма з такою ж полотняною обшивкою у хвостовій частині та з фанерною у носовій. Оперення є обтягнутою полотном легку ажурну підкосну ферму. Шасі цілком сучасної конструкції – це досить проста сталева ресора. Двигун спочатку чотиритактний від важкого мотоцикла «Урал», потім оснащений редуктором легший двотактний РМЗ-640. Такий мотор навіть у наші дні ще можна дістати в магазині.
Однак найпростіша конструкція з найпростіших матеріалів — лише один із складових успіху машини. Для того, щоб усі ці соснові рейки та шматки фанери залітали, їх необхідно «вписати» у цілком певні аеродинамічні форми. У цій справі автори «Арго» — треба віддати їм належне — виявили завидну конструкторську мудрість. Для свого літака вони вибрали аеродинамічну схему класичного вільнонесучого моноплана з низьким розташуванням крила і повітряним гвинтом, що тягне. У наші дні на тлі найрізноманітніших “качок”, “тандемів” та інших чудес сучасної аеродинаміки літак типу “Арго” виглядає навіть консервативно. Але в цьому і полягає конструкторська мудрість: хочеш побудувати оригінальний літак — роби «качку», ну а якщо хочеш побудувати літак, що літає, — вибирай класичну схему: вона не підведе ніколи.
Однак це ще не все. Щоб літак добре літав, необхідно правильно визначити співвідношення його маси, потужності двигуна та площі крила. Чи допомогли авторам точний розрахунок, конструкторська інтуїція чи хороші знання статистичних даних подібних літаків, сказати важко, але параметри «Арго» вважатимуться оптимальними для апарату з потужністю мотора 28 л. с. Параметри «Арго» можна взяти за зразок, якщо хтось захоче збудувати подібний літальний апарат. Саме такі співвідношення параметрів забезпечують найкращі льотно-технічні характеристики: швидкість, підйомність, розбіг, пробіг тощо.
У той же час стійкість та керованість визначаються співвідношенням площі крила, оперення та кермів, а також їх взаємним розташуванням. І в цій галузі, як виявилося (що чудово зрозуміли конструктори «Арго»!), теж досі ніхто не винайшов нічого кращого за стандартну класичну схему, причому на «Арго» параметри взяті прямо з підручника: площа горизонтального оперення становить 20% площі крила , А вертикального – 10%, плече оперення складає 2,5 аеродинамічної хорди крила і так далі, без жодних відступів від класичних правил конструювання, відходити від яких, очевидно, немає жодного сенсу.
Аеродинамічні дані літака дозволяли навіть виконувати на ньому фігури найвищого пілотажу. Адже вищий пілотаж — це не лише вдала аеродинаміка, а й висока міцність конструкції. За розрахунками авторів та технічної комісії, «Арго» міг витримувати експлуатаційне навантаження не більше 3, що цілком достатньо для польотів по колу та короткими маршрутами без складних еволюцій у повітрі. Коротше вищий пілотаж цьому апарату був категорично протипоказаний.
Але, мабуть, вдалі та спокійні польоти «млинцем горизонту» незабаром набридли авторам-пілотам «Арго». Про те, що міцність літака недостатня для найвищого пілотажу, забулося. Віражі змінилися глибокими віражами, потім бочками, переворотами… 18 серпня 1990 року під час показового польоту на святі, присвяченому Дню Повітряного Флоту, Юрій Гулаков ввів «Арго» в черговий переворот. Цього разу і швидкість виявилася трохи вищою за звичайну, і максимальне експлуатаційне навантаження, очевидно, набагато перевищувало розрахункову «трійку». В результаті крило «Арго» зруйнувалося в повітрі, а пілот загинув на очах глядачів.
1 – кок гвинта (виклеювання зі склотканини), 2 – повітряний гвинт (переклей з сосни), 3 – клинопасовий редуктор, 4 – двигун типу РМЗ-640. 5 – підмоторна рама (зварювання з труб марки 30ХГСА), 6 – датчик тахометра, 7 – зворотний клапан, 8 – протипожежна перегородка, 9 – лючок горловини бензобака, 10 – компенсатор, 11 – паливний бак (зварений з листового алюмінію), 1 прилади (навігаційно-пілотажні та контролю роботи двигуна), 13 – козирок (оргскло), 14 – рукоятка управління дросельною заслінкою карбюратора двигуна (РУД), 15 – ручка управління по крену та тангажу, 16 – крісло пілота (виклеювання зі склотканини на еп) ), 17 – спинка крісла, 18 – блок роликів проводки тросів управління, 19 – проміжна гойдалка керма висоти, 20 – тяга керма висоти, 21 – капот двигуна (виклеювання зі склотканини на епоксидному сполучному), 22 – паливний фільтр, 23 – вузол моторами, 24 – підвісні педалі управління по курсу, 25 – вузол кріплення ресорного шасі, 26 – колесо шасі 300Х125 мм, 27 – ресора шасі (сталь 65Г), 28 – заливний шприц, 29 – тяга управління кермом зі склотканини на епоксидному сполучному), 31 – проміжна гойдалка управління кермом висоти, 32 – блок роликів проводки тросів управління кермом напрямку, 33 – трос управління кермом напрямку, 34 – тяга управління кермом висоти, 35 – блок роликів проводки тросів управління кермом напрямку, 36 – важіль приводу керма напрямку, 37 – хвостова опора (милиця).
Тут можна було б «прочитати мораль» про необхідність дотримання правил польотів, про льотну дисципліну та інші важливі речі. Однак, як показує досвід, подібні настанови не приносять жодної користі доти, доки пілот сам не зрозуміє, що в авіації немає місця порушення дисципліни. Шкода, що іноді це надходить пізно.
Як правило, такі трагічні випадки навіть при всій очевидності причин, що їх викликають, змушують шукати помилки в конструкції та розрахунках літака. Однак стосовно конструкції літака «Арго-02» це не потрібно: машина витримала рівно те, на що була розрахована.
Саме тому технічна та льотно-методична комісії з літальних апаратів аматорської споруди Міністерства авіаційної промисловості СРСР рекомендують літак «Арго-02» як прототип для самостійного будівництва в аматорських умовах.
КОНСТРУКЦІЯ, ТЕХНОЛОГІЯ, РОЗРАХУНКИ
«Арго-02» — надлегкий навчально-тренувальний моноплан класичної дерев’яної конструкції з нижнім розташуванням крила і вільнонесучим хвостовим оперенням. Літак має шасі ресорного типу з хвостовою опорою.
Силова установка літака — двотактний двоциліндровий двигун повітряного охолодження типу РМЗ-640, який через клинопасовий редуктор обертає дволопатевий дерев’яний моноблочний повітряний гвинт.
Система керування літака “Арго-02” – нормального типу. Кабіна пілота оснащена приладами пілотажної групи та приладами контролю роботи двигуна.
Фюзеляж літака – дерев’яний, розкосно-ферменної конструкції. Лонжерони фюзеляжу є дерев’яними рейками перетином 18X18 мм.
1 – ручка управління, 2 – рукоятка управління дросельною заслінкою карбюратора двигуна (РУД), 3 – ТГЦ, 4 – ВР-10, 5 – ЕУП, 6 – УС-250, 7 – ВД-10, 8 – ТЕ-45, 9 – Амортизатор, 10 – паливний бак, 11 – пожежний кран, 12 – педалі управління по курсу.
За кабіною літака, поверх фюзеляжу, встановлений легкий гаргрот, основу якого складають пінопластові діафрагми та стрінгери. Гаргрот є і в передній частині фюзеляжу, перед кабіною він виконаний з дерев’яних діафрагм і обшивки з листового дюралюмінію товщиною 0,5 мм.
Кабіна пілота обшита фанерою завтовшки 2,5 мм. Такою ж фанерою обшита хвостова частина фюзеляжу в районі кріплення стабілізатора. Всі інші поверхні фюзеляжу мають полотняну обшивку.
Через кабіну пілота проходять лонжерони центроплана, які використовуються для кріплення до них крісла пілота, а також посту ручного керування літаком. Крісло відформоване зі склопластику та обтягнуте штучною шкірою.
Борти кабіни зсередини обклеєні пінопластом, а поверх нього штучною шкірою. На лівому борту кабіни встановлена РУД – рукоятка управління дросельною заслінкою карбюратора двигуна.
Приладова дошка літака вибита з листового дюралюмінію та покрита так званою молотковою емаллю. У кабіні вона кріпиться до шпангоуту №3 на амортизаторах. На дошці приладів монтуються наступні прилади: ТГЦ, УС-250, ВР-10, ВД-10, ЕУП, ТЕ і вимикач запалювання. Під дошкою розташовується паливний кран, на передньому лонжероні заливний шприц.
У передній частині фюзеляжу під гаргротом закріплений паливний бак ємністю 15 л.
У нижній частині фюзеляжу перед переднім лонжероном встановлені вузли кріплення шасі. На передньому шпангоуті, який є ще й протипожежною перегородкою, кріпиться вузол навішування педалей важільного типу та вузол фіксації ролика ножного керування. З іншого боку протипожежної перегородки змонтовано зворотний клапан, паливний фільтр та зливний кран.
Вузли кріплення моторами встановлені в точках стикування лонжеронів із переднім шпангоутом. Сама ж моторама зварена із хромансилевих (сталь 30ХГСА) труб Ø22X1 мм. У точках кріплення двигуна до двигунів передбачені гумові амортизатори. Двигун закритий верхнім та нижнім капотами, відформованими зі склопластику. Заготівля гвинта склеєна з п’яти соснових пластин епоксидним клеєм і після остаточної обробки обтягнута склотканиною з використанням епоксидного сполучного.
Крило. Основу кожного крила складає поздовжній та поперечний набір. Поздовжній складається з основного лонжерону, допоміжного (стінки), лобового стрінгера та ребра обтікання. Основний лонжерон – двополковий; він складається з верхньої та нижньої полиць, виконаних із соснових рейок змінного перерізу: у кореня крила верхня полиця – 30X40 мм, у кінцевому перерізі – 10X40 мм; нижня полиця відповідно 20X40 мм та 10X40 мм. Між полицями в районі нервюр встановлюються діафрагми. Лонжерон з двох боків обшитий фанерою товщиною 1 мм; у кореневій частині – фанерою товщиною 3 мм. У кореневій частині крила та зоні кріплення гойдалки елерону встановлені дерев’яні бобишки.
Вузли стикування консолей крила з центропланом змонтовані в кореневій частині крила на передньому (основному) лонжероні. Стикувальні вузли виконані зі сталі марки 30ХГСА. На кінці лонжерону змонтовано швартувальний вузол.
1 – ручка управління літаком по крену і тангажу, 2 – рукоятка управління дросельною заслінкою карбюратора двигуна (РУД), 3 – кермо напрямку, 4 – кермо висоти, 5 – елерон, 6 – педалі управління по курсу.
Лобовий стрінгер каркаса крила виконаний з дерев’яної рейки перетином 10Х16 мм, хвостовий – з рейки перетином 10X30 мм. Від шкарпетки і до переднього лонжерона крило обшито фанерою завтовшки 1 мм. У кореневій частині крила з фанери завтовшки 4 мм утворений трап.
Поперечний набір крила складається з нормальних та посилених нервюр. Посилені (нервюри № 1, 2 та 3) мають балочну конструкцію і складаються з полиць перетином 5X10 мм, стійок та фанерної стінки товщиною 1 мм з отворами-полегшеннями.
Нормальні нервюри мають ферменну конструкцію. Збираються вони з полиць та розкосів перетином 5X8 мм, зібраних за допомогою косинок та книжок.
Закінчування крила – пінопластові. Після обробки вони обклеюються склотканиною на епоксидному сполучному.
Елерон – щілинного типу. Його каркас складається з лонжерону перетином 10X80 мм, нервюр, вирізаних із пластин товщиною 5 мм, ребра атаки та ребра обтікання. Шкарпетка елерона зашивається фанерою товщиною 1 мм, і разом із лонжероном зашивка утворює жорсткий замкнутий профіль, що нагадує напівкруглу трубу. Вузли навішування елерону змонтовані на лонжероні. Кронштейни навішування елерону закріплені на задньому лонжероні крила. Всі поверхні і елерона, і крила обтягнуті полотном.
Оперення. Горизонтальне оперення літака «Арго-02» складається із стабілізатора та кермів висоти. Стабілізатор дволонжеронної конструкції з розкісно поставленими нервюрами – це забезпечує стабілізатору високу жорсткість на кручення. Шкарпетка стабілізатора до переднього лонжерона обшитий фанерою товщиною 1 мм. Стабілізатор може експлуатуватися і у вільнонесучому, і підкосному варіанті. Для здійснення другого варіанта на задньому лонжероні встановлені вузли кріплення підкосів. Вузли кріплення стабілізатора до фюзеляжу змонтовані на передньому та задньому лонжеронах. Вузли навішування рулів висоти розташовуються на задньому лонжероні стабілізатора; конструкція їх аналогічна устрою вузлів планера А-1. Закінчування стабілізатора пінопластові, обклеєні склотканини. Центральна частина стабілізатора обшита фанерою.
Кермо висоти складається з двох частин, які певною мірою дублюють один одного. Кожна з частин складається з лонжерону, розкосно поставлених нервюр, шкарпеток нервюр та ребра обтікання. Носова частина керма обшита фанерою завтовшки 1 мм. Кабанчик керування кермом висоти закріплений у кореневій частині керма.
Вертикальне оперення складається з кіля та керма повороту. Кіль конструктивно виконаний зацело з фюзеляжем за дволонжеронною схемою. Передня частина кіля (до переднього лонжерону) обшита фанерою. Задній лонжерон є розвитком заднього шпангоуту фюзеляжу.
Кермо повороту по конструкції мало відрізняється від керма висоти та елеронів. Він також складається з лонжерону, прямих та розкісних нервюр та ребра обтікання. Передня частина керма до лонжерона зашита фанерою. Вузли навішування керма є вильчасті болти. Важіль керування кермом повороту закріплений у нижній частині лонжерону. На лонжероні керма змонтовано і вузол кріплення підкосів. Все оперення обтягнуте полотном.
Шасі. Шасі літака складається з основного шасі та хвостової опори. Основне шасі – двоколісне, ресорного типу. Ресора вигнута зі сталі 65Г; колеса кріпляться до кінців ресори. Розмір колеса – 300Х125 мм. Кріплення ресори до фюзеляжу за допомогою сталевої пластини і двох болтів з кожної із сторін – ресора затискається за допомогою і тим самим фіксується щодо фюзеляжу.
Хвостова опора є смугою, вигнутою зі сталі 65Г, до якої знизу пригвинчена опорна чашка. Смуга ця кріпиться до фюзеляжу двома болтами.
Керування кермом жорсткої висоти. Здійснюється воно за допомогою ручки керування (використовується ручка від Як-50), дюралюмінієвих тяг та проміжних качалок.
Управління елеронами також жорстке. Привід керма повороту – тросовий. Управління ним здійснюється за допомогою підвісних педалей важелів, сталевих тросів діаметром 3 мм і текстолітових роликів діаметром 70 мм. Щоб виключити потрапляння сторонніх предметів у вузли керування, підлога та траса керування закриті декоративним екраном.
Силова установка. Основою силової установки є двигун типу РМЗ-640. Він встановлений на моторамі в перевернутому положенні вниз циліндрами. Зверху двигуна розташовується верхній шків клинопасового редуктора з механізмом натягу ременів.
Склопластикові капоти кріпляться за допомогою гвинтів до анкерних гайок на фюзеляжі і сполучному кільці.
Кок гвинта посаджений на дюралюмінієве кільце та закріплений гвинтами. Кок виконаний методом виклеювання зі склотканини на епоксидному сполучному.
Паливна система літака “Арго-02”:
1 – карбюратор, 2 – зворотний клапан, 3 – паливний фільтр, 4 – витратна ємність, 5 – пробка бака з дренажем, 6 – паливний бак, 7 – пожежний кран, 8 – штуцер живлення, 9 – зливний штуцер, 10 – зливний кран , 11 – заливний шприц.
Паливний бак зварений із харчового алюмінієвого листа завтовшки 1,8 мм. У нижній частині бака розташовується витратна ємність, в яку вварені витратний та зливний штуцери. У верхній частині бака знаходиться заливна горловина з дренажем. Усередині бака розташовуються перегородки, що сполучаються, для запобігання спінювання палива. Бак закріплюється на двох балках за допомогою стяжних стрічок з повстяними прокладками.
Система приймачів повітряного тиску. Система ПВД складається з трубки ПВД (від літака Як-18), встановленої на лівій площині крила, динамічних труб і статичного тиску, сполучних гумових шлангів, розподільника і приладів.
Система приймача повітряного тиску:
1 – розподільник статичного тиску, 2 – дюритовий шланг, 3 – алюмінієвий трубопровід, 4 – приймач повітряного тиску (ПВД).
Повітряний гвинт. Повітряний гвинт літака «Арго-02» склеєний із соснових пластин на епоксидній смолі, а потім оброблений за шаблонами, обклеєний склотканиною та пофарбований. На літаку використовувалися кілька гвинтів такої конструкції з різними діаметром та кроком. Один з найбільш прийнятних за своїми аеродинамічними якостями має наступні характеристики: діаметр – 1450 мм, крок – 850 мм, хорда – 100 мм, статична тяга – 85 кгс.
ЛІТНО-ТЕХНІЧНІ ДАНІ ЛІТАКИ
Довжина, м – 4,55
Висота, м – 1,8
Розмах крила, м – 6,3
Площа крила, м 2 – 6,3
Звуження крила – 0
Кінцева хорда крила, м – 1,0
САХ, м – 1,0
Кут установки крила, град. – 4
Кут V, град – 4
Кут стріловидності, град. – 0
Профіль крила – Р-III – 15,5%
Площа елерону, м2 – 0,375
Розмах елерону, м – 1,5
Кути відхилення елерону, град.
вгору – 25
вниз – 16
Розмах ГО, м – 1,86
Площа ГО, м 2 – 1,2
Кут установки ГО, град. – 0
Площа РВ, м2 – 0,642
Площа ВО, м2 – 0,66
Висота ВО, м – 1,0
Площа РН, м2 – 0,38
Кут відхилення РН, град. ±25
Кут відхилення РВ, град. ±25
Ширина фюзеляжу по кабіні, м – 0,55
Висота фюзеляжу по кабіні, м – 0,85
База колісного шасі, м – 2,9
Колія шасі, м – 1,3
Силова установка – двигун РМЗ-640 з глушником, охолодження повітря
Потужність, л. с. – 28
Макс, частота обертання, 1/хв – 5500
Редуктор – клинопасовий, чотириручковий, ремені А-710
Передатне число – 0,5
Паливо – бензин А-76
Олія – МС-20
Діаметр гвинта, м – 1,5
Крок гвинта, м – 0,95
Статична тяга, кгс – 95
Маса порожнього апарату, кг – 145
Максимальна злітна маса, кг – 235
Запас палива, л – 15
Діапазон польотних центрувань, % САХ 24…27
Швидкість звалювання, км/год – 72
Макс, швидкість горизонтального польоту, км/год – 160
Макс, швидкість пілотування, км/год – 190
Крейсерська швидкість, км/год – 120
Швидкість відриву, км/год – 80
Посадкова швидкість, км/год – 70
Швидкопідйомність біля землі, м/с – 2
Розбіг, м – 100
Пробіг, м – 80
Діапазон експлуатаційних навантажень +3…—1,5
Габарити при транспортуванні, м – 5X2, 3X1, 8
В. КОНДРАТЬЄВ, Олександр АБРАМОВ, м. Тверь