БУМАЖНЫЕ КРЫЛЬЯ

Принятый недавно закон о необходимости регистрации моделей массой более 250 грамм, сравнимый по ряду причин с запретом авиамоделизма, определил направления моих ближайших работ. В частности, я занялся пульсирующим воздушно-реактивным двигателем «Саяка», фантастически легким, не требующим станочных работ и жаропрочных материалов. А пока он находится на стадии доводки, исследую конструктивные схемы и технологические решения изготовления моделей с точки зрения минимизации веса. О некоторых моментах этого процесса и я и хочу рассказать.

Практически все авиамоделисты начинают свой путь в небо с бумажных моделей, переходя затем на древесину и пластик. Так поступает большинство, но не все. Некоторые с успехом продолжают использовать бумагу, строя из нее резиномоторные, кордовые, таймерные или радиоуправляемые аппараты. Мне довелось видеть и даже самому воспроизводить такие модели по чертежам, опубликованным в различных журналах. В основном их авторы делали ставку исключительно на ватман, но так ли это необходимо?

Около 15 лет назад я изготовил несколько резиномоторных копий самолетов собственной конструкции (у одной из них даже убиралось шасси после взлета). Стремясь улучшить их летные данные, я положил на весы одинаковые кусочки ватмана и обычной писчей бумаги — оказалось, что ватман примерно втрое тяжелее. Соответственно, для больших моделей проигрыш в весе только на обшивке крыла уже исчисляется десятками граммов! В итоге, я стал использовать ватман только в силовых элементах каркаса. Однако не спешите рисовать в своем воображении квадратные или треугольные балки из этого материала (способные, замечу, легко надломиться, особенно треугольные). Существует путь, обеспечивающий гораздо лучшее весовое совершенство, когда элементы каркаса работают вместе с обшивкой, образующей с ними замкнутые силовые контуры. Но чтобы перейти к подобным конструкциям, как и в большом самолетостроении, мне пришлось заняться экспериментами, постепенно приобретая необходимый опыт.

Взгляните на фотографию радиоуправляемого планера «Сиори» в версии 2017 года (размах крыла — 800 мм. вес — 175 грамм) и рисунок типового сечения его двухлонжеронного крыла с использованием выпукло-вогнутого профиля. Главный лонжерон представляет собой изогнутую полоску ватмана. Его нижняя полка, отогнутая влево, имеет ширину 5 мм, а верхняя (работающая на сжатие) в такой конструкции должна быть примерно вдвое шире, чтобы обеспечить повышенные требования к прочности крыла. При этом данный лонжерон желательно размещать в районе максимальной толщины профиля, ближе к центру тяжести модели, чтобы к нему можно было прикрепить основные опоры шасси.

Задний, вспомогательный лонжерон (продольная стенка) намного проще — это вертикальная пластина с отогнутыми вперед лепестками для приклейки обшивки и навески элеронов. Применяемый материал зависит от ожидаемых нагрузок. В моделях с относительно маломощными электромоторами этот элемент можно сделать, например, из бумаги плотностью около 120 г/м2. Планер «Сиори» рассчитан на старт с леера с резиновым амортизатором, и на него действуют весьма значительные нагрузки, поэтому задний лонжерон здесь также выполнен из ватмана, а стенка главного лонжерона до половины размаха усилена накладкой (тоже из ватмана), приклеенной к нему на «эпоксидке».

Теперь о нервюрах. Для изготовления концевых и силовых, к которым крепятся стойки шасси, подкосы, мотогондолы и прочие агрегаты, создающие дополнительную нагрузку на крыло, используется ватман. Остальные нервюры из писчей бумаги.

Количество носков нервюр перед главным лонжероном можно заметно сократить, если сделать их из ватмана, но здесь важно обеспечить ровную поверхность обшивки носков, дабы исключить потери аэродинамического качества. Также в нервюрах можно сделать окна. Это не только облегчит конструкцию, но и позволит пропустить сквозь них тяги управления элеронами и электропровода.

Изготавливаются нервюры следующим образом. На бумажную заготовку наносится контур детали (профиль) с припуском в 2 мм, по которому и производится вырезание. Затем делаются поперечные надрезы до контура нервюры, а получившиеся лепестки сгибаются перпендикулярно заготовке в разные стороны через один. При сборке каркаса крыла поверх отогнутых лепестков на нервюрах наклеиваются полоски из писчей бумаги шириной в 5 мм. Таким образом, полки нервюр получают жесткость двутаврового сечения. Все соединения осуществляются на клее ПВА-М.

Внутренние края окон в нервюрах можно усилить, окантовав их бумажной лентой шириной 2 мм (без лепестков) во избежание взаимного перетирания нервюр и тросов управления. Полки нервюр и главного лонжерона облегчают процесс обшивки крыла, позволяя это делать по секциям, что в свою очередь упрощает монтаж оборудования.

Очень рекомендую начинать работу над моделями подобной конструкции с изготовления чертежей деталей на «миллиметровке» в натуральную величину. Причем переводя их на ватман (я обычно делаю это накалыванием контура), необходимо перенести и линии расположения лонжеронов. Это особенно важно для одномоторных моделей с пропеллерами, так как часть крыла (обычно центроплан), обдуваемая потоком, у них должна быть несимметричной для компенсации кренящего момента, создаваемого винтом. Для таких самолетов нервюры и лонжероны правой и левой частей крыла следует вычерчивать отдельно. Зато, если вы это сделаете, геометрическая крутка консолей крыла двухлонжеронной схемы сформируется «автоматически».

Не стоит забывать и об обшивке, от качества поверхности которой зависят аэродинамические характеристики планера — ее необходимо постараться сделать гладкой, без «волн» и вмятин.

Профиль крыла. Из-за недостатка времени для проведения более глубоких исследований я обычно использую MVA-301, в отличных характеристиках которого уже давно успел убедиться. И, по моему мнению, хороший аэродинамический профиль, пусть даже и выдержанный с посредственной точностью, все равно будет лучше любого «суррогатного», нарисованного «на глазок».

Подобная технология годится и для изготовления фюзеляжей и хвостовых балок моделей. Из ватмана сделаны, например, передний шпангоут хвостовой балки «Сиори» и два коробчатых стрингера, в тоннелях которых размещена антенна и проходят тросы управления. Силовую схему замыкает обшивка из обычной писчей бумаги, и только снизу, где тонкий материал может быть пробит при посадке на камни, опять использован ватман. Кстати, важное замечание, основанное на личном опыте: киль и стабилизатор должны опираться на два шпангоута.

Переднюю часть фюзеляжа обычно приходится загружать для создания необходимой центровки. К тому же, она должна иметь достаточную прочность, чтобы избежать поломки при возможном ударе о препятствие. Так что в ее конструкции логично применять не только ватман, но и другие легкие материалы.

Клей, используемый для крепления обшивки, можно чуть-чуть разбавить водой — это тоже позволит немного облегчить модель. С этой же целью, а также для снижения коэффициента аэродинамического сопротивления, после окончательной сборки и полного затвердевания клеевого слоя шероховатые швы между листами обшивки я шлифую плоским надфилем.

И еще одно собственное ноу-хау, которым бы хотел поделиться с читателями. В конструкциях летающих моделей часто есть места, подверженные чрезвычайно сильным концентрированным нагрузкам. Например, заделки стоек шасси или шарниров управляющих поверхностей. Фиксация их эпоксидной смолой (фактически жесткой пластмассой) не только утяжеляет машину, но и может привести к ее поломкам. В таких узлах целесообразнее воспользоваться самодельным «композитом» — ватой, пропитанной «эпоксидкой».

Возможности предлагаемых в этом материале технологий можно оценить по сделанной мною модели биплана «Вими» компании «Виккерс»: архаичного летательного аппарата с множеством колес шасси, стоек, подкосов, с размахом крыла 800 мм и гигантской несущей поверхностью около 0,2 м2 (!). Тем не менее, с самодельной радиоаппаратурой (включение/выключение моторов) этот самолет весит всего 125 грамм. Он отрывается от земли при помощи двух электродвигателей со смехотворно низкой суммарной потребляемой мощностью — 3 Вт! Нет сомнения, что используя подобные технические и технологические решения, можно успешно создавать довольно крупные и более мощные летательные аппараты.

Александр ЛИСОВ