ИЗ ПОРШНЕВОГО — РЕАКТИВНЫЙ

ИЗ ПОРШНЕВОГО — РЕАКТИВНЫЙС каждым годом все меньше остается самолетов с поршневыми двигателями. Легкие, экономичные, работающие на более дешевом, чем бензин, топливе, реактивные двигатели вытесняют поршневые даже из сельскохозяйственной авиации. Но на любых авиамодельных соревнованиях по-прежнему царит «поршневая эра». На кордодромах вы увидите мастерски сделанные копии «Ильи Муромца», «Ньюпора», И-15, Як-3… Не пытайтесь только искать модели реактивных самолетов — эпоха стремительных современных машин в моделизме еще не наступила. Причина тому — отсутствие реактивных микродвигателей или хотя бы их имитаторов: поршневых моторов с импеллерами. К сожалению, многочисленные попытки моделистов создать квазиреактивный двигатель не были успешными, — как правило, эти устройства имели крайне низкий коэффициент полезного действия и не развивали тяги, необходимой для устойчивого полета модели.

Более удачный вариант импеллера удалось построить ветерану советского авиамоделизма горьковчанину П. П. Смирнову. С «десятикубовым» двигателем его двухступенчатый вентилятор при собственной массе 830 г развивает тягу 2,25 кг/с. А этого вполне достаточно для полета не только кордовой модели, но и радиоуправляемой модели-копии.

В работу по созданию квазиреактивного двигателя оптимальной конструкции предлагаем включиться и читателям нашего журнала, рассказать о самостоятельно разработанных конструкциях, поделиться идеями и замыслами. Лучшие технические решения будут опубликованы.

При конструировании импелпера передо мной стояла задача — получить максимальную тягу (а следовательно, и максимальный коэффициент полезного Действия движителя) при минимальном диаметре вентилятора. Это оказалось возможным только при использовании импеллера двухступенчатой схемы. Лопасти первой и второй ступеней находятся в кольцевых каналах между лопатками спрямляющих аппаратов.

Вначале воздушный поток попадает на входной направляющий аппарат — кольцевой канал, в котором располагаются 11 радиальных профилированных лопаток. Каждая из них установлена под углом 15° к направлению воздушного потока, что дает возможность закрутить его в направлении вращения ротора. Это уменьшает скорость потока относительно лопастей ротора первой ступени импеллера.

После первого вентилятора воздух попадает на промежуточный спрямляющий аппарат. В отличие от входного он имеет большее число лопаток (22), хорды которых параллельны оси канала. Дальше воздушный поток поступает на вторую ступень, ускоряется и проходит через выходной спрямляющий аппарат. Последний устроен аналогично входному и имеет то же число лопаток, однако угол их установки противоположен — это необходимо для выравнивания потока. Затем воздух устремляется в ресивер — основная его масса с большой скоростью проходит через сопло, а часть обтекает головку цилиндра двигателя, охлаждая его.

Детали импеллера сделаны из магниевых сплавов с плотностью 1,78 г/смЗ — это позволило создать конструкцию сравнительно малого веса. Тем, кто намеревается повторить мой квазиреактивный двигатель, следует учесть, что магний очень легко окисляется, поэтому все детали из него необходимо оксидировать с последующей окраской и полировкой. Рекомендую для этого применять полиуретановую и пентафталевую эмали с предварительной грунтовкой составом ЭП-56, поскольку другие краски растворяются метанолом.

Очень коротко об особенностях конструкции. «Десятикубовый» калильный двигатель импеллера закреплен на раме, являющейся частью выходного спрямляющего аппарата. Ступицы обоих роторов и носовой кок стягиваются в единый блок резьбовой шпилькой, ввернутой а вал двигателя. Передняя опора блока — подшипник качения, посаженный в корпус входного направляющего аппарата. Ступицы роторов выточены таким образом, что между ними и корпусом промежуточного спрямляющего аппарата остается зазор 0,5 мм, — это позволяет роторам свободно вращаться и в то же время не создает излишнего сопротивления воздушному потоку.

Роторы составные, каждый из них собран из ступицы и двенадцати лопастей. В ступицах для закрепления последних просверлено по 12 равно расположенных радиальных отверстий. Лопасти довольно сложной профилировки — сечение каждой имеет переменные хорду, толщину, и к тому же концевое сечение лопасти закручено относительно сечения с хордой, равной 21 мм. Чтобы точнее выверить лопасти относительно ступицы ротора, я применял несложный шаблон. На обоих вентиляторах лопасти установлены под одним углом — 41°9′ к плоскости их вращения относительно хорды.

Импеллер конструкции П. Смирнова

 

Импеллер конструкции П. Смирнова

Импеллер конструкции П. Смирнова:

1 — входной направляющий аппарат (МА-8), 2 — носовой кок (МА-8), 3 — конусная втулка (Ст. 45), 4 — резьбовая шпилька (30ХГСА), 5 — фигурная гайка (Ст. 45), 6 — подшипник (12x24x6 мм), 7 — ступица вентилятора первой ступени (МА-8), 8 — обечайка промежуточного спрямляющего аппарата (МА-8), 9 — ступица вентилятора второй ступени (МА-8), 10 — лопасть вентилятора (МА-8), 11 — выходной спрямляющий аппарат (МА-8), 12 — внешний обтекатель ресивера (стеклоткань и эпоксидная смола), 13 — внутренний обтекатель ресивера (стеклоткань и смола), 14 — конусная втулка (Ст. 45), 15 — хомут (МЛ-2), 16 — обечайка выходного спрямляющего аппарата (МА-8), 17 — промежуточный спрямляющий аппарат (МА-8), 18 — распорная втулка (30ХГСА, Т6Х0,5 мм), 19 — обечайка входного направляющего аппарата (МА-8), 20 — винт М3, 21 — гайка (МА-8), 22 — винт М1, 23 — двигатель.

После окончательной сборки роторы протачиваются на токарном станке таким образом, чтобы внешний диаметр каждого составлял 98 мм, — этим обеспечивается кольцевой зазор 0,25 мм между обечайками и лопастями вентиляторов. И в заключение — балансировка роторов, которая должна выполняться весьма тщательно, учитывая высокие инерционные нагрузки.

Разрабатывая свою конструкцию под имеющийся у вас двигатель, учтите, что указанный угол установки лопастей вентилятора выбирался в соответствии с частотой его вращения (мой двигатель, в частности, развивает 14 тыс. об/мин), при этом тяга была максимальной. Если же ваш двигатель имеет меньшую (или большую) частоту вращения, то угол установки лопастей необходимо увеличить (или уменьшить).

Внутренняя и внешняя оболочки ресивера выклеены из стеклоткани и эпоксидной смолы. Формовать их лучше всего на выточенных из древесины оправках, предварительно смазанных паркетной мастикой. При прорисовке контуров оболочек учтите, что площадь сопла на выходе из ресивера должна составлять 75—100% от площади кольцевого канала импеллера. Крепление элементов ресивера к обечайкам —« хомутами из магниевого сплава «электрон». Во внешней оболочке разделано отверстие шириной 8 мм, через которое поступает воздух для охлаждения двигателя.

Все внутренние поверхности каналов необходимо отполировать, это существенно повышает коэффициент полезного действия импеллера и, соответственно, тягу.

Для доступа к электроду свечи в оболочке обтекателя прорезано отверстие Ø 10 мм. Игла карбюратора и рычаг управления оборотами двигателя выведены за обводы импеллера.

Вращений роторе — против часовой стрелки, если смотреть со стороны носового кока. Запускать двигатель необходимо стартером, выходкой вал которого имеет резиновую насадку с внутренним конусом. Поело запуска будьте осторожны — импеллер весьма интенсивно засасывает воздух через входной направляющий аппарат.

В заключение несколько рекомендаций тем, кто захочет сделать аналогичное устройство. Вас не должна смущать некоторая «переусложненность» квазиреактивного двигателя. Это объясняется тем, что моя конструкция должна была обеспечивать возможность настройки — варьирования углами установки лопастей вентиляторов, подбора профилировки и углов установки лопаток спрямляющих аппаратов. После выявления параметров в соответствии с оборотами двигателя многие элементы конструкции можно существенно упростить, используя такие передовые технологические методы, как формовку из синтетических смол и стекло- и углеволокна. Так, в частности, можно делать лопасти вентиляторов или даже весь вентилятор целиком. В общем, здесь есть над чем поломать голову опытным моделистам.

Рекомендуем почитать

  • НЕ ТОЛЬКО ДЕКОРАТИВНАЯНЕ ТОЛЬКО ДЕКОРАТИВНАЯ
    Здесь, как говорится, и делать нечего: собрал на гвоздиках решетку из гладко отшлифованных шкуркой тонких реек — и уже красиво. А если в перекрестия прибить еще и деревянные бляшки —...
  • В РОЛИ СТАПЕЛЯВ РОЛИ СТАПЕЛЯ
    Придать форму лопасти винта для резиномоторной авиамодели довольно сложно, но работу эту можно значительно облегчить, если воспользоваться простейшим стапелем. Им может оказаться любой...
Тут можете оценить работу автора: