ОТ СХЕМАТИЧКИ — К ЧЕМПИОНСКОЙ

Развитие становящегося все более популярным класса авиамоделей-планеров уменьшенных размерений уже традиционно связывается с ростом их сложности и повышением удлинения их крыльев. Одна из попыток показать, что есть и другие, гораздо более доступные и эффективные пути конструирования парителей класса А1, была сделана в «М-К» в 1992 году публикацией модели с упрощенной силовой схемой.

А сегодня мы хотим познакомить приверженцев свободнолетающих планеров с иным направлением, которое для моделистов может показаться несколько неожиданным — настолько непривычные параметры имеет новая техника. Однако лучше рассказать об истории создания необычной модели по порядку.

Основной причиной, заставившей нас приняться за конструкторские поиски, была необходимость обеспечить начинающих кружковцев, уже прошедших этап простейших схематичек, техникой переходного типа. Ведь после постройки пары «двухреечных», не слишком хорошо летающих планеров практически нельзя еще говорить, что мальчишка приобрел опыт для создания планера класса А1. Поэтому и появились чертежи очень короткокрылой, простой, технологичной и весьма прочной модели. На первых порах мы умышленно отошли от требований по максимальности аэродинамических характеристик в пользу надежности и простоты. Что получилось в результате — хорошо видно на рисунках. Правда, нужно еще объяснить, что полностью пренебрегать принципами конструирования парителей мы, конечно, не стали. Сверхкороткое крыло, кроме аэродинамических недостатков, имеет и некоторые преимущества по высокому числу Рейнольдса при значительной хорде — отсюда следует, что можно было надеяться и на неплохое аэродинамическое качество крыла при средних значениях коэффициента подъемной силы. Исходя из таких предпосылок, «ушки» спроектированы как элементы исключительно для обеспечения боковой устойчивости, а несущие функции оставлены развитой центральной части крыла. Теперь вам станет понятна логика, приведшая к столь непривычным соотношениям элементов несущих плоскостей и столь большим поперечным углам «ушек» при виде спереди.

Расчет на средние значения подъемной силы при высоком качестве профиля и, следовательно, повышенную скорость полета позволил одновременно снизить эффективность горизонтального оперения в разумных пределах. Так, у новой модели планера коэффициент эффективности стабилизатора равен 0,54 при средних значениях этой величины у современных моделей класса А1 в пределах 0,8—1,0.

Что касается конструктивных особенностей — все они обусловлены стремлением уйти от использования мало-мальски дефицитных материалов, а по технологии постройки — приблизиться к простейшим наборам-посылкам. Зная, сколько трудностей и неточностей связано, например, с изготовлением нервюр у новичков, мы в первоначальном варианте заложили крыло, собираемое поэтапно на плоских стапелях из двух секций — передней и задней, при явно умощненных сечениях всех деталей набора. Лобик крыла собирается по хорошо знакомым для моделистов методикам. Хвостик же набирается следующим образом. Вначале на плоской доске булавками накалывают нижний диагональный набор «нервюр» (кстати, здесь проще сразу откалибровать длину нервюрных реек и в зависимости от общей погрешности их длины лишь скорректировать положение всей задней кромки, а не вгонять каждую диагональную рейку по месту). После этого к рейкам прижимают сверху фанерные косынки, а спереди «насухо» монтируют сборочную полку лонжерона с уже подготовленными пазами под рейки. Теперь останется поставить вспомогательный лонжерон (в готовом наборе основной его задачей будет подкрепление нервюрных реек по устойчивости их на сжатие) и оставшийся верхний комплект «нервюр». В заключение все швы проливают свежеразведенной смолой, после отверждения которой хвостик крыла снимают со стапеля и дополнительно проливают швы снизу. Останется лишь приклеить рейку задней кромки и произвести зачистку каркаса плоскими «шкурилками». Думаем, когда вы будете иметь в руках уже готовый узел, вас несколько удивит его прочность и жесткость на крутку при малой общей массе. Готовые лобик и хвостик контролируются на точность стыковки по лонжерону. При необходимости стыковые зоны обрабатываются, и крыло собирается окончательно на плоском стапеле с применением подкладок под лонжеронными участками из реек толщиной 5 мм. Финишная операция — монтаж брусков-заготовок для законцовок и обработка их профиля по месту. Надо заметить, что плоскость среза под установку «ушек» имеет вогнутость, соответствующую сечению вогнутой нижней поверхности крыла под углом 45°. Это несколько усложняет работу, однако дает возможность спрофилировать пластинчатые «ушки» для повышения эффективности их как элементов стабилизации модели по крену.

Фюзеляж:

1 — обшивка носика фюзеляжа (фанера 1 мм), 2 — носик (бальза или легкая липа толщиной 7 мм), 3 — передний штырек для резиновой нити крепления крыла (бамбук), 4 — силовая вставка (фанера 6 мм), 5 — граница обшивки носика, 6 — ложемент крыла (фанера 2 мм размером 20х40 мм), 7 — буксировочный крюк (ОВС Ø 2 мм, клеить в 10 мм перед центром тяжести отбалансированной модели), 8 — продольные стрингеры (сосна 2х7 мм), 9 — наполнитель (упаковочный мелкошариковый пенопласт толщиной 7 мм), 10 — хвостовая вставка (липа), 11 — контур стабилизатора, 12 — задний штырек, 13 — контур крыла, 14 — балласт (в центре тяжести: балансировочный груз размещается в камере в носике фюзеляжа). А — первоначальный облегченный вариант, Б — второй усиленный упрощенный вариант.

Первоначальный вариант крыла:

1 — законцовка с косым срезом (легкая липа), 2 — передняя кромка (сосна 6х6 мм), 3 — носики нервюр (фанера 1 мм или липа толщиной 1,5 мм), 4 — стрингеры (сосна 1,5х3 мм), 5 — полка лонжерона (сосна 3х5 мм), 6 — сборочная полка лонжерона (липа толщиной 1,5 мм), 7 — центральная нервюра (липа толщиной 5 мм), 8 — нервюрный набор (сосна 2х2 мм), 9 — вспомогательный лонжерон (сосна 2×5,5 мм), 10 — задняя кромка (сосна или липа 5х12 мм), 11 — центральная косынка (фанера 1 мм), 12 — косынка (фанера 1 мм).

Усиленный вариант крыла:

1 — законцовка с косым срезом (липа), 2, 4, 7 — силовые косынки (фанера 3 мм), 3 — кромка-лонжерон (легкая сосна 10х38 мм), 5 — нервюра (липа 3 мм), 6 — центральная нервюра (липа 8 мм), 8 — задняя кромка (сосна 3х10 мм), 9 — косынка (фанера 1,5 мм). Обшивка крыла — микалентная бумага или шероховатая пленка-калька.

Упрощенный вариант крыла:

1 — законцовка с косым срезом (легкая липа), 2 — наполнитель лобика (упаковочный мелкошариковый пенопласт, заготовку вырезать с помощью термоструны по шаблонам профиля), 3 — монолонжерон (сосна 4х12 мм), 4 — нервюра (липа толщиной 2 — 3 мм), 5 — обшивка лобика (плотная писчая бумага на казеиновом клее или на эпоксидной смоле), 6 — центральная нервюра (липа толщиной 6 мм), 7 — силовая косынка (фанера 3 мм), 8 — задняя кромка (сосна 4х12 мм), 9 — усиление кромки (фанера 1,5 мм), 10 — угловая косынка (фанера 1,5 мм), 11 — косынка усиления связи нервюры с лонжероном (фанера 3 мм). Внешняя обшивка всего крыла — лавсановая пленка толщиной 0,02—0,025 на клее «Момент».

В первоначальном варианте фюзеляж был сделан по классическому для свободнолетающих моделей образцу — облегченным в задней части, но максимально технологичным (вплоть до того, что мы отказались от уменьшения его толщины к хвосту, из-за чего по всей длине вышеуказанный размер для фюзеляжа равен 7 мм). Прочность его даже при бальзовом носике исключительная. А развитая ширина в хвостовой части упрощает навеску плоского оперения.

Технология изготовления «ушек» крыла, аналогичная килю и стабилизатору, полностью понятна из рисунков. Единственное, что хотелось бы отметить, — бумага для обшивки пенопластовых пластин должна быть проверена на опытных образцах, как и клеевые составы для обтяжки. Кстати, во время этой проверки удается одновременно и приобрести опыт для выполнения подобных операций. Готовые бумажно-пенопластовые детали можно просто отлакировать масляными или синтетическими лаками или же окрасить. Крыло обтягивается лавсановой пленкой с наполнителем (она называется «синтетическая калька») или же микалентной бумагой на эмалите и отлакированной теми же нитросоставами.

Технология изготовления «ушек» крыла:

1 — профилированная доска-стапель, 2 — нижний лист обшивки (плотная писчая бумага), 3 — листовой наполнитель (упаковочный пенопласт толщиной 3 мм), 4 — детали окантовки (сосна 3×3 мм), 5 — верхний лист обшивки. Элементы оперения изготавливаются аналогично, на плоском стапеле.

Профили крыла:

А — первоначальный вариант, Б — упрощенный вариант, В — усиленный вариант.

Изготовив первый образец новой модели, мы вначале были удивлены общей прочностью необычного легкокрылого парителя. Вторая стадия удивления пришла, когда оказалось, что модель требует для приведения в соответствие с правилами загрузки почти в 100 г! Дело в том, что собственно планер оказался весом всего лишь в 124 г. Развесовка отделанных его элементов такова: крыло — 66 г, фюзеляж — 38 г, оперение в комплекте — 20 г. При разговоре о массе, наверное, интересно познакомиться и с развесовкой бумажно-пенопластовых деталей. В качестве примера приведем данные для стабилизатора с профилем «плоская пластина» толщиной 3 мм, окантованного по пенопласту сосновыми рейками сечением 3×3 мм и имеющего центральную нервюру-вставку толщиной 3 мм: пенопласт заполнителя — 3 г, деревянные детали — 3,5 г, бумага обшивки — 4 г, клей — 2,5 г. Готовый стабилизатор весит от 13 до 14 г.

Произведя требуемую загрузку модели до нормативной взлетной массы 220 г (для чего, увы, пришлось вскрывать обшивку и врезать в фюзеляж свинцовый брусок по центру тяжести планера), приступили к летным испытаниям. Об их подробностях мы рассказывать не будем, так как через все это вам будет очень полезно пройти самим. Тем более что прочность новой модели такова, что обращаться с нею можно как угодно. Мы же скажем лишь, что после завершения испытаний мы сразу же заложили еще серию подобных планеров, причем рассчитанных не только на изготовление и эксплуатацию новичками, но и для соревновательных целей. Кроме того, сейчас в работе находятся еще две модификации той же машины, в которых «слепая» масса свинцовой догрузки переведена либо в дальнейшее упрочнение усиленных деталей набора, либо трансформирована в изменение и упрощение технологий изготовления деталей.

Ни на одном из вариантов монтаж механизированного буксировочного крючка не предусматривался — на все случаи хорошо подходит крючок с боковым смещением от 4 до 13 мм. Прямолинейность траектории взлета обеспечивается поворотом (изменением) монтажного угла киля. Принятая система компенсации силы от несимметрично установленного крючка за счет разновеликой крутки правой и левой половин крыла хотя и испробована на испытаниях, не слишком себя оправдала. Гораздо эффективнее использование прямого крыла с компенсацией момента вертикальным оперением — в таком виде планер на взлете на леере удается разогнать до просто удивительной скорости. Выгодным оказывается сброс леера не в зените, а при угле относительно земли порядка 50° — 60°. Конечно, точно замерить действительную высоту взлета модели не удалось, но зрительно она явно превышает высоту заброса даже хорошего чемпионатного планера класса А2.

Исходя из необычных возможностей старта и повышенной быстроходности модели, рекомендуем при ее отладке отойти от привычных приемов, принятых в свободнолетающей технике. При этом еще не следует забывать об эффекте, связанном с переходом от плоско-выпуклой профилировки стабилизатора к чисто плоской пластине. Не вдаваясь в теоретические тонкости, просто заметим, что данный переход «тянет» за собою необходимость увеличения угла установки стабилизатора на 1° — 2° выше (относительно положения при плоско-выпуклом оперении). При этом нужно еще помнить, что аэродинамические характеристики короткокрылой модели резко отличаются от обычных и наивыгоднейшие соотношения коэффициентов сопротивления и подъемной силы могут находиться в области непривычных режимов планирования и буксировки на леере.

В. ВЛАДИС, инженер-аэродинамик, руководитель кружка авиамоделизма