РУССКИЙ «АКВАСТАР»

В журнале Model Airplane News довелось обнаружить публикацию, посвященную одной из разработок известного западного конструктора-дизайнера Laddie Mikulasko, причем с подробными чертежами его модели. Правда, исходный «Аквастар» — так называлась модель — имел «переразмеренные» габариты и был сделан из дефицитных материалов. Размах крыла этого гидроплана-амфибии составлял почти 1800 мм при рабочем объеме двигателя от 7 до 10 см³, а взлетный вес доходил до 3400 г. Кроме того, основным материалом фюзеляжа являлась легкая фанера толщиной 3 мм (похоже, из бальзы или тунга), о которой нам приходилось только мечтать. Поэтому опубликованные в журнале чертежи послужили лишь «отправной точкой» для конструирования собственного варианта.

Конечно, кроме внешнего дизайна, привлекло и многое другое. В первую очередь — очень удачная для учебнотренировочной техники схема, которая позволяла эксплуатировать модель на любых площадках даже без использования шасси. Но, что самое главное, — подобная схема почти идеальна по аэродинамике. Ведь двигатель и крыло здесь располагаются практически на одном уровне, а поэтому для данной машины будут характерны малая чувствительность к порывам ветра, независимо от того, по полету или против него они будут направлены. Нулевой вынос оси коленвала двигателя также идет на пользу общей стабильности полета в возмущенной атмосфере.

В этом смысле проектирование по принципу «все в нуле» идеально подходит даже для учебно-тренировочной техники (как это ни покажется странным на первый взгляд). Другой вопрос: как обеспечить «внеспортивной» машине высокую степень устойчивости? Но он легко решаем. Так, на «Аквастаре» даже при нулевом угле поперечного V крыла устойчивость по крену как у высокопланов. Объяснение этому весьма простое. Дело в том. что развитая подкрыльевая площадь бортов фюзеляжа, при малейшем скольжении на крыло обеспечивает настолько эффективное затенение поднятого полукрыла, что оно тут же теряет свои несущие свойства в корневых участках. Но это предмет отдельного разговора.

Рассуждая об общей концепции модели, сразу отмечу, что в ходе ее переделки возможность эксплуатации на воде не предусматривалась. Если вас это привлекает, никаких проблем с изготовлением редана на днище корпуса и с монтажом подкрыльевых поплавков не будет, поскольку первоначально «Аквастар» имел небольшой прямой редан под передней кромкой крыла и пару подкрыльевых поплавков, закрепленных на высоких стойках посередине каждого полукрыла.

В сухопутной модификации модель несла стандартное двухколесное шасси с управляемым хвостовым колесиком. В предлагаемом же исполнении шасси сделано по трехточечной схеме — с носовой стойкой, что облегчает посадку на хорошие полосы. В случае запуска с рук с учетом посадок на неровную почву шасси демонтируют, что идет только на пользу летным свойствам модели, так как заметно ее облегчает.

К недостаткам общей компоновочной схемы «Аквастара» надо отнести усложненный фюзеляж, правда, это с лихвой компенсируется его хорошим дизайном. Еще необходимо отметить, что большие габариты длинной, развитой по сечению носовой части фюзеляжа (имеющей в основном лишь декоративные функции!) могли бы стать причиной неоправданного утяжеления модели. Но на практике такого не произошло, поскольку лишний вес был компенсирован легкой хвостовой балкой и отсутствием длинной моторамы, характерной для моделей классической схемы. Еще отметим, что на моделях подобного типа спрямления закрученного воздушного потока малоэффективно — здесь струя от винта попадает лишь на киль. Поэтому компенсация вращающего момента мотоустановки незначительна. Практика показывает, что при данных удельных нагрузках и размерах модели на это можно не обращать внимания. Но при старте с рук полезно придавать ей наклон до 45° в сторону вращения воздушного винта, либо стараться запустить модель с повышенной скоростью. При стартах с колес необходимость в коррекциях методики запуска исчезает полностью.

Заметим, что данные рекомендации касаются модифицированной нами машины, у которой по сравнению с прототипом киль сильно изменен — он стал выше при неизменной площади. Таким образом, удалось частично компенсировать недостатки изначальной формы киля небольшой высоты и с удивительно большим углом стреловидности по передней кромке (вероятно, форма вертикального оперения выбиралась исключительно с точки зрения общего дизайна).

Вся конструкция модели переработана с учетом упрощенной технологии ее изготовления с минимальным использованием бальзы. Даже фанера толщиной 1 — 1,2 мм потребуется лишь для обшивки носовой части фюзеляжа. Нервюры крыла выпиливаются из строительной или мебельной фанеры толщиной около 3 мм.

На переработанном «Аквастаре» применен тот же профиль крыла, что и на прототипе. Кажется, он классифицируется в зарубежных источниках как «NACA-4416 модифицированный». Несмотря на то, что, в отличие от исходного варианта, жесткая обшивка «лобика» крыла не предусматривалась, шаблон профиля был тщательно скопирован с журнальной публикации и увеличен с максимальной точностью. После этого в его контуры дорисовали сечения полок лонжерона, задней и передней кромок. Последняя для простоты изготовления и сборки крыла — в виде совершенно «пионерской» поставленной ребром рейки, которая не требует никакой профилировки и одновременно обуславливает более чем резкий перелом линии мягкой обшивки в межнервюрных зонах. Добавьте к этому, что редко поставленные нервюры, непривычно большая относительная высота профиля и значительная «втягиваемость» лавсановой обшивки в комплексе с тонкой «рубленой» передней кромкой так искажали исходный профиль, что о его начальной классификации вообще не имело смысла вести речь. Ведь на большей части размаха профиль был представлен, образно говоря, в виде искаженного многогранника с немного искривленными сторонами!

Конечно, опасения относительно аэродинамических свойств такого крыла были немалые. Но первые же полеты принесли откровенное изумление — столь удачным оказался этот, с позволения сказать, «переломанный» профиль! Никаких тенденций к сваливанию на крыло на самых малых скоростях и при любых «передирах» руля высоты. Допустимость вывода модели на такие углы атаки, которые удивляли даже опытных «радистов-пилотажников», видевших эту машину в полете. Вполне удовлетворительное поведение модели в длительном обратном полете. Но, что самое поразительное — аэродинамическое качество модели на планировании после остановки двигателя заставляло вспоминать если не лучшие, то, по крайней мере, неплохие образцы учебных планёров! И это притом, что «худеньким» фюзеляж не назовешь, боковая смачиваемая поверхность у него — отменная, сразу за крылом — «дикий» торцевой обрез кабинной части, да и относительная толщина профиля на редкость большая! Откуда что берется в столь удачном совпадении характеристик профиля, неизвестно. Поэтому остается только гадать. Но после постройки и испытаний русского «Аквастара» даже не возникло мысли попытаться воспроизвести для сравнения исходную конструкцию крыла с зашитым «лобиком».

А удачные обводы профиля стали кочевать с одной новой модели на другую, полностью подтверждая еще и еще раз свои преимущества. Если у вас хватит энтузиазма, можете закончить начатый нами эксперимент, действительно построив крыло из бальзы, с жестким «лобиком». Но, кажется, это бессмысленно…

Возвращаясь к конструкции модели, можно отметить, что для весьма удачной универсальной машины (а она с большим успехом может выступать в роли модели первоначального обучения, просто учебной «разгонной» или полупилотажной модели — все зависит от балансировки и регулировки рулей) силовая схема всех узлов более чем проста.

Фюзеляж по конструкции не имеет никаких особенностей, а по технологии изготовления хорошо знаком большинству российских моделистов. Силовой набор образован рядом шпангоутов, выпиленных из фанеры толщиной 3 мм. После подготовки калиброванных реек для четырех основных стрингеров фюзеляжа сечением 5×5 мм и проверки их стыкуемости с пазами шпангоутов сразу приступают к сборке основной части. Как уже стало традицией, для конструкций без бальзы весь взаимный монтаж деталей и узлов проводится исключительно на хорошей, нехрупкой эпоксидной смоле.

В хвостовой части фюзеляжа фанерных шпангоутов нет — их заменяет рамочно-раскосный набор из сосновых реек сечением 4×4 мм. Подкилевая зона балки фюзеляжа обшивается фанерой толщиной 1 мм, как и самые концы обоих бортов, — через одну из этих пластин в последующем будет проведена тяга руля высоты. Кстати: на нашей модели руль поворота в действие не приводился и служил лишь в качестве переставляемого на земле триммера, благодаря короткой, привинченной одним концом к борту фюзеляжа тяге. Для защиты хвоста от протирания обшивки о грунт можно смонтировать небольшой проволочный костыль или поставить простую накладку из фанеры или граба. Но это целесообразнее отложить на время, когда модель окажется законченной.

Носовая часть фюзеляжа замыкается по верхним основным стрингерам фигурной перемычкой по типу судомодельной. Эта деталь, сделанная из 5-мм фанеры, не только придает высокую прочность носовой части, но и позволяет избавиться от процесса гибки верхней пары стрингеров в распаренном состоянии — в наиболее искривленных зонах они просто удалены. А вот нижние стрингеры в зоне передней межшпангоутной секции придется размочить, обмотав на полчаса мокрой тряпочкой, и потом отформовать, догнув их до пазов в переднем шпангоуте.

После окончательной сушки все стыки проклеивают, одновременно монтируя и носовую бобышку из плотной липы. Сборка реечного каркаса заканчивается пристыковкой пары коротких верхних стрингеров сечением 8×8 мм. Столь большое сечение оправдано несколькими факторами: необходимо обеспечить очень жесткую связь носовой части фюзеляжа с увесистым блоком крыла (здесь нет необходимости в экономии веса); с точки зрения дизайна желательно иметь возможность скруглить углы «фонаря» по максимальному радиусу. Возможно, вам будет интересно узнать, что при первых полетах эти рейки имели сечение 5×5 мм. Все было хорошо до первого «крутого» приземления (вертикально вниз носом на максимальной скорости из-за отказа аппаратуры). После «посадки» длинные куски верхних разбитых реек оказались внутри… пробитого жестяного топливного бака. В ходе ремонта пришлось заменить стрингеры усиленными.

Следующий этап — монтаж буковых брусков для крепления основных стоек шасси и дополнительной внутренней носовой бобышки под переднюю стойку. Бортовые ложементные планки, выпиленные, как и усилительная накладка предкрыльевого шпангоута из фанеры толщиной 3-4 мм, монтируются также на данном этапе сборки. Сейчас будет удобно вклеить и перемычку для винтов крепления задней кромки крыла.

После зачистки каркаса ставят фанерные бортовые обшивки. Они накладываются на смоле поверх набора фюзеляжа, со сгонкой толщины фанеры до нуля в закрыльевой зоне. Затем той же фанерой толщиной 1 мм обшиваются первые три межшпангоутных промежутка (поверх основных стрингеров). На этом фюзеляж лучше отложить, занявшись остальными узлами модели. Дело в том, что в зависимости от многих причин вам позже придется искать оптимальное место для бортовой части аппаратуры. А сделать это заранее нельзя -иначе при необходимости добалансировки придется либо догружать нос или хвост свинцом, либо перестраивать носовые отсеки фюзеляжа. Правда, можно заранее предусмотреть в самом носу место под аккумулятор как наиболее увесистую часть аппаратуры. Но все равно остальные ее узлы лучше разместить позже.

Хвостовое оперение настолько просто по конструкции и традиционно по технологии, что не требует никаких пояснений. Правда, у меня оно было сделано съемным, однако в силу приобретенного эксплуатационного опыта делать это не рекомендую. Ремонт съемного киля или стабилизатора не намного проще, чем жестко смонтированного на фюзеляже. А жесткость и надежность модели оказываются в проигрыше, да еще и утяжеляется хвостовая часть. Поэтому однозначно рекомендую просто приклеить оперение в сборе поверх хвостовой балки. В этом случае, конечно, в зоне под стабилизатором уже не должно быть фанерной обшивки фюзеляжа (она остается только под передней кромкой киля) и, кроме того, каркас стабилизатора необходимо дополнить небольшими полочками для приклейки нижней части лавсановой обшивки.

Крыло, за исключением корневой части, также по сложности на уровне детских «кордушек». А вот над центральным узлом, включающим мотораму, топливный бак и узел рулевой машинки привода элеронов, придется немного повозиться. Хотя, в принципе, никаких сложностей в этом нет.

Сначала собирается весь основной каркас крыла (надеюсь, здесь пояснений не требуется). Затем к корневым нервюрам приклеиваются предварительно собранные плоские панели бортов двигательной секции (они параллельны друг другу — не обращайте внимания на подкрыльевое сужение фюзеляжа), и между ними монтируются пара элементарно простых шпангоутов и моторама, выпиленная из обычной фанеры толщиной 10-12 мм. Не зная точно, какой двигатель вы выберете для своей модели, не даю конкретных размеров секции бака и моторамы.

Важный этап — увязка блока рулевой машинки. Она крепится стандартными шурупами в гнезде, прорезанном в центральной фанерной стенке лонжерона. Здесь стенка должна быть мощной, из фанеры толщиной до 6 мм. Для защиты машинки дополнительно усиливают переднюю кромку и носики корневых нервюр за счет дублирования фанеры. Еще в центральной секции вплотную к передней кромке вклеивается мощная бобышка, в которую потом будут заделываться буковые штыри крепления крыла на фюзеляже. Проверив точность посадки рулевой машинки, обшивают сверху прикорневые секции крыла полосками миллиметровой фанеры, а снизу на том же размахе ставят цельную обшивку из такого же материала. После отверждения смолы за лонжероном прорезают окно, необходимое для удобной установки и демонтажа рулевой машинки.

Теперь важно принять решение: каким образом будут приводиться в действие элероны. Самый простой — применение фирменных гибких тяг — боуденов. Это весьма распространенное решение и одновременно… далеко не идеальное. Признать его пригодным, зная особенности действия пропорциональной аппаратуры радиоуправления, можно лишь при рулевых машинках, развивающих момент не менее 0,03 кгм. Если у вас исполнительные механизмы слабее или вы хотите иметь четкое управление по крену — ставьте жесткие тяги с парой промежуточных качалок посередине консолей, обеспечивающих легкость хода всей системы. Дело в том, что пара даже очень плавных переходов боуденов на поперечное направление хода недопустимо увеличивает высокие сопротивления в приводе. В результате не только нельзя гарантировать четкое отслеживание команд, но и, что гораздо важнее, нельзя быть уверенным в точном возврате рулей в нейтральное положение после небольших отклонений элеронов. Естественно, ситуация усугубится при слабых рулевых машинках.

После монтажа выбранной системы привода элеронов и вывода тяг через фанерные косынки, наклеенные на заднюю кромку и прилежащие нервюры, заканчивают центральный узел. Если бак жесткий, его можно приклеить «намертво», закрыв секцию спереди и сверху полосками миллиметровой фанеры; если мягкий — лучше оформить верхнюю крышку. Межпанельное расстояние достаточно велико, чтобы даже при большом объеме бака его ось можно было бы расположить, по крайней мере, не выше уровня жиклера карбюратора. Заключительные операции — монтаж элементов крепления крыла на фюзеляже и установка межполочной стенки лонжерона. Стенка выполнена из пенопласта марки ПХВ толщиной 2 — 3 мм или в виде диагональных распорок из реек сечением 3×6 мм. Готовое крыло можно обшить лавсановой пленкой толщиной 0,025 — 0,035 мм по известной технологии либо воспользоваться фирменной термопленкой MonoCote. В любом случае жесткость на кручение при столь толстом профиле и хорошо натянутой обшивке получается очень высокой. А вот Solar-film лучше не использовать, особенно если кубатура выбранного вами двигателя превышает 5 — 6,5 см³. Эта пленка слишком эластична и потребует принятия дополнительных мер для увеличения жесткости крыла на крутку.

Полезно теперь обтянуть пленкой и хвостовую балку, а также стабилизатор с килем, не забыв при этом предусмотреть возможность последующего монтажа тяги руля высоты. Вырезаются, профилируются, отделываются и навешиваются на петлях все рули (высоты, поворота, а также элероны -бальзовые, причем отделывались они на модели с помощью широкой ленты-скотча). Если все сделано и крыло вместе с комплектной мотоустановкой можно установить в штатном положении на фюзеляже, приступают к окончательному оформлению носовой части фюзеляжа. На этом этапе наиболее просто добиться требуемой центровки (без последующего применения большого количества свинцовой дроби) за счет подбора положения рулевых машинок и приемника. Окончательно смонтировав аппаратуру, низ фюзеляжа вплоть до уровня задней кромки крыла обшивают миллиметровой фанерой. В связи с тем, что мой «Аквастар» не планировалось использовать в гидроварианте, лючок для доступа к отсекам аппаратуры сделан в нижней обшивке носовой части.

Работа над моделью заканчивается отделкой фюзеляжа с помощью пленки и установкой шасси. «Перо» основной стойки вырезается из твердого дюралюминия толщиной 2,5 — 3 мм и привинчивается шурупами к буковым брускам фюзеляжа. Носовая стойка изгибается из проволоки диаметром около 4 мм и надежно заклеивается во вспомогательной бобышке носовой части. Правда, на моей модели передняя стойка была сделана съемной — на случай необходимости ее правки после жестких посадок. Но, несмотря на отсутствие в ней амортизационного пружинного элемента, предосторожности оказались излишними — столь мощная стойка выдерживает без искажений формы все нагрузки учебных полетов и посадок.

Остается лишь проконтролировать отсутствие круток на крыле и точность взаимного монтажа крыла, фюзеляжа, хвостового оперения и двигателя. Если все в порядке и система управления не требует доработок, производят полную покраску модели, либо проводят частичную ее отделку с помощью цветных модельных термопленок. Центровка полностью готовой и укомплектованной модели должна находиться в пределах 27 — 33% САХ (в переводе на линейные величины, 70 — 85 мм — от передней кромки крыла). Если вы не перестараетесь со смолой и толщиной красочного слоя, то вместе с шасси взлетный вес «Аквастара» не должен превышать 2 кг. В этом случае на модели можно смонтировать любые двигатели рабочим объемом от 3,5 до 7 см³. Лучше, конечно, помощнее, поскольку во время всего полета можно будет держать мотор на полугазе и на случай экстренных ситуаций — иметь запас мощности.

На моей машине стоял четырехкубовый МДС (коленвал -на шарикоподшипниках) с воздушным винтом 230×130 мм. Для уверенного взлета и отработки азов элементарного пилотажа (простейшие «мертвые петли» и бочки) вполне достаточно немного обогащенного режима, выводить мотор на самые высокие обороты нет необходимости. Отметим, что изначально регулировка газа не предусматривалась. Наверняка вам захочется оборудовать свой «Аквастар» системой управления карбюратором. В принципе, это сделать несложно. Достаточно, рулевую машинку, размещенную в крыле, заставить работать на привод рычага карбюратора, а привод элеронов осуществить с помощью другой машинки, смонтированной в фюзеляже. Сместив плоскость вращения воздушного винта назад на 20 — 25 мм (на центровке это практически не отразится), на свободной центральной части кромки крыла устанавливают стандартные проволочные торсионы в трубчатых подшипниках. Рычаги приводов торсионов должны располагаться на расстоянии около 30 мм друг от друга. Тяги к ним выводятся через торцевой обрез носовой части фюзеляжа и подсоединяются с помощью шаровых наконечников. Эту схему можно рекомендовать и в случае неуправляемого «газа» двигателя, так как здесь она позволит избавиться от сложностей монтажа рулевой машинки в центральной стенке лонжерона.

Что еще можно добавить к сказанному? Да, наверное, лишь то, что модель летает действительно «классно». Кстати: по предлагаемым сегодня чертежам уже была создана еще и уменьшенная модификация, рассчитанная на установку двигателя КМД-2,5 с размахом крыла в пределах 1300 мм. На этой модификации немного снижены сечения всех реек и крылу придан небольшой угол поперечного V (около 3°). И эта машина полностью оправдала надежды. При освоении управления моделью рекомендуем центр тяжести сдвинуть назад, доведя центровку до 35 — 37% САХ. И тогда вы сможете в полной мере оценить и чисто пилотажные свойства «Аквастара».

А. СОЛОВЬЕВ