|
СОВРЕМЕННАЯ РЕЗИНОМОТОРНАЯ МОДЕЛЬ САМОЛЕТА ЧЕМПИОНАТНОГО КЛАССА
Резиномоторная модель — снабженный эластичным двигателем спортивный летательный аппарат, подъемная сила которого образуется действием атмосферы на неподвижно закрепленное крыло. Для того чтобы лучше разобраться в усовершенствованиях, применяемых в последние годы на резиномоторных моделях, проследим путь развития данного класса моделей.
Еще в довоенные годы делались попытки автоматически управлять наклоном оси винта. Под низ моторной бобышки подкладывали упругие элементы (резина, пружина). Иногда применяли управление рулем направления. В то время авиамоделисты не имели представления о факторах, с которыми связана балансировка модели, но практика зачастую подсказывала правильные решения. Прошло много лет, и мы стали свидетелями успешного применения всевозможных усовершенствованных механизмов перебалансировки.
В 1952 году авиамоделисты начали строить модели чемпионатного класса, отнесенные Международной федерацией авиационного спорта (ФАИ) к категории F-1-B. К этим моделям в настоящее время предъявляются следующие технические требования: несущая поверхность — 17--19 дм 2; наименьший вес — 230 гс; наибольшая нагрузка — 50 гс/дм 2; вес смазанного мотора — не более 40 гс.
До 1958 года вес резиномотора допускался до 80 гс. Модели с весом 80 гс могли находиться в воздухе более четырех минут. Несмотря на это, авиамоделисты работали над усовершенствованием их летных характеристик. Испытывались новые профили и турбулизато-ры. И. И. Иванников проводил эксперименты с винтом изменяемого шага [ВИШ]. Шаг менялся за счет упругости лопасти и соответствующего расположения оси жесткости. В. Н. Матвеев внедрил ВИШ (см. рис. 20 [7]). А. М. Шахат применял винт изменяемого диаметра [ВИД]. В. Н. Колпаков и В. В. Куманин внедрили механизм перебалансировки модели, автоматически управляющий стабилизатором (см. рис. 38 [8]).
Несмотря на двукратное сокращение энерговооруженности, современные резиномоторные модели летают лучше моделей 50-х годов. Это результат большой работы спортсменов по повышению КПД винта, аэродинамики модели, умению разобраться в метеообстановке.
Знакомство с конструкцией резиномоторной модели начнем с немеханизированной модели 60-х годов, схема которой сформировалась еще в 1961 году (рис. 1). За 13 лет эксплуатации модели полностью выявились ее достоинства и недостатки. Анализируя эти недостатки и работу по их устранению, мы сможем проследить весь путь совершенствования конструкции.
Модель с профилем крыла В-8556-в была чувствительна к восходящим потокам и устойчиво держалась в них. В тихую погоду качество планирования снижалось. Крыло имело большие «ушки» и значительное поперечное V. Резиномотор — 28 нитей 3X1 «Пирелли». Винт диаметром 580 мм с шириной лопасти 54 мм. Винтомоторная бобышка — 25 гс. Представляет интерес конструктивное решение качающихся лопастей (см. вид А рис. 1 [10]). Пилон — двухстоечный, смешанной конструкции (низ — электрон, верх — бальза) — и крыльевые штырьки (02 и 0 1,6) гнутые. Регулировка модели — с помощью наклона оси. винта, отклонения руля направления и перекоса стабилизатора. Стык фюзеляжа — резьбовой. Хвостовая балка фюзеляжа [Ф-2] непосредственно завинчивается в моторную часть фюзеляжа [Ф-1]. Внутренний диаметр трубы — 25 мм.
Снижение суммарного миделя трубы 0 25 м и пилона модели LUA-73 направлено на увеличение продолжительности полета.
В последующей модели LUA-62 был применен профиль В-7406-f на крыле и Clark Y-8 на стабилизаторе. Кроме того, было уменьшено поперечное V и укорочены «ушки» крыла. Пилон стал одностоечным, но тоже смешанной конструкции. В узел стыка фюзеляжа пришлось ввести накидную гайку, так как в предыдущем стыке выявился дефект: стыкуемые поверхности магниевых шпангоутов со временем изнашивались, что изменяло угловое положение стабилизатора и киля относительно крыла.
На модели LUA-66 (рис. 2) в связи с введением двигателя 40 гс был внедрен резиномотор из 24 нитей 3X1 и более узкий винт (48 мм) диаметром в 555 мм (рис. 3), а также новая бобышка (см. рис. 6). Эта модель была неустойчива в термических условиях. Ее реакция на термики левого вращения привела к срывам на ответственных соревнованиях. Модель при этом переходила из правого виража в прямолинейный полет, а это порождало продольное раскачивание и потерю высоты. Так как на саратовском аэродроме преобладают термики с левым вращением, то одна из моделей отрегулирована на полет вправо — влево. Однако прежний недостаток мог проявиться в терминах с правым вращением. Проанализировав аэродинамическую схему этой модели и сопоставив ее с ША-61, можно сделать
вывод, что причина такого поведения модели — избыток путевой устойчивости. После удаления части киля под фюзеляжем (0,25 дм2) модель из правого виража стала входить в левый под влиянием соответствующего термина.
В 1968 году, после продолжительных стендовых испытаний, был внедрен винт изменяемого диаметра (ВИД), сконструированный еще в 1957 году. ВИД улучшил траекторию полета, позволил несколько поднять ось винта и повысил потолок высоты.
Для исключения крутого виража на взлете модели при сильном ветре был применен управляемый руль направления. Впоследствии был установлен многофункциональный исполнительный механизм управления (см, рис. 43). Это позволило применить механизмы перебалансировки модели, а также провести некоторые эксперименты по отклонению стабилизатора в момент окончания работы двигателя с целью замера времени парашютирования. Были проверены две конструкции механизмов перебалансировки модели с помощью стабилизатора (см. рис. 43 и 44). Более компактен и удобен в эксплуатации вариант, изображенный на рис. 43, установленный на модели LLIA-75. Пилон со стальными цилиндрическими штырями заменен гнутым из дюралюминия (рис. 5а). Соединение крыла пластиной по сравнению с соединением проволочными штырьками меньше нагружает крыло в момент посадки.
Участившиеся улеты парашютирующих моделей заставили перейти на принудительную посадку модели штопорением. Штопорящая модель лучше противостоит влиянию восходящих потоков, ближе приземляется и лучше наблюдается в воздухе по сравнению с парашютирующей. Как правило, штопор достигается отклонением стабилизатора на угол меньше 30° и небольшим его перекосом. Однако крутое штопорение может привести к поломке модели. Достаточно умеренное штопорение получается на границе парашютирования. Иногда таким образом отрегулированная модель штопорит в термиках, но парашютирует вне восходящих потоков.
На модели ША-74 применен механизм перебалансировки с помощью крыла (см. рис, 45). Испытывались также модели беспилонной схемы (вместо пилона — бальзовый центроплан). Ось винта пришлось поднять несколько вверх. Траектория моторного полета стала крутой с последующим переходом в горизонтальный полет. Умеренного штопорения на моделях такой схемы достигнуть не удалось.
Целесообразно применить автомат перебалансировки (см. рис. 39 и 40), а также упругую подвеску хвостовой части фюзеляжа (рис. 56), которая должна облегчить примерно на 30% Ф-2, т. е. уменьшить продольный разнос масс. Следует учесть, что прочность Ф-2 обеспечивается исходя из условия грубой посадки модели. Особенно опасен жесткий удар. Модель при этом мгновенно затормаживается, а стабилизатор и киль, продолжая двигаться по инерции, сжимают и изгибают Ф-2. Это нередко приводит к потере продольной устойчивости хвостовой балки фюзеляжа.
Упругая подвеска Ф-2 должна разгрузить конструкцию балки. Стыковочный узел фюзеляжа стал конструктивно проще и легче, а его эксплуатация — более удобной. Указанное на рис. 56 усилие пружины (Р-1,5 кгс) следует считать предварительным.
Ниже дана конструктивно-технологическая схема резиномоторной модели.
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
РЕЗИНОМОТОРНОЙ МОДЕЛИ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ МОДЕЛИ
Паз под штырек фрезеруется и распиливается круглым надфилем Паз пропиливается круглым надфилем
Обрабатывается протяжкой или вручную. Контур проверяется контршаблоном. Пазы для нервюр фрезеруются
Трапецеидальное сечение получается на циркулярной пиле, оснащенной специальной линейкой. Контур — вручную
Вырезается из дощечки по шаблону (окна — глазным скальпелем). Переднее окно распиливается по месту Паз под стыковочный уголок фрезеруется или распиливается шлицовкой Стыковочный уголок (целлулоид 51) приклеивается к задней грани лонжерона
Заготовка размачивается около двух часов в горячей воде, потом приматывается бинтом к оправке; стыковочный уголок — целлулоид 51 Контур вырезается по шаблону; стыковочный уголок — целлулоид 51
Упорное место кромки укрепляется буком (51, /40)
Трубка из Д16Т туго посажена на токарную оправку из стальной трубы
Бальзовая заготовка
МЕХАНИЗАЦИЯ ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ
Винтомоторная группа резиномоторной модели состоит из двигателя (резиномотора), движителя (винта) и корпуса (бобышки), соединяющего резиномотор с винтом,
За последние годы в отечественных и зарубежных журналах опубликованы механизмы сопряжения воздушного винта с резиномотором, имеющие новые оригинальные узлы (рис. 6, 7, 8).
Механизм сопряжения воздушного винта с резиномотором состоит из следующих составных частей: узла втулки (рис. 9), узла ступицы (рис. 10) и узла стопора (рис. 11).
Узел втулки состоит из корпуса, изготавливаемого из дюралюминия или магниевого сплава. В корпусе размещены два шариковых подшипника. Обычно осевая нагрузка воспринимается одним лишь передним подшипником.
Гнездо для подшипников размещено в передней части втулки с целью приближения точки подвески резиномотора к передней границе фюзеляжа. Обратная схема сейчас применяется реже (рис. 12). Гнездо обработано за одну установку, что обеспечивает соосность подшипников. Встречаются втулки с гнездами под подшипники, расточенными с двух установок (см. рис. 16).
Для удобства регулировки углов наклона оси винта (вниз, вправо) на втулке предусмотрены опорные точки под регулировочные винты, устанавливаемые на переднем шпангоуте фюзеляжа.
При экспериментировании с различными винтомоторными группами на одной модели регулировочные винты лучше расположить на втулке,
Применяемые ступицы можно разделить на два вида: жесткие (обычно фрезерованные, рис. 12 и 13) и упругие, выполняемые из пружинной проволоки (см. рис. 6). Упругие, как менее трудоемкие и в меньшей степени нагружающие вал винта при грубых посадках, получили наибольшее распространение. Обычно узел ступицы образует неразъемное соединение с валом винта (см. рис. 10), но встречаются и разъемные резьбовые соединения (рис. 14). Они менее надежны, ибо при стопорении возможно отвинчивание ступицы от вала. В результате — неправильное складывание лопастей и изменение траектории планирования.
Опыт показал, что валы воздушных винтов из проволоки ОВС диаметром 2 мм в результате грубых посадок деформируются. Выправить же вал в полевых условиях, особенно на неразъемной бобышке, трудно. Поэтому лучше применять 3-мм гнутые из проволоки или точеные валы. Более качественным получается точеный вал, но он более трудоемок. Передняя часть вала заканчивается узлом сочленения с приспособлением для закрутки резиномотора (рис. 14, 16). При резьбовом окончании вала на дрели вместо крючка укрепляют специальную гайку (рис. 15). Заднюю часть вала заканчивают ушком, на которое надевают хлорвиниловую трубку или ролик (см. рис. 14 и 6). В другом варианте прямое окончание вала соединяется со стопорным устройством резьбой или штифтом (см. рис. 6 и 16).
В целях снижения лобового сопротивления модели лопасти винта в конце моторного режима полета складываются, для чего лопасти соединяются со ступицей шарнирно. Это соединение, как правило, разъемное и позволяет в случае поломки лопастей заменить их в полевых условиях.
Такая конструкция упрощает регулировку шага вин та. Это особенно важно при экспериментировании с винтомоторными группами. Лопасти винта складываются назад под воздействием воздушного потока и резиновых колец или пружинок и прижимаются к фюзеляжу (рис. 16, 17). Вариант подвески, обеспечивающей определенный зазор между лопастью и фюзеляжем, приведен на рис. 6, 18, 20. В первом случае у фюзеляжа возникают завихрения, которые могут увеличить вредное сопротивление модели. Во втором случае между лопастью и фюзеляжем имеется зазор от 20 до 50 мм, что сказывается на путевой устойчивости.
Стремясь предельно уменьшить влияние сложенных лопастей на продольную и боковую устойчивость модели, усложняют конструкцию ступицы, обеспечивая качание лопастей. При этом сложенные лопасти занимают вертикальное положение и их горизонтальная проекция уменьшается (рис. 17 и 1, вид А),
Узел стопорения предназначен для прекращения вращения винта в момент приближения тяги к нулю и фиксации лопастей в сложенном положении. Если вовремя не сложить лопасти, то их сопротивление приведет к резкому снижению высоты полета, а произвольное их складывание сделает нестабильным режим планирования. Модель, нормально планирующая кругами со сложенными по бокам фюзеляжа лопастями, летит по прямой при горизонтальном расположении лопастей. Прямолинейное планирование приводит к продольному раскачиванию модели и существенному сокращению продолжительности полета.
В бобышке (см. рис. 6) стопорение винта происходит мгновенно и надежно в момент входа стопора в гнездо втулки под воздействием пружины. Нередко авиамоделисты применяют стопор, под воздействием которого сложенные лопасти совершают несколько колебаний вокруг фюзеляжа. Такого рода стопорение нежелательно. Обычно стопорение осуществляется с помощью пружины сжатия, усилие которой подбирается практически. В данной бобышке усилие пружины в рабочем положении равно 0,8 кгс, и после стопорения остаются нераскрученными семь-девять оборотов рези-номотора.
Часто пружина устанавливается перед подшипниками (см. рис. 13). При этом вал винта перемещается вперед, что возможно при подвижной посадке вала в подшипниках. Однако зазор нежелателен, он порождает биение оси. Кроме того, выступающая часть вала увеличивается, что не выгодно для восприятия нагрузок. При этом возрастает также зазор между коком и втулкой, увеличивается сопротивление и возникает возможность загрязнения бобышки. Этот недостаток устранен в конструкции, показанной на рис. 14.
Узел стотюрения, показанный на рис. 6, 11, лишен этих недостатков, но конструкция его более сложная.
До сих пор еще встречается винтовой стопор мгновенного действия (см. рис. 13). Однако при эксплуатации выявились недостатки. Во-первых, возможно стопорение в момент выпуска модели с толчком, а это неизбежно приводит к аварии (поломка лопастей). Кроме того, соприкасающиеся поверхности стопора и втулки в результате трения подвергаются износу, и при шаге
резьбы, равном 1 мм, износ даже в 0,01 мм меняет положение сложенных лопастей ка 3,6°.
Принято уравновешивать реактивный момент от винта поворотом оси в сторону вращения (вправо при правом винте). А на моделях с высокими пилонами (без механизмов перебалансировки) приходится наклонять вал винта еще и вниз. И наоборот, в схеме среднелла-на вал отклоняют вверх. Если принять углы наклона вправо и вниз равными 1° 3(Г, то угол, образованный осью винта и строительной горизонталью фюзеляжа, будет равен примерно 2°.
Рассмотрим две бобышки (см. рис. 12 и 13). У первой точка подвески резинамотора удалена от торца фюзеляжа на 60 мм, а у второй на 15 мм. При наклоне оси в 2° точка подвески двигателя сместится от оси фюзеляжа в первом случае на 2 мм, а во втором на 0,5 мм. Таким образом, при прочих равных условиях во втором случае внутренний диаметр фюзеляжа можно сделать меньше на 3 мм. В этом основное преимущество короткой бобышки.
Разнообразно конструктивное оформление элемента подвески резиномотора: от простейших крючков до сложного шарнира Гука (см. рис 16)
Простой на вид крючок не так уж легко согнуть из 3-мм проволоки ОВС Часть крючка, сопрягающаяся с двигателем, должна быть совершенно гладкой и симметричной оси вала. Асимметрия вызовет биение двигателя. Однако правильно согнутый крючок из 2-мм проволоки ОВС тоже порождает биение из-за недостатка жесткости. Еще сложнее согнуть крючок Z-об-разный (см. рис. 20, вид А). В этом случае резиномо-тор в месте подвески раздваивается, что создает благоприятные условия для работы резиновых нитей па крючке.
Идеальным соединением при передаче вращения для двух пересекающихся жестких осей является шарнир Гука. Но в данном случае достаточно изготовить подвеску ролика, изображенную на рис. 6.
На рис. 33 изображен шарнирно подвешенный двойной открытый ролик, выполняющий функции крючка.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
ЛИТЕРАТУРА
1. Миклашевский Г. В. Летающие модели. М., Оборонгиз, 1946.
2. Куманин В. В. Фюзеляжные модели самолетов с резиновыми двигателями. М., Изд-во ДОСААФ, 1958.
3. Куманин В. В. Регулировка и запуск летающих моделей. M.f Изд-во ДОСААФ, 1959.
4. Смирнов Э. П. Винты резиномоторных летающих моделей. М., Изд-во ДОСААФ, 1961.
5. Смирнов Э. П. Как сконструировать и построить летающую модель. М., Изд-во ДОСААФ, 1973.
6. Хорейши М. Аэродинамика летающих моделей. Прага, Изд-во «Наша армия», 1957.
Журнал «Крылья Родины»;
7. 1958 — № 6.
8. 1959 — № 5.
9. 1962 — № 3.
10. 1970 — № 1.
Журнал «Моделист-конструктор»:
11. 1969 — № 8.
12. 1971 — № 4.
Бюллетень «Информационные материалы» Центрального спортивно-технического клуба авиамоделизма ЦК ДОСААФ СССР:
13. 1973 — № 1.
14. 1973 — № 4.
15. 1975 — № 7.
Журнал «Моделяж» (ПНР);
16. 1974 — № 6.
Журнал «Моделарж» (ЧССР):
17. 1972 — № 3.
18. 1974 — № 9.
Журнал «Моделезеш» (ВНР]
19. 1961 — № 2.
СОДЕРЖАНИЕ
Современная резиномоторная модель самолета чемпионат-ного класса 3
Механизация воздушных винтов . 15
Пути повышения потолка высоты полета модели 24
Расчет летных характеристик .30
Расчет винта изменяемого диаметра . 35
Винт изменяемого в полете шага 45
Механизмы перебалансировки модели ..48
Резиномотор . 53
Летные испытания модели ...54
Стартовое оборудование .56
Перспективные направления работ .. 57
Литература ... 60
ДОРОГИЕ ЧИТАТЕЛИ!
На книги, готовящиеся к печати, местные книжные магазины принимают предварительные заказы. Своевременно оформленный заказ гарантирует приобретение нужной вам книги.
Как оформить предварительный заказ?
Предварительный заказ оформляется на обычной почтовой открытке. На каждую книгу заполняется отдельная открытка. В графах «Куда» и «Кому» напишите свой адрес и фамилию, на обороте — фамилию автора и название книги, а также наименование издательства и порядковый номер, под которым заказываемая вами книга указана в плане издательства. Заполненные открытки — предварительные заказы — сдайте или отправьте в конверте в книжный магазин.
О поступлении книги в продажу вы будете извещены книжным магазином по почте. Это позволит вам приобрести ее в первые дни продажи.
Ваши отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 107066, Москва, Новорязанская ул., 26, Издательство ДОСААФ СССР, редакция спортивной литературы.
Издательство ДОСААФ СССР
АДРЕСА МАГАЗИНОВ
«ВОЕННАЯ КНИГА — ПОЧТОЙ»
480091 Алма-Ата, ул. Кирова, 124
690000 Владивосток, ул. Ленинская, 18
443099 Куйбышев, ул. Куйбышевская, 91
191186 Ленинград, Невский проспект, 20
290007 Львов, проспект Ленина, 35
220029 Минск, ул. Куйбышева, 16
113114 Москва, Даниловская наб., 4-а
630076 Новосибирск, Красный проспект, 59
270039 Одесса, ул. Дерибасовская, 13
185002 Петрозаводск, ул. Гоголя, 22
226047 Рига, ул. Большая Смилшу, 16
344018 Ростов-на-Дону, Буденновский просп,, 76
620062 Свердловск, ул. Ленина, 101
184600 Североморск, ул. Сафонова, 17
700071 Ташкент, шоссе Луначарского, 61
380007 Тбилиси, пл. Ленина, 4
720001 Фрунзе, ул. Красноармейская, 250
680028 Хабаровск, ул. Серышева, 11
672000 Чита, центр, ул. Ленина, 111-а
«КНИГА — ПОЧТОЙ»
117168 Москва, ул. Кржижановского, 14 105203 Москва, 15-я Парковая, 16 (плакаты)
107053 Москва, Павелецкий пр., 1/12, «Транспортная
книга»
Книги, высылаются без задатка наложенным платежом, т. е. с оплатой при их получении.
Заказ на книги делается на специальных открытках «Книга — почтой», которые продаются в отделениях связи и книжных магазинах на местах, в том числе и в сельской местности.
Следует иметь в виду, что в каждую почтовую карточку вписывается только одно название книги.
|
