Спутник юного авиастроителя

DjVu

      ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МОДЕЛИЗМА
      Авиамоделизм является первой ступенью овладения авиационной техникой. Летающая модель, благодаря своей простоте и доступности, проникает в школьный кружок, пионерский отряд, детскую техническую станцию и собирает вокруг себя актив юных авиастроителей, начиная с десятилетнего возраста.
      По числу юных моделистов мы стоим на одном из первых мест в мире.
      Как и всякое другое дело, моделизм развивается у нас не только вширь. Он изменяется и качественно, идя в ногу с развитием большой авиации.
      Вначале модель была беспомощно трепещущей игрушкой, часто даже нелетающей и не похожей ни на один из настоящих самолетов. Ныне же она превратилась в четко работающий механизм, вполне подчиняющийся воле своего конструктора, покрывающий расстояния в сотни и тысячи метров. Не будет преувеличением сказать, что летающая модель дважды открыла тайну полета: первый раз на заре авиации, когда и настоящий самолет был только увеличенной моделью, и второй раз уже в наши дни, когда наметились все особенности полета никем не управляемой модели и стала ясна невозможность простого копирования большого самолета.
      За последнее десятилетие выработались особые методы конструирования, появился своеобразный аэродинамический расчет модели. Теперь уже можно говорить о моделизме не только как об увлекательном развлечении, но и как о серьезной технической школе, которую проходит конструктор.
      При постройке модели юному авиастроителю приходится в миниатюре разрешать конкретную техническую задачу. Ответ на вопрос — насколько правильно решена эта задача — дают первые же полеты.
      Здесь на практике юный техник может применить почти все то, что им усвоено из области математики и физики в школе. Таким образом он наглядно убеждается в особой ценности этих наук.
      Моделизм как вид массового спорта возник за границей одновременно с появлением большого самолета. Начиная с 1909 г. всевозможные летающие игрушки вместе с другими техническими новинками начинают проникать и к нам. Это, чаще всего, были небольшие модельки, сделанные из бамбука, стальной проволоки и шелка. Дальность их полета не превышала 20 — 30 м.
      К этому же времени относится образование первых школьных модельных кружков, работавших по переводным, главным образом французским, брошюркам.
      Модельные рекорды того времени были у нас значительно ниже заграничных, хотя состязания „летательных аппаратов", как их тогда называли, устраивались довольно часто и привлекали множество зрителей.
      С началом мировой войны модельное дело у нас заглохло и возродилось только в 1923 г. За это время мы еще больше отстали от заграницы. Достаточно сказать, что американский рекорд дальности полета модели утки составлял уже более 2 км, тогда как у нас дальность не превышала и полусотни метров.
      Первый советский рекорд принадлежит летчику т. Фаусеку, модель которого в 1924 г. пролетела 45 ж за 13 секунд.
      С этого момента кривая достижений идет вверх, как это видно на фиг. 1, где приведены максимальные дальности моторного полета за последние 12 лет, показанные на состязаниях в Москве.
      Если судить только по абсолютным цифрам, не рассматривая всех условий полета, то увидим, что уже в 1927 г. дальность полета как будто не оставляла желать ничего лучшего, — модель закавказского моделиста Давтяна парящим полетом скрылась из поля зре-
      ния. Такие „рекорды" повторяются теперь чуть ли не по нескольку раз в год. Для этого нужны только легкая модель и подходящая погода. Гораздо интереснее развитие самой техники моделизма.
      Период с 1923 по 1925 г. характерен повторением довоенных „азов", применением всевозможных фантастических конструкций, расчалок и т. п. и, в лучшем случае, были простенькие модели С Камышевой фиг.1- Дальности полета советских моделей, рейкой, без шасси,
      с односторонней обтяжкой крыльев, выполненные либо по образцу американской двухмоторной утки Яросса, либо немецкой одномоторной утки Мебиуса (фиг. 2). Несколько позже появились монопланы с тянущим винтом, разработанные закавказскими моделистами.
      Одномоторные утки по большей части имели сбрасывающийся резиномотор. Освободившись от резины и винта, такая модель легко парила в самых слабых восходящих потоках и могла держаться в воздухе по нескольку минут.
      Начиная с 1928 г. среди подготовленных моделистов появляется интерес к более сложным фюзеляжным моделям. Из заграничных образцов, оказавших влияние на развитие наших фюзеляжных моделей, следует отметить немецкую модель Мебиуса, показавшую в свое время (1926 г.) дальность 420 м (фиг. 3).
      Фюзеляжная модель распространяется все больше 1926 — 1928 гг. — полоса увлечения рекордными моделями, совершенно не похожими на настоящий самолет. Особое распространение в этот период получилисхе-матические двухмоторные и одномоторные утки. Так, например, на Всесоюзном слете юных авиастроителей в 1930 г. фюзеляжные модели составляют уже более половины общего числа участвовавших моделей. В настоящее время фюзеляжные модели на со-тязаниях почти полностью вытеснили схематические и схематическая модель продолжает существовать только как первоначальная работа кружка ЮАС.
      История развития фюзеляжной модели очень поучительна. Устраиваемые ежегодно Осоавиахимом краевые, республиканские и всесоюзные слеты юных авиастроителей явились серьезным толчком к развитию советского моделизма. Специальная система их оценки — оценивались не одни только абсолютные достижения, но и учитывались технические совершенства модели — вот что способствовало колоссальному росту технического уровня наших моделей.
      С каждым годом растет число типов, над которыми работают наши моделисты, усложняется техника, растут летные достижения.
      Всесоюзные слеты, подводящие итоги годовой работы юных авиастроителей, с каждым годом становятся интереснее и разнообразнее. За последние годы нашими моделистами освоены модели планеров, гидромодели и модели автожиров, которые теперь по своим летным данным почти не уступают нормальным фюзеляжным моделям. На слетах можно встретить модели буквально всех существующих и даже еще только разрабатывающихся новых самолетов. Тут и ракетные, и паровые двигатели, и модели с переменной площадью крыльев, убирающимся шасси, геликоптеры, орнитоптеры, модели с гребными колесами вместо крыльев, модели с подвижными и эластичными крыльями, управляемые по радио дирижабли и множество других конструкций.
     
      Появление всех этих моделей говорит о неиссякаемой творческой энергии нашей молодежи, о ее стремлении самостоятельно работать над новыми проблемами, желании создавать новую технику.
      Основная особенность советского моделизма именно и заключается в этих творческих моментах. По готовому чертежу наши ребята делают только первую модель. Как только она полетела, начинается самостоятельное проектирование „своей11 модели.
      К этому, правда, побуждают и „объективные причины, трудно достать чертежи и описания хороших моделей, которые издаются пока небольшими тиражами и мгновенно исчезают из продажи.
      Приходится доходить до всего самому. Однако в этом есть и свои положительные стороны. Вот почему в этой книжке мы не даем готовых рецептов и чертежей. Вместо них здесь подобран достаточный для юного авиастроителя материал, с тем чтобы он мог вполне сознательно конструировать свою модель.
      Каждому, кто занимался моделями, знакомы чувства тревоги при первых запусках машины, волнения, с которым провожаешь взглядом удаляющуюся модель, и радости, когда дальность хороша, а посадка удачна.
      Кто из нас не ломал голову, задумывая модель, в поисках всяких хитроумных механизмов, увеличивающих завод мотора, не мечтал о магической резине, вытягивающейся в 12 раз, о сверхлегких материалах, о невероятных удлинениях крыла и о прочих заманчивых вещах
      Вопросы о том, насколько удачно выбрана форма модели, не перетяжелена ли конструкция, правильно ли подобраны винт и мотор, — все это значительно меньше занимает молодого конструктора.
      В этой книжке мы хотим показать, что успех в модельном деле зависит не столько от всех этих диковинных вещей, сколько от правильного выбора аэродинамических форм, грамотного конструирования и аккуратного исполнения. Только выжавши все из нормальной схемы, полностью овладевши техникой постройки и регулировки, можно браться за разработку нового типа модели.
      Можно указать немало случаев, когда незнакомство с техникой летающей модели было причиной неудач авиационных изобретателей. Часто принципиально правильно задуманная модель не может летать из-за грубых ошибок в конструкции, в выборе материала и т. п.
      Мы попытаемся дать систематический расчет модели, пользуясь лишь самыми простыми алгебраическими форму*
      лами, по трудности не выходящими за пределы курса средней школы. Вопросам самой постройки модели в книге отведено сравнительно небольшое место, так как она рассчитана на моделиста, уже имеющего некоторый опыт в постройке хотя бы простейших моделей.
      Несколько чертежей конструктивного оформления модели, приведенных в этой книге помогут юному авиастроителю разработать свою собственную модель.
     
      Классификация моделей
      Бесчисленное количество всевозможных моделей, над которыми работают наши юные авиаконструкторы, можно разбить на следующие пять групп:
      1. Рекордные.
      2. Модели-копии.
      3. Экспериментальные.
      4. Планеры.
      5. Модели с механическими двигателями.
     
      Первая группа, составляющая сейчас около половины всего модельного „парка“, названная нами группой рекордных моделей, имеет целью, главным образом, достижение хороших летных показателей. Как уже говорилось — это, по большей части, фюзеляжные модели, более или менее напоминающие большой самолет. Ходовой размах — 1,2 — 1,5 м. Нормальная дальность их полета составляет около 400 — 500 м, а продолжительность — 60 — 80 сек.
      За последнее время наметились два типа рекордной модели. Первый тип, так называемая рейсовая модель, выполняет весь полет с работающим мотором, и дальность ее полета всецело зависит от совершенства конструкции. Полетные данные таких моделей растут непрерывно с каждым годом в результате работы над конструкцией и аэродинамикой (фиг. 4).
      Модели второго типа рассчитываются на хороший набор высоты и последующее планирование. В безветрие дальность их не особенно велика, но зато при наличии восходящих потоков такие модели могут парить десятками минут. Само собой разумеется, что дальность полета в этом случае может быть какой угодно.
      Вторая группа — модели-копии, весьма близко подражающие большому самолету, также развиваются с каждым годом. Этому благоприятствуют два обстоятельства: первое — -повышающийся технический уровень фюзеляжных моделей, и второе — упрощение внешних форм, практикующееся на современных самолетах: отсутствие выступающих частей, спрятанное шасси, монопланное крыло, удлиненный нос, рядный перевернутый мотор 1 и. т. п.
      Модель-копия гораздо ближе подводит юного конструктора к большому самолету, требует более серьезного подхо-
      да и имеет все основания заменить фюзеляжную модель совершенно так же, как последняя вытеснила пять лет тому назад модель-схему (фиг. 5).
      Третья группа охватывает ряд чрезвычайно разнохарактерных экспериментальных моделей, часть которых даже не укладывается ни в один из разделов положения о состязаниях.
      1 Новейшие моторы воздушного охлаждения строятся не только звездообразными, но и рядными, т. е. имеют цилиндры, расположенные в ряд параллельно валу.
      Назовем наиболее интересные задачи, над которыми сейчас работают наши моделисты:
      Грузоподъемная модель, обеспечивающая постановку поиборов управления по радио, фотоаппарата, сбрасываем ix парашютов и т. п. Благодаря своим размерам (размах до трех и более метров) такая модель может служить переходным звеном к созданию самолета, приводимого в движение мускульной силой пилота.
      Скоростная модельс убирающимся шасси и приспособлениями,уменьшающими посадочную скорость. Задача — чрезвычайно интересная с точки зрения знакомства с современной скоростной авиацией. Такие модели должны, повидимому, появиться на наших состязаниях в ближайшее время. Рекордом в этой области является скорость 50 км]ч, достигнутая американской моделью-уткой.
      К этой же группе примыкает ракетная модель, которая по скорости, вероятно, легко опередит все остальные типы моделей. Главные задачи здесь: добиться длительного и равномерного горения заряда, найти способ уравновешивания модели после выгорания ракеты и получить правильную балансировку ее при сильно меняющихся скоростях.
      Хорошо развивается у нас сейчас постройка г и д р о м оделей. Полет сам по себе достигается теперь уже легко, но вот отрыв от воды давался до сих пор лишь немногим моделям. Удачные взлеты были получены лишь в 1934 г. Здесь все дело в форме поплавка и в правильном выборе его расположения.
      Далее назовем модели винтовых аппаратов — автожира и геликоптера. Все попытки создать летающую модель автожира кончались неудачей, пока не была выработана схема полужесткого ротора, допускающего небольшие взмахи лопастей, но не позволявшего им закидываться. Центробежная сила, действующая на маленькую лопасть, настолько незначительна, что без упругого крепления ротор не может нормально работать.
      Летавшие на состязаниях модели геликоптеров пока еще довольно уродливы и капризны. Полет их невероятно причудлив и неровен. Основная неприятность здесь — невыгодное расположение масс при вертикальном резино-моторе и неудобное уравновешивание реактивного момента на валу главного винта вращением рамы вместе с контрпропеллером. Геликоптер с паровым двигателем и двумя противоположно вращающимися винтами был бы, повиди-мому, гораздо устойчивее в воздухе.
      Модели с машущими, бьющими или вращающимися крыльями еще только начинают появляться. Все они пока болеют „детскими болезнями". Чаще всего слаба конструкция, ненадежно работают мотор и передача, мала мощность, неправильна центровка и т. д. и т. п.
      Тут можно пока посоветовать получше продумывать конструкцию, не забывать об ускорениях и поаккуратнее выполнять все механизмы.
      Планерный моделизм, получивший большое распространение за последние 2 — 3 года, проходит сейчас через полосу нащупывания таких форм, которые обеспечили бы планеру хорошую устойчивость на сильном порывистом ветре. Без этого модели, даже очень точно выполненные по образцу настоящего планера, не могут успешно бороться с ветром. Сейчас наблюдается общая тенденция увеличивать размах до двух и более метров и удлинять фюзеляж (фиг. 6). Надо думать, что в ближайшем будущем у нас появятся модели планеров, приспособленные к полетам в условиях сильных ветров в Крыму и других местностях, обладающих хорошими планерными стартами.
     
      Авиамодельные двигатели
      Из работ по механическим двигателям особо нужно отметить паровую машину и бензиновый мотор.
      Паровая машина, благодаря своей простоте и неприхотливости, имеет все данные для применения на летающей модели. Для начала можно рекомендовать машину самых скромных размеров, двухцилиндровую, объемом 10 — 12 см3, с золотниковым распределением. Котел можно устроить из тонкой медной трубочки длиной 1,5 — 2л, согнутой в спираль и помещенной в пламя спиртовой горелки. Резервуар с водой нужно рассчитать на 120 — 150 см3. Такого запаса должно хватить на 4 — 5 мин. полета. Для изобретателя-моделиста здесь предстоит большая работа: нужно предусмотреть и незадуваемую топку, и теплоизоляцию котла, и предохранительный кла-
      пан, и т. д. и т. п. Приступая к этому проектированию, следует ознакомиться с устройством паровой машины, хотя бы по общему курсу машиноведения.
      Гораздо сложнее обстоит дело с постройкой бензинового моторчика.
      Здесь сложность заключается не столько в изготовлении самого двигателя, требующего аккуратной токарной работы, а во всех вспомогательных устройствах, которые плохо действуют при малых размерах. Трудно сделать достаточно малый карбюратор, а еще труднее его хорошо отрегулировать. Очень тяжелой выходит система зажигания, если приспособить нормальную автомобильную бобину, а самодельные устройства ненадежны в работе. На фиг. 7 приведен чертеж малого бензинового двигателя для летающих моделей, сконструированного инж. Силь-маном и автором в 1933 г.
      Это — двухтактный бесклапанный мотор с рабочим объемом около 10 см6. Полный вес его, включая зажигание, оксло 420 г. Зажигание производится с помощью специальной свечи с размыкающимся контактом.
      В свечу подается ток от карманной батарейки (фиг. 8). В цепь, кроме того, включена мощная катушка самоиндукции с железным сердечником. Благодаря этому в момент раз-мыканияконтактов свечи в цепи возникает экстраток и между электродами устанавливается напряжение около 170 вольт, достаточное для получения порядочной искры.
      Этот моторчик был построен и испытан, но вследствие неудовлетворительной регулировки карбюратора устойчивой работы получить не удалось. Можно думать, что, отрегулировав карбюрацию и работу всасывания, удастся получить хорошие результаты.
      Рекорды за границей по моделям с бензиновыми двигателями довольно высоки: продолжительность около 1,5 час. и дальность полета по прямой около 80 км. Задача стоит того, чтобы над ней поработать.
      Мы здесь ограничились только беглым обзором работы с летающими моделями. Для постройки любой из них нужно порядочное знание основ авиационной техники.
      В следующих главах моделист найдет все основные сведения, которые ему понадобятся в работе.
      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ