Приведено несколько схем лучших моделей самолетов последних лет, подробно разобран пилотажный комплекс и описана -методика обучения пилотажу.
Книга предназначена для инструкторов, руководи телей авиамодельных кружков. авиамоделнстов-спортсменов.
ВВЕДЕНИЕ
Авиамодельный спорт получил в нашей стране широкое распространение. Сейчас авиамоделизмом зани-t маются около двухсот тысяч человек. Наибольшей популярностью пользуются кордовые модели самолетов, которые называются так потому, что летают по кругу и управляются посредством стальных нитей — корд. Сих помощью, воздействуя на органы управления модели, пилот может заставить ее летать горизонтально или выполнять различные эволюции в пределах полусферы над землей, радиусом которой является длина корды. Такие модели, как правило, оснащаются двигателями внутреннего сгорания. Аэродромом для них служит ровная площадка обычно в парке или на стадионе диаметром 45 — 50 м.
Первые полеты кордовых моделей самолетов были осуществлены в нашей стране в 1945 г. За истекшие четверть века появилось много разновидностей этих моделей, да и в техническом отношении они стали более совершенными. Среди них можно встретить самые разнообразные: скоростные, гоночные, бойцовые, пилотажные и модели-копии самолетов.
Теперь полеты кордовых самолетов включены в программы всесоюзных авиамодельных соревнований, а на чемпионатах мира советские спортсмены занимают одно из ведущих мест.
Модели самолетов, выполняющие фигуры высшего пилотажа, называются кордовыми пилотажными. Пилотажный класс моделей — один из самых трудных и в то же время один из самых интересных.
Чтобы спроектировать такие пилотажные модели самолетов, необходимо обладать определенными знаниями
в области теории их полета. Кроме того, нужно иметь и определенные навыки постройки. Чтобы овладеть пилотажным комплексом, следует освоить выполнение всех элементов фигур (прямых и обратных), входящих в комплекс. Как правило, спортсмены разучивают комплекс на простой тренировочной модели, поломку которой, в случае неудачи, нетрудно исправить.
Из года в год число любителей спортивных пилотажных моделей самолетов неизменно растет. Это об меняется тем, что, во-первых, пилотажные модели сравнительно просты в эксплуатации; во-вторых, по своим формам они могут быть как угодно близки к натуральным самолетам, все в данном случае зависит от фантазии конструктора; в-третьих, полет хорошей пилотажной модели — захватывающее зрелище и для зрителей и для судей. Наконец, пилотажная модель может на поверхности полусферы выполнять любые эволюции.
В последние годы резко выросли требования к качеству пилотирования. Кроме того, в пплогажнын моделизм все прочнее входит эстетика, т. е. спортсмены начинают серьезно задумываться над внешним обликом модели и стараются ее как можно более аккуратно выполнить. А красивая модель должна и красиво летать, иначе не будет оправдан огромный труд, вложенный в ее изготовление.
Спортсменами Советского Союза создана прекрасная отечественная школа пилотажных моделей, а сами модели на международных соревнованиях и мировых чемпионатах неизменно приковывают к себе внимание.
Основные требования, предъявляемые к пилотажным моделям «Правилами проведения соревнований по авиамодельному спорту в СССР», следующие:
Максимальный объем двигателя (двигателей) — 10 см3.
Максимальный полетный вес модели — 5 кг.
Максимальная нагрузка на несущую поверхность крыла и стабилизатор — 50 гдм2.
Шасси должно обеспечивать нормальный взлет н посадку модели. В полете оно может убираться, но перед посадкой обязано занимать свое исходное положение.
Длина корды составляет не менее 15 м н не более 21,5 м.
Вся совокупность системы управления (ручка управления, а также детали управления в самой модели) должна выдерживать натяжение, равное пятнадцати-кратному весу модели.
Корда модели испытывается на прочность перед каждым выходом на старт при помощи динамометра.
Элементы полета и фигуры разрешается демонстрировать только в порядке последовательности, указанной в программе. В промежутках между фигурами участник может выполнять лишь круги горизонтального полета (но не менее двух); о начале какого-либо элемента полетй или фигуры он сигнализирует поднятием руки, которую ие должен опускать в течение времени, пока модель не совершит по крайней мере один круг горизонтального полета.
На протяжении одного полета участник имеет право лишь один раз предпринять попытку выполнения какого-лубо элемента полета или фигуры.
Спортсмен обязан показать программу за 7 минут, считая время, затрачиваемое на взлет и посадку модели. Это время исчисляется с того момента, когда пилот подает сигнал о начале запуска двигателя. После окончания комплекса выполнять любые маневры запрещается.
В течение 7 минут, отведенных на полет, за показанный элемент или фигуру присуждается от 0 до 10 баллов. В зависимости от сложности фигур, эти баллы умножают на коэффициент трудности. Фигуры, продемонстрированные после истечения 7 минут, судьями не оцениваются. (...)
ТЕОРИЯ ПОЛЕТА ПИЛОТАЖНОЙ МОДЕЛИ САМОЛЕТА
Пилотажная модель подчиняется всем законам аэродинамики и физики, поэтому рассмотрим, как их можно учесть при ее проектировании.
СИЛЫ И МОМЕНТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ на модель в полете (...)
ПРОДОЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТИ МОДЕЛИ
Известно, что существуют три формы равновесия тела: устойчивое, безразличное и неустойчивое. При
устойчивом равновесии тело, выведенное из нормального состояния кратковременным возмущением, стремится вернуться к исходному состоянию после прекращения действия возмущения (например, шарик в лунке). При безразличном равновесии тело не возвращается в исходное положение после внешнего воздействия (шарик на ровной плоскости). В случае неустойчивого равновесия после внешнего воздействия тело стремцхся еще больше отклониться от исходного положения (шарик на выпуклой поверхности).
Модель, будучи в полете, может точно также находиться в любом из этих трех видов равновесия. Поскольку кордовая модель летает по кругу, центробежная сила практически полностью уравновешивает как реактивный момент винта, так и моменты, возникающие относительно осей у и х. Поэтому продольная
устойчивость является единственно необходимым условием для нормального полета модели. В полете на модель могут действовать атмосферные возмущения, иногда в несколько раз превосходящие силы, действующие на модель в нормальном полете, например порыв ветра. Если модель обладает достаточной устойчивостью, она вернется к исходному положению после прекраще иия действия порыва ветра. Степень продольной устойчивости для пилотажной модели имеет первостепенног значение. Кроме того, устойчивость теснейшим образом, связана с управляемостью модели. Для пилотажной модели стремятся обойтись минимальной степенью собственной устойчивости, чтобы сделать модель более маневренной, послушной рулям. В то же время режим полета пилотажной модели не должен требовать от пилота напряженного внимания; равновесие сил, действующих на модель, должно сохраниться само собой без постоянного вмешательства спортсмена.
Выясним физическую сущность продольной устойчи востн модели.
На линии хорды крыла имеется такая точка, относительно которой суммарный момент аэродинамических сил не изменяется при изменении угла атаки о. Например, при угле атаки си подъемная сила Y, создает относительно некоторой точки Ф момент (рис. 3,е). С увеличением угла атаки до значения аг подъемная сила увеличивается (У2), а точка ее приложения (ц. д. — центр давления) перемещается вперед, т. е. плечо уменьшается. Величина нового момента зависит от того, как изменяется соотношение между плечом и подъемной силой. Очевидно на хорде крыла можно подобрать такую точку Ф, относительно которой момент не будет изменяться при увеличении чли уменьшении угла атаки.
Такая точка называется фокусом. Именно в фокусе приложены дополнительные составляющие, возникшие при изменении угла атаки а. Разложим силу Y2, приложенную в ц. д., на первоначальную силу Ti, приложенную в ц. д., и силу Л У, приложенную в фокусе Ф, т. е. У2 = Yi + AY. Момент от силы AY, приложенной в фокусе, равен 0, а раз так, то момент крыла при угле атаки а2 будет таким же, как и при угле
Рис. 3. Взаимное расположение фокуса (Ф) и центра давления (ц. д.) крыла, фокуса (Ф) и центра тяжести (ц. т.) модели:
а — угол атаки; а — Ф перед ц. т. модели; б — Ф сзади ц. т. модели; в — Ф перед Ц- Д. крыла.
атаки о».
У горизонтального оперения также имеется свой фокус, в котором приложены дополнительные силы, возникающие при изменении угла атаки.
Равнодействующая дополнительных сил крыла и горизонтального оперения — ДУ + ДУг.о приложена в фокусе модели. Следовательно, момент дополнительных сил относительно фокуса модели равен 0 и продольный момент модели относительно ее фокуса не изменится при изменении угла атаки.
Теперь можно определить необходимое условие продольной устойчивости.
Допустим, порыв ветра нарушил состояние равновесия, увеличив угол атаки щ на величину Да (рис. 3,о). В результате подъемная сила модели также увеличится на величину ДУ„оД = ДУ + ДУг.о и приложенную в фокусе моделей. Нетрудно заметить, что если фокус расположен перед ц. т. модели, то сила ДУ,,,, относительно ц. т. создаст момент, который будет стремиться еще больше увеличить угол атаки а. В случае уменьшения угла атаки сила ДУмод также создаст дестабилизирующий момент.
На рис. 3,6 показан вариант, когда ц. т. находится перед фокусом модели. В данном случае при изменении угла атаки возникает момент, который стремится вернуть модель к исходному углу атаки, т. е. момент будет стабилизирующим. Значит, необходимым условием продольной устойчивости модели является расположение ц. т. модели перед фокусом. В случае, если ц. т. модели и фокус совпадают, модеть находитсг в безразличном равновесии.
Степень устойчивости определяется коэффициентом продольной устойчивости. (...)
Из формулы видно, что коэффициент продольной устойчивости прямо пропорционален площади горизон-
тального оперения и его плечу и обратно пропорционален площади крыла и величине САХ. Для кордовых пилотажных моделей коэффициент продольной устойчивости лежит в пределах от 0,3 до 0,5.
УПРАВЛЯЕМОСТЬ И МАНЕВРЕННОСТЬ МОДЕЛИ
С устойчивостью моделей тесно связана ее управляемость. Необходимо усвоить, что эти понятия прямо противоположны, т. е. трудно повысить устойчивость модели, не снижая ее управляемости. Под управляемостью будем понимать способность модели изменять траекторию полета по желанию пилота. Очевидно, если-модель обладает высокой степенью продольной устойчивости, то переводить ее на другую траекторию полета с помощью управления трудно. Такая модель называется «вялой», а для пилотажных моделей это совершенно недопустимо.
Если модель совершает полет по какой-то траектории, находясь в состоянии продольного равновесия, т. е. Мг.01 “ Mkpi (см. рис. 2,г). Для того, чтобы изменить траекторию полета, необходимо отклонить руль высоты. Если руль высоты отклонится кверху — 62fii (см. рис. 2,6), при этом увеличится УГ.о , а следовательно,. и момент горизонтального оперения до величины Л4г.оа Момент Мт.оя, вызовет вращение модели относительно оси и соответственно увеличение угла атаки.
С увеличением угла атаки возрастает подъемная сила крыла, а следовательно, и М,ф , который препятствует бесконечному увеличению угла атаки. При определенном значении угла атаки наступает равенство моментов Afr.oa и Мкр3 и вращение модели относительно поперечной оси z прекратится. Модель вновь окажется в состоянии продольного равновесия, но уже неновом значении угла атаки и будет набирать высоту до тех пор, пока подъемная сила не уравновесится проекцией равнодействующей центробежной силы на вертикальную ось. Подобно тому как продольная устойчивость характеризуется степенью устойчивости, продольная управляемость характеризуется скоростью поворота модели относительно оси г. Другими словами, чем больше угловое ускорение модели ег, тем быстрее она изменит траекторию полета.
Реакция модели на отклонение руля высоты находится в прямой зависимости от момента горизонтального опереиня. (...)
При проектировании пилотажной модели эту формулу надо использовать очень осторожно. Дело в том, что кажущееся улучшение управляемости при увеличении допустим L г.о не совсем справедливо, так как с ростом плеча растет и момент инерции хвостовой части модели. Вполне возможно, что момент инерции возрастет больше, чем М г.02, и управляемость ухудшится.
Кроме того, с увеличением Lr.o увеличивается демпфирующий момент горизонтального оперения, а он препятствует вращению. На всех без исключения современных пилотажных моделях для улучшения управляемости делают закрылки, которые отклоняются в сторону, противоположную рулям высоты. Возникающая при этом пара сил существенно улучшает управляемость модели.
Хорошая маневренность — одно из самых важных требовании, предъявляемых к пилотажной модели. Причем это требование из года в год возрастает. На чемпионате мира в Бельгии (1970 год) судьи очень строго оценивали квадратные элементы комплекса, н надо отметить, что не все модели отвечали требованиям последнего чемпионата.
Что же такое маневренность модели?
За время нахождения в воздухе пилотажная модель многократно меняет траекторию и режим полета. Соответственно действия пилота, необходимые для управления моделью, также весьма многочисленны и разнохарактерны. Смысл совершаемых спортсменом операций заключается в том, чтобы определенным образом сориентировать модель в пространстве. Например, выполняя квадратную петлю, участник соревнований имеет целью изменить на 90е с минимально возможным радиусом траекторию полета и четко зафиксировать модель на новой, вертикальной траектории. В идеальном случае желательно, чтобы модель с изменением траектории изменила и скорость. Горизонтальный полет модель может совершать с любой малой скоростью (даже с такой, при которой невозможно выполнить нн одной простейшей фигуры). Но в момент начала показа фигуры двигатель прибавляет обороты и соответственно вырастает скорость модели. При таком характере пилотирования эффект от демонстрации обязательной программы будет максимальным (при условии отсутствия технических погрешностей при выполнении фигур).
Следовательно, под маневренностью модели можно понимать ее способность изменять за определенный промежуток времени скорость и направление полета. В соответствии с этим маневренность модели характеризуется скоростью изменения параметров движения и положения модели в пространстве. Очевидно, чтобы модель могла быстро изменить скорость, нужен достаточно приемистый двигатель и минимальный момент инерции модели.
Чтобы модель выполняла квадратные элементы с минимально возможным радиусом, необходимо иметь:
— предельно допустимый для данной схемы минимальный запас устойчивости;
— минимально возможные моменты инерции носовой и хвостовой частей модели (двигатель желательно предельно отодвинуть назад, удлинив при этом вал с помощью специальной планшайбы);
— легкое управление и эффективные рули (при наличии закрылков, последние не должны затенять рули) н т. д.
Показателей маневренности модели достаточно много и нет смысла останавливаться на всех из них. Например, показателем маневренности модели, связанным со скоростью, может быть минимально возможная скорость пилотирования. Быстрота изменения скорости полета модели также один из важных показателен. Наконец, критерием маневренности служат радиус и вру мя выполнения элемента фигуры или фигуры в целом. Для пилотажной модели, пожалуй, наиболее наглядным и объективным критерием оценки является минимальный относительный радус разворота модели на поверхности полусферы (г — радиус разворота модели; R — радиус корды).
Для прикидок можно пользоваться формулой: (...)
СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ КОРДЫ
Достаточное натяжение корды — важнейшее условие для уверенного демонстрирования пилотажного комплекса. В связи с тем, что требования к качеству пилотажа все время возрастают, совершенно необходимо снижать скорость пилотирования, поскольку на большое скорости выполнять прямой угол с маленьким радиусом разворота невозможно. Но до бесконечности тоже скорость снижать нельзя, тем более что натяжение корды зависит от скорости в квадрате (т. е. при уменьшении скорости в два раза натяжение уменьшится в четыре раза, если не учитывать дополнительные факторы, влияющие на натяжение).
Выведем формулу для оценки натяжения корды (рис. 4,г). Рассмотрим наиболее трудный момент — нахождение модели в зените. В данном случае составляющая веса максимально уменьшает натяжение. Спроектируем силы, действующие на модель, на вертикаль--
Рис. 4. Силы, действующие иа модель в полете:
R — радиус корды; г — радиус разворота модели; А1ф — меит фюзеляжа; р — угол скольжения.
ную и горизонтальную оси. В результате полечим два уравнения: (...)
Сх — коэффициент лобового сопротивления (бе рется максимальное значение как нанболс сложный вариант).
Более высокое значение Дт соответствует боль шему натяжению корды. В случае, если корда провн сает, Кг имеет отрицательное значение.
Приведенная формула не учитывает натяжения кор ды от таких факюров, как применение дифференциальных закрылков, отклонение руля направления, смещение оси двигателя и др. Все эти способы увеличения натяжения корды подробно рассмотрены ниже.
Центробежная сила составляет самую значительную долю в сумме сил, участвующих в создании натяжения, и является, как известно, функцией трех величин: веса модели — С (кг), скорости — V (м/сек) и радиуса корды R (м).
Вес модели берется ориентировочно, исходя из желаемой удельной нагрузки на крыло. Для моделей с двигателем до 5 л3 нагрузка на крыло колеблется в пределах 25 — 27 г/дм2 и модели имеют вес около 1100 —
1200 г. Для моделей с двигателем до 8 см3 берется несколько большая нагрузка — 27 — 30 г1дм2, и их вес доходит до 1700 г. Возможное в принципе увеличение веса (для увеличения натяжения на некоторых эволюциях) нежелательно, так как неизбежное увеличение нагрузки на крыло может привести к тому, что модель начнет проваливаться при выходе из фигур.
Скорость модели увеличивать также не следует, так как в этом случае резко ухудшается качество пилотирования. Оптимальное значение скорости лежит в пределах 70 — 80 км1час.
Можно варьировать радиусом корды в пределах 15 — 21,5 м. Однако для того чтобы фигуры хорошо просматривались, необходима предельно возможная длина корды. В настоящее время все модели ведущих спортсменов летают на корде, длина которой более 20 м.
Один из наиболее эффективных путей улучшения качества пилотирования — снижение скорости полета модели. Но именно центробежная сила не позволяет ее существенно понизить. При уменьшении скорости в два раза центробежная сила уменьшится в четыре раза. Этим и объясняются все трудности, которые сразу возникают, как только спортсмен снижает скорость пилотирования.
Совершенно очевидно, что необходимо использовать в известных пределах и другие способы для увеличения натяжения корды. Например, такие.
Поворот руля направления. Руль направления, повернутый во внешнюю сторону, создает момент, который в полете поворачивает из круга носовую часть модели. При этом составляющая тяги иа направление центробежной силы увеличивает натяжение корды. Практика показывает, что оптимальное значение отклонения руля направления лежит в пределах 8 — 10°. Руль модели можно и не отворачивать, поскольку боковая поверхность модели движется со скольжением и все равно обладает этим эффектом, правда в несколько меньшей степени.
На рис. 4,а показаны моменты, действующие на боковую поверхность фюзеляжа. Их величина зависит от боковой площади фюзеляжа и положения точки выхода корды относительно ц. т. модели.
На рис. 4,6 дано положение модели при отвернутом руле направления на величину 6. При этом AY в.о на плече L в.о создается момент Л1в.о . который отворачивает нос модели из круга. Проекция тяги — Pt плюс ДУФ и есть та составляющая, которая увеличивает натяжение. Натяжение в этом случае повысится на величину АТ = = АУф — ДУв.о+ /^sinp. По эффективности этот способ, пожалуй, занимает второе место. Преимущество его заключается в том, что стремление модели развернуться из круга не зависит от натяжения корды. Но нужно помнить, что при значительных углах скольжения нарушается симметрия обтекания правой и левой половины модели. При порывах ветра или при изменении скорости полета возникает момент относительно вертикальной оси у (рис. 4,в). Правда, он существует недолго, однако модель успевает совершить несколько колебаний как в горизонтальном полете, так и при выполнении фигур. Конечно, качество фигур при этом резко ухудшается. Этот пример показывает, что поворот руля направления — ограниченный способ для увеличения натяжения корды.
Смещение оси двигателя относительно оси модели позволяет получить дополнительную составляющую, которая также помогает увеличить натяжение корды. На рис. 5,а показана схема сил, возникающих в результате смещения оси двигателя.
В данном случае сила Р% включает в себя составляющую, которая возникает
Рис. 5. Влияние смещения оси двигателя а и дифференциально отклоняющихся закрылков 6:
в — угол смещения оси двигателя; Р2 — составляющая подъемной силы; ? — креи модели.
при отклонении руля направления. Сила тя-
ги двигателя Р на плече А (относительно ц. т.) создает момент, который стремится повернуть
носовую часть модели из круга. С увеличением смещения оси двигателя изменяется плечо А и соответственно делается больше момент. Но при значительном смещении двигателя могут возникнуть колебания-модели вокруг вертикальной оси. Причина их — переменная тяга. На некоторых режимах полета обороты двигателя меняются в пределах от 7000 — 8000 до
12000 — 13000 об1мин. Во времени этот перепад оборотов происходит приблизительно за 1 — 2 сек. (все зависит от приемистости двигателя). Соответственно также быстро меняется тяга Р и момент двигателя — Мю = Р. А. Колебания в курсовой плоскости еще неприятны и тем, что при наличии их в некоторых случаях колеблются и рули высоты. В результате горизонтальный полет нарушается, и модель летит по волнообразной траектории. Пилоту приходится все время оперировать рулем, чтобы устранить эти колебания. Если же они возникнут при выполнении какой-либо фигуры, хорошо показать ее будет невозможно.
Из практики известно, что оптимальное смещение оси двигателя относительно осп модели лежит в пределах 1 — 2°. Но прибегать к этому средству рекомендуется только в самую последнюю очередь, убедившись в том, что другие способы не дают желаемого эффекта. Особенно это надо учесть спортсменам, которые пилотируют модель на малой скорости, так как в этом случае влияние перепада оборотов при наличии смещения оси двигателя проявляется довольно отчетливо. Дополнительная составляющая, увеличивающая натяжение корды при смещении оси двигателя и отклонении руля направления, определяется по формуле: (...)
Передняя центровка. Иногда спортсмены делают на’ модели несколько более переднюю центровку, чем эго необходимо. При более передней центровке модель отлично «держит» горизонт, но нужный маневр (допустим, квадратный угол) выполняет с большим радиусом, чем хотелось бы: фигуры получаются растя нутыми, н впечатление от пилотажа ухудшается.
Нормальная центровка пилотажной модели нахо днтся в пределах 14 — 18% САХ крыла. В случае более передней центровки модель становится чрезмерно устойчивой, отлично выполняет горизонтальный полет, но сильно проигрывает в маневренности. При более задней центровке у модели ( появляются короткопериодические колебания относительно центра тяжести и для их устранения приходится все время оперировать рулями. Если по каким-то причинам требуемого пол -ження ц. т. не получилось, загружают носовую или хвостовую части модели.
Величину дополнительного груза можно определить по формуле: (...)
Пз формулы видно, что центровочный груз будет тем меньше, чем дальше его располагают от ц. т. модели. Поэтому размещают его или в самом хвосте или очень близко к двигателю.
Дифференциальное отклонение закрылков — используют потому, что пилотажной модели приходится летать в самых разнообразных условиях погоды — в штиль н ветер. Наличие ветра позволяет спортсмену правильно выбрать место пилотирования и, кроме того, сам ветер способствует довольно значительному натяжению корды. В этом случае использовать дифференциальные закрылки необязательно. Но в штиль перед каждым пилотом встают такие трудности, решить которые без дифференциальных закрылков иногда невозможно. При отсутствии ветра сложно сориентироваться и правильно выбрать место пилотирования, кроме того, модель летит очень неуверенно, особенно на малой скорости, и реагирует на малейшие изменения погоды. На поведение модели влияет даже обстановка в районе зоны пилотирования (наличие различных строений, насаждения и т. д.).
Преодолеть эти трудности помогают дифференциально отклоняющиеся закрылки. При монтаже системы управления плечо кронштейна внутреннего закрылка делают несколько меньше, чем плечо внешнего, а длину тяг от качалки управления регулируют таким образом, чтобы при нейтральном положении рулен оба закрылка также занимали бы нулевое положение. При отклонении ручки управления (безразлично в какую сторону) внутренний закрылок всегда отклоняется на несколько больший угол, чем внешний, а значит, и приращение подъемной силы на внутреннем крыле будет больше, чем на внешнем на величину АУ (рис. 5,6). В результате создается момент относительно продольной оси модели. Модель поворачивается на некоторый угол относительно продольной оси и проекция подъемной силы создает дополнительную составляющую Я2. способствующую увеличению натяжения. Эффект от этой составляющей довольно значительный, и модель в спокойной атмосфере будет летать гораздо уверенней. Преимущество этого способа состоит в том, что действие дифференциальных закрылков проявляется только при выполнении маневра. Например, начал спортсмен выполнять квадратную петлю — и сразу же возрастает натяжение. В результате сигнал на рули передается точнее.
При максимальном отклонении ручки управления внутренний закрылок должен отклониться больше внешнего не более чем на I — 1,5°. В противном случае при переходе от прямых фигур к обратным (или наоборот) модель будет заметно переваливаться с крыла на крыло, и фигуры потеряют свою четкость. Практически угол у не превышает ±2°. На величину этого угла также влияет натяжение корды: чем больше натяжение, тем меньше должен быть угол у-, Дифференциальные закрылки очень удобны в штиль. А как быть, если дует ветер 6 — 10 м/сек? Ведь в такую погоду при наличии дифференциальных закрылков спортсмен столкнется с другой крайностью — чрезмерным натяжением корды. Корда звенит как 1 натянутая струна, и беспокойство пилота о том, что модель может оторваться, неизбежно скажется на качестве пилотирования.
Особенно неприятные ощущения испытывает спортсмен при выполнении фигур, так как скорость модели может увеличиваться и соответственно увеличивается натяжение корды. В таком случае необходимо регулировать величину отклонения закрылков. Такая модель универсальна и нормально летает в штиль и ветер. Можно придумать много вариантов механизма для регулировки отклонения закрылков.
Рассмотренные способы далеко не полностью раскрывают возможности увеличения натяжения корды. В разделе «Спортивные пилотажные модели самолетов» вы узнаете и о других вариантах. Необходимо помнить, что наилучшне результаты можно получить, лишь применив все возможное в комплексе.
ДВИГАТЕЛЬ ПИЛОТАЖНОЙ МОДЕЛИ САМОЛЕТА
КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ
В настоящее время в классе пилотажных моделей самолетов используют исключительно калильный двигатель с рабочим объемом 5 — 6 см3. Это объясняется тем, что такой двигатель достаточно прост в эксплуатации. надежен в работе и обладает вполне удовлетворительным ресурсом, так как всегда работает на богатой смеси и, следовательно, имеет обильную смазку.
В качестве одного из возможных для изготовления и применения на пилотажной модели можно рекомендовать двигатель конструкции мастера спорта Валерия Литвинова.
Двигатель состоит из следующих частей.
Картер моноблочного типа (объединяет рубашку цилиндра с картером). В картере монтируются все остальные детали двигателя. Снаружи он имеет лапки для крепления к модели. В двухтактных двигателях картер участвует в газодинамическом цикле, так как в него
засасывается рабочая смесь и сжимается при движении поршня вниз до момента начала перепуска.
Носок картера неотъемный. Сбоку расположен перепускной канал. Носок картера имеет прилив для сочленения с диффузором и карбюратором.
Гильза. В ней происходит сжатие и воспламенение рабочей смеси. В гильзе движется поршень. Внутренняя поверхность гильзы называется зеркалом. В стенках ее находятся перепускное и продувочное окна. Сверху гильзы есть буртик, которым она опирается на рубашку картера.
Коленчатый вал служит для преобразования возвратно поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Одновременно через коленчатый вал осуществляется всасывание. Для этого вал выполнен пустотелым с радиальным отверстием в коренной шейке.
Шатун предназначен для соединения мотылевой шейки вала с поршнем.
Поршневой палец соединяет поршень с шатуном.
Поршень служит для сжатия рабочей смеси в цилиндре, передачи давления газов на шатун и засасывания рабочей смеси в картер при движении вверх. Поршень имеет дефлектор.
Головка цилиндра замыкает верхнюю часть-гильзы и прижимает фланец гильзы к рубашке картера. Сверху расположены ребра для охлаждения.
Калильная свеча предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре.
Крышка картера закрывает герметично полость картера.
Подшипники вала — носовой 7X19X6 и корневой 12 X 24 X 7, посадка вала в обоих подшипниках скользящая.
Всасывающий патрубок подводит воздух к карбюратору и рабочую смесь через вал в картер.
Жиклер — дозирующая трубка с внутренним отверстием порядка 1,5 мм.
Игла жиклера регулирует проходное сечение в жиклере и тем самым дозирует топливо.
Всасывающий патрубок, жиклер и игла образуют карбюратор пульверизационного типа, в котором образуется рабочая смесь .топлива с воздухом. (...)
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Картер является основной деталью любого двигателя, на основе которого собирается весь двигатель в целом. Заготовку картера лучше всего получать методом литья в кокиль. Кокиль представляет собой разъемную металлическую форму, выполненную из обычного серого чугуна. Картер изготавливают из сплавов алюминия или магния. Наилучшие результаты получаются при использовании алюминиевого сплава АК-4 или АЛ-9. Для повышения прочности отливки в сплав АЛ-9 можно добавить 10 — 15% Д-16Т.
Картер данного двигателя представляет собой моноблочную конструкцию с отъемной задней крышкой. Такая конструкция позволяет свести к минимуму количество съемных деталей. Перед заливкой литейный материал расплавляют в электрическом тигле. Температура расплавленного металла должна быть в пределах 720 — 750°. При отсутствии измерителя температуры об окончании нагрева можно судить по красному свечению металла. Кокиль также нагревают до температуры 550 — 600°. В темноте он должен иметь темновишневый цвет.
Перед тем как заливать металл в форму, надо удалить шлак и пленку с поверхности металла. Лить необходимо непрерывной струей не тоньше 10 — 15 мм до полного заполнения металлом литников.
После того как отливка остынет, кокиль аккуратно разнимают и вынимают заготовку картера. В отливке не должно быть раковин пустот и различных геометрических искажений. После получения отливки в течение трех-четырех дней происходит естественное увеличение твердости материала. Этот процесс называется старением. Только после окончания процесса старения можно приступать к механической обработке картера.
Гильза представляет собой тонкостенный стакан, выполненный из стали ШХ-15. Она не имеет ребер охлаждения. Охлаждение происходит за счет ребер картера. В гильзе выполнены одно перепускное и одно выхлопное окна. Перепускной канал образуется между стенкой картера и гильзой.
Внутренняя поверхность гильзы должна быть гладкой и достаточно твердой, так как от этого зависит ре-1 сурс двигателя. Необходимая твердость поверхности, гильзы достигается путем соответствующей термообработки — закалки всей гильзы.
Гильза данного двигателя имеет твердость порядка 60 Rc. После точения и шлифования на поверхности зеркала гильзы остаются следы механической обработки. Для получения поверхности нужной чистоты необходимо осуществить притирку. Притирать гильзу следует чугунным или медным разжимным притиром. Вначале притирки можно использовать крупный порошок, затем 7 — 10-микронный. Окончательно поверхность гильзы доводят пастой ГОИ. Правильно притертая гильза должна быть заужена в верхней части на 7 — 10 мк. После окончания притирки гильзу необходимо тщательно промыть.
На рис. 7,а показан эскиз разжимного притира для гильзы.
Поршень двигателя гладкий, выполнен из хромистого чугуна. Поскольку двигатель достаточно высокообо-ротнын, вес поршневой группы желательно иметь минимально возможным. Поэтому поршень изготовлен тонкостенным. Для обеспечения наиболее полной поперечной продувки на днище поршня сделан дефлектор. Внутри поршня находится утолщенный пояс; отверстие для поршневого пальца растачивается именно в этом поясе.
Диаметр юбки поршня занижается примерно на 0,01 — 0,02 мм для уменьшения сухого трения.
Материал и термообработку зеркала гильзы и поршня выбирают с таким расчетом, чтобы коэффициент трения пары был минимальным. Мощность и режим работы двигателя во многом зависят от подгонки поршня» к гильзе. Окончательно подгонка поршня осуществляется притиркой. Сначала притирку делают грубым порошком, а затем 7 — 10-микронным и доводят пастой
Рис. 7. Притиры для гильзы а и поршня б:
I — гайка; 2 — шайба; 3 — притир гильзы; 4 — втулка; 5 — притир поршня; б — зажимный винт.
ГОИ. После окончания притирки поршень необходимо-тщательно промыть.
Правильно притертый поршень в совершенно сухом виде должен под своим весом перемещаться по сухой гильзе приблизительно до координаты верхней мертвой точки.
Заклинивание поршня или пропуск газов существенно снижает мощность и влияет на режим работы.
На рис. 7,6 показан чертеж притира для поршня.
Шатун передает силу давления газов на днище поршня коленчатому валу. Головки шатуна испытывают очень большие нагрузки. Поэтому для обеспечения нормальных условий работы к ним должна свободно поступать смазка. При чрезмерном удельном давлении иногда нарушается целостность масляной пленки. Если это происходит, то неизбежен перегрев н наволакивание металла шатуна на шейку вала. Опасен и перегрев самого шатуна, так как при t400 — 450°С материал Д-16Т, нз которого выполнен шатун, теряет свою прочностьц разрушается.
Чтобы такого не возникало, необходимо смазочные канавки, отверстия выполнять достаточных размеров, а посадку шатуна на шейке вала и поршневом пальце не делать слишком плотной.
Наиболее распространенной, пожалуй, является ходовая посадка, выполненная по второму классу точное ги.
Поскольку шатун участвует в сложном возвратнопоступательном движении, вес его должен быть возможно меньшим. Кроме того, уменьшение веса шатуна уменьшает вибрацию двигателя.
Поршневой палец служит для шарнирного соеднне ния поршня с шатуном. В данной конструкции двигателя палец плавающий, т. е. свободно сидящий как в поршне, так и в шатуне.
Работая в условиях повышенной температуры, ш,-лец испытывает очень большие нагрузки. Поэтому для обеспечения достаточной прочности палец необходимо изготавливать из специальных легированных сталей.
Коленчатый вал — одна из наиболее важных де-плен двигателя. С его помощью возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение воздушного винта. Кроме того, в данном двигателе коленчатый вал является распределительным устройством. Именно коленчатый вал определяет начало и конец фазы всасывания.
Во время работы двигателя коленчатый вал испытывает знакопеременные нагрузки. Поэтому условие динамической прочности заставляет серьезно подходить к выбору материала. Лучший материал для коленчатых валов — цементируемые хромоннкелевые стали; 18ХНВЛ и 12ХНЗА. В данном двигателе коленчатый вал вращается в двух подшипниках качения. Но такой вид nocal-кн коленчатого вала совершенно необязателен. Двигт-тель вполне удовлетворительно работает, если коленчатый вал вращается в подшипнике скольжения. В этом случае поверхность вала должна быть полированной и иметь хорошую смазку.
Головка двигателя представляет собой верхнюю часть цилиндра. Как правило, ее выполняют из алюминиевого сплава. Внутренняя часть головки н днище поршня образуют форму камеры сгорания, а от того, как идет процесс горения, во многом зависит работа двигателя. Головка с гильзой обязательно должна быть соединена герметично. Для этого используют медные или алюминиевые прокладки. Съемные головки позволяют подбирать необходимую степень сжатия путем изменения толщины прокладки.
В головке имеется отверстие с резьбой под свечу. Международный стандарт резьбы под свечи — lU дюйма или 6,35X0.85.
Карбюратор данного двигателя является карбюратором пульверизационного типа. Карбюрацией называется процесс образования горючей смеси из жидкого топлива и воздуха вне рабочего объема двигателя.
Карбюратор состоит из следующих частей:
— диффузора — наиболее узкое место всасывающего патрубка;
— жиклера — тонкая трубка с малым отверстием, подводящая и распыляющая топливо;
— иглы жиклера — изменяет проходное сечение жиклера и тем самым дозирует количество топлива.
Диффузор карбюратора должен обеспечивать разрежение и скорость воздуха достаточные для распыления топлива. Скорость воздуха, протекающего в горловине диффузора, в 25 — 30 раз превышает скорость фонтанирующего из жиклера топлива. При столь значительной разнице скоростей поток воздуха распыляет струю топлива на мелкие частицы. При этом часть топлива испаряется, а часть перемешивается с потоком воздуха и попадает с ним через вал в картер и затем в камеру сгорания двигателя. При правильных размерах горловины диффузора описанный карбюратор обеспечивает хорошее распыление топлива, и двигатель устойчиво работает на всех режимах.
Для удобства подбора и регулировки карбюратора целесообразно изготовлять диффузор в виде отдельной детали. Предварительный размер сечения горловины . диффузора можно выбрать по эмпирической формуле: (...)
Окончательно размер диффузора устанавливают после стендовых и летных испытаний.
СБОРКА ДВИГАТЕЛЯ И ЕГО ОБКАТКА
Перед тем как приступить к сборке, необходимо тщательно промыть все изготовленные детали, которые доводились методом притирки, так как наждак, образив, паста въедаются в поры металла и удалять их лучше всего, протирая детали в бензине обычной зубной щеткой с жестким волосом. Для промывки обычно используют авиабензин марки Б-70. (можно автобензин, керосин) .
После окончательной промывки бензин должен быть чистым, а на дне посуды не должно обнаруживаться никаких металлических частиц, осадка и т. д.
Сборку двигателя начинают с посадки подшипников в картер. Эту операцию осуществляют в следующем порядке. На коленчатый вал надевают коренной подшипник, затем картер нагревают на спиртовке или газовой плитке до температуры Т=80 — 100°С и коленчатый вал вместе с подшипником до упора вставляют в картер. Затем на вал надевают передний подшипник и специальной оправкой также вставляют до упора. Эти операции необходимо делать быстро, чтобы не дать картеру остыть. Посадка подшипников, осуществленная таким способом, исключает перекосы и обеспечивает свободное вращение коленчатого вала. Правильно посаженный коленчатый вал имеет исключительно легкое вращение (при вращении картера вокруг оси коленчатого вала, вал не должен вращаться, т. е. противовес вала все время находится в нижнем положении). После того как картер остынет, подшипники и вал нужно смазать минеральным маслом. Затем на мотылевую шейку коленчатого вала надевают шатун.
Поршень с шатуном соединяют в следующем порядке. Поршень вставляют в картер сверху, затем чере заднее технологическое отверстие в картере (6 мм) совмещают отверстия в шатуне и поршне и вставляют поршневой палец. В процессе сборки нужно помнить, что все сопрягаемые поверхности необходимо смазать, чтобы исключить возможность задира. Поршень в картере надо расположить таким образом, чтобы дефлектор находился со стороны перепускного канала. Далее в картер вставляют гильзу. Гильзу следует вставлять очень аккуратно, причем картер должен быть в перевернутом положении, чтобы поршень свободно висел на шатуне. В процессе продвижения гильзы ее необходимо все время поворачивать на 20 — 30° в обе стороны и следить за тем, чтобы поршень точно, без перекоса вошел в гильзу.
После посадки гильзы наступает первый этап проверки сборки двигателя, который заключается в простом повороте коленчатого вала. При правильной сборке и точном изготовлении сопрягаемых деталей вращение вала легкое, а поршень совершенно свободно перемещается по зеркалу гильзы. Если легкого вращения вала добиться не удалось, где-то в цепи сопрягаемых деталей имеется перекос и дальнейшую сборку нужно прекратить.
Двигатель разбирают и устанавливают причину тугого вращения коленчатого вала. Наиболее вероятными причинами могут быть: неперпенднкулярность оси коленчатого вала к оси гильзы (дефект расточки), непа-раллельность оси коленчатого вала и оси мотылевой шейки, непараллельность осей отверстий в шатуне и, наконец, неперпенднкулярность оси отверстия под поршневой палец в поршне к образующей поршня. Чтобы избежать возможных перекосов в шатуне и поршне, необходимо отверстия в этих деталях выполнять методом расточки (использовать развертки при изготовлении этих отверстий крайне нежелательно).
При легком вращении коленчатого вала сборку двигателя можно продолжить. Следующая важная операция — обеспечение необходимых фаз газораспределения в соответствии с приведенной диаграммой.
Для снятия диаграммы используют диск любой конструкции с делениями на 360°. Диск зажимают на валу двигателя с таким расчетом, чтобы при положении порш-
ля в верхней мертвой точке стрелка отсчета стояла бы против нуля на шкале диска. Затем, поворачивая вал двигателя по направлению вращения, определяют начало и конец фазы всасывания выхлопа и перепуска. Фаза всасывания доводится до нужного значения путем прн-пнлнвання соответствующих кромок всасывающего отверстия в коленчатом валу.
Фаза выхлопа и перепуска доводится до нужней величины подкладыванием прокладок под гильзу.
Для более точного снятия диаграммы можно применять подсвет в выхлопное окно. В этом случае начало выхлопа и конец будут хорошо видны по образующейся световой щели в окне гильзы.
После того как будет снята необходимая диаграмма газораспределения, можно ставить головку цилиндра. Заворачивая крепежные болты, надо следить за тем, чтобы болты равномерно прижимали головку к буртику гильзы, так как между гнездом гильзы и самой гильзой есть зазор в несколько микрон (т. е. гильза висит в картере на своем фланце) и в случае неравномерного усилия при затягивании болтов могут возникнуть микрод( формации, которые затрудняют вращение кривошипно-шатунной группы. Головку нужно крепить без свечи, чтобы во время затяжки болтов можно было все время контролировать вращение коленчатого вала.
После закрепления головки необходимо проверить объем камеры сгорания. Для этого поршень ставят в положение верхней мертвой точки и шприцем (объем 1 — 2 см3) через отверстие под свечу в цилиндр заливают бензин, керосин или топливную смесь приблизительно до середины этого отверстия. Объем камеры сгорания должен лежать в пределах 0,8 — 0,9 см3. В случае если объем окажется меньшим, надо под головку подложить прокладку. На этом основной этап сборки, включающий самые сложные операции, можно считать законченным.
Далее следует поставить заднюю крышку, диффузор и жиклер. Теперь на коленчатый вал укрепляют воздушный винт, в головку заворачивают калильную свечу и проверяют весь двигатель в целом. При вращении воздушного винта (движение поршня вверх) плавно увеличивается усилие на пальце, так как с движением поршня возрастает компрессия. При этом хорошо притертая пара не «гравит» (не пропускает газы между поршнем ц зеркалом цилиндра) и в то же время обеспечивает плавное вращение кривошипно-шатунной группы.
Двигатель собран н теперь можно приступить к его обкатке. Эта операция совершенно необходима, так как новый, только что изготовленный двигатель развивает мощность ниже потенциально возможной, поскольку детали его механизма не приработались, и на преодоление трения затрачивается значительная часть мощности.
Обкатка бывает холодной и горячен. При холоднойг обкатке коленчатый вал вращается с помощью какого-нибудь привода. В этом случае калильную свечу вывертывают, и в отверстие под свечу периодически подается смазка. При горячей обкатке двигатель работает самостоятельно. Обычно холодная обкатка предшествует горячей, но проводят и только горячую обкатку.
Для обкатки двигатель устанавливают на какой-нибудь временный стенд, закрепив на нем также и топливный бачок. Для обкатки используют топливо: метанол 72%, касторку 28%. Двигатель следует прикреплять к. стенду только с помощью крепежных лапок. Ни в коем случае нельзя зажимать двигатель в тиски, струбцины н т. п. так как это может вызвать деформацию его-и даже поломку.
Перед Запуском двигателя необходимо проделать следующее: подсоединить к штуцеру жиклера топливную трубку, открыть иглу жиклера, впрыснуть в выхлопное окно несколько капель топлива, провернуть воздушный винт 3 — 4 раза, закрыв пальцем всасывающий патрубок (этим осуществляется подсос топлива в картер).
При проворачивании винта ни в коем случае нельзя применять чрезмерных усилий, так как любое затруднение в нормальном ходе двигателя имеет только механическую причину, например: сильный перезалнв двигателя. Проворачивание „ вала с применением чрезмерных усилий может вывести из строя жизненно важные детали кривошипно-шатунной группы.
Затем к свече присоединяют проводник от батареи ti плавно проворачивают воздушный винт. Если все функционирует нормально, то ощущается отдача при вспышке топлива. Теперь можно двигатель заводить, резко вращая воздушный винт указательным пальцем. После того как двигатель заработает, нужно вывести его на малые обороты обогащением топлива (обороты должны быть порядка 7 000 — 8 000 об/мин) и дать двигателю поработать на этом режиме 20 — 30 минут.
После этого необходимо проверить состояние пары двигателя в горячем состоянии: при легком вращенш винта должна быть хорошая компрессия (пропуск газов между поршнем н зеркалом цилиндра крайне нежелателен). Всякие заедания, неравномерность в ходе коле г -чатого вала не должны иметь места. Затем надо двигатель разобрать, промыть и тщательно осмотреть все еп детали.
При заедании каких-либо детален, места трения необходимо зашлифовать мягкой шкуркой или дополнительно притереть. После наружного осмотра и устранения выявленных недостатков можно двигатель собрать вновь и продолжить обкатку. При сборке нужно помнить о всех тех тонкостях, на которые обращалось внимание ранее. При вторичном запуске двигатель выводят на повышенные обороты (порядка 10 000 об/мин). После работы на таком режиме в течение 10 — 15 минут, его останавливают и убеждаются в нормальном ходе коленчатого вала и в отсутствии различных заедании.
При нормальном состоянии двигателя можно постепенно увеличивать обороты, все время прислушиваясь к «го работе. Если пара была притерта правильно, а все детали крнвошнпио-шатуннон группы выполнены в соответствии с допуском, — двигатель работает очень ров но и звонко. Если пара тугая, у двигателя будет тенденция к «задавливанию», звук глухой и двигатель можс заклинить. В таком случае его необходимо остаиови ь, разобрать и заново притереть пару. Только после того как двигатель сможет держать нормальный режим (12 000 об/мин, винт 250 X 150) в течение 10 минут непрерывной работы, обкатку заканчивают и его устанавливают на модель и испытывают в воздухе.
Конкретных рекомендаций по продолжительности обкатки, а также по ресурсу в целом дать невозможпл так как эти факторы во многом зависят как от технологии изготовления, так и от используемых материало
Совершенно очевидно, что каждый спортсмен, желающий сделать двигатель своими руками, должен решн.*ъ Достаточно много технических вопросов. От того, насколько удачно решены те или иные важные техничс ские проблемы, и зависит работоспособность двигателя.
Создать двигатель очень сложно, необходимы определенные навыки и, конечно, специальные знания. Не надо расстраиваться, если двигатель с первого раза не получится. Через это прошли все наши ведущие спортсмены, которые в настоящее время используют на моделях двигатели собственной конструкции. Предлагаемый двигатель также выдержал многочисленные, самые серьезные испытания. Московские спортсмены не раз использовали его на Всесоюзных соревнованиях, добиваясь хороших результатов.
Если двигатель отлично работает на стенде, он будет также работать н на модели. Для этого соответствующим образом должна быть выполнена система питания. Системы питания двигателя на пилотажной модели подробно рассмотрены в следующем разделе.
Тем, кто интересуется более подробной технологией изготовления двигателей, рекомендуем ознакомиться с соответствующей литературой (см. стр. 157, п. 6).
На рис. 8 показаны некоторые зарубежные двигатели для пилотажных моделей самолетов.
КОНСТРУКЦИЯ ПИЛОТАЖНОЙ МОДЕЛИ САМОЛЕТА
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДЕЛИ
Чтобы выполнить современную пилотажную модель самолета, спортсмену необходимо знать самые разнообразные материалы — начиная от древесины разных пород и кончая различными металлами (чугун, сталь, дюралюминий, металлическая фольга и т. д.).
Наиболее широко в моделизме применяется древесина. Древесина обладает хорошими механическими свойствами (достаточная прочность и упругость), малым удельным весом, просто обрабатывается и главное — является очень дешевым материалом. К недостаткам древесины относится гигроскопичность (впитывает влагу), неоднородность строения, а также способность подвергаться гниению.
Для летающих моделей применяется древесина самого высокого качества, т. е. такая, которая имеет наибольшую прочность при минимальном удельном весе. Кроме того, в течение достаточно длительного времени она должна устойчиво сохранять форму, не коробиться, не разрушаться.
При выборе древесины для постройки летающих моделей необходимо уметь определить ее дефекты. Наиболее характерные из них следующие:
— косослой — неправильность строения древесины, образующаяся в процессе роста. Косослой сильно ослабляет древесину;
— трещины — очень существенный порок древесины, так как нарушают ее целостность;
— коробление — наиболее часто встречающийся дефект древесины;
— сучки — основания веток в древесине. Рейки, применяемые для летающих моделей, не должны иметь сучков, так как они нарушают прочность;
— червоточины — отверстия в древесине, проделанные червями-личинками различных насекомых;
— синева — результат поражения древесины грибком.
Если в древесине имеется хотя бы один из перечисленных выше дефектов, материал отбраковывается. Особое внимание следует обращать также на слои в древесине и их расположение.
Одни нз основных материалов для постройки летающих моделей — древесина хвойных пород, особенно сосны и елн.
С о с н а имеет смолистую прямослойную древе ину, в основном белого цвета с небольшим количеством сучков. Из сосны изготавливают наиболее ответственные детали летающих моделей. Сосна обладает высокими механическими характеристиками при сравнительно небольшом удельном весе. Удельный вес сосны 0,52 г1см3. Лонжероны современных пилотажных моделей выполняют преимущественно нз сосны. Сосна хорошо гнется и хорошо обрабатывается режущим инструментом. Лучше всего применять сосну с прямым мелким слоем.
Рис. 8. Некоторые зарубежные двигатели для пилотажных моделей самолетов.
Ель имеет древесину белого цвета с небольшим 5леском, малосмолистую. Ель значительно сучковатая, но между сучками она прямослойная, и именно эти участки ствола являются отличным строительным материалом. Как н сосна, ель достаточно хорошо обрабатыва--ется Удельный вес ее 0,47 г1см3.
Очень широко при изготовлении различных частей летающих моделей (винтов, панелей, бобышек, фюзеляжей, различных болванок н т. д.) применяют древесин}, лиственных пород. Из твердых пород выполняют наиболее ответственные узлы модели, например, мотораму.
Липа, пожалуй, самый популярный у моделистов строительный материал. Удельный вес ее 0,48 zicm\ Цвет древесины белый (иногда с желтоватым оттенком), структура мягкая, волокна тонкие. Липа отлично режется и хорошо полируется. Из шпона липы делают нервюры для пилотажных моделей. Тонкие пластины липы используют и для изготовления фюзеляжа. Опытный конструктор пилотажную модель может выполниnm целиком из липы.
Осина имеет мягкую, мелковолокнистую древесин) белого цвета. По своим качествам она вполне заменяет липу. Удельный вес осины 0,43 г1см3.
Береза имеет плотную древесину белого цвета, хорошо обрабатывается и полируется. Йз березы получаются лучшие сорта авиационной фанеры. В конструкциях летающих моделей применяется довольно редко. И-березы в основном делают винты для пилотажных моделей. Удельный вес ее 0,72 г1см3.
Бук имеет твердую, мелкослойную древесину розовато-белого цвета. Хорошо обрабатывается режущим инструментом и хорошо полируется. Чаще всего бук идет на изготовление винтов и моторов для летающих моделей с поршневыми двигателями. Недостаток бука — его склонность к короблению. Удельный вес его 0,65 г/см*
Граб имеет твердую древесину белого цвета. Тяжело поддается обработке. Это лучший материал для воздушных винтов пилотажной модели. Удельный вес егс 0,67 гсм3.
Бальза — редкая порода, имеющая очень мягку и легкую древесину. На территории СССР бальза не произрастает. Родина бальзы — экваториальная часть Южной Америки. Самым характерным для бальзы яв-
ляетея простота и легкость обработки. По механическим свойствам бальза сильно уступает таким породам, как сосна или липа. Зато при одинаковом весе бальзовая конструкция получается более жесткой. Бальзу обрабатывают специальным инструментом, имеющим малый угол заточки и заполированное лезвие.
Б последнее время бальзу применяют для изготовления всех частей летающих моделей. Но совершенно неправильно считать, что бальза незаменимый материал. Хорошо продуманная конструкция может свести к минимуму потребность в бальзе. Бальза очень гигроскопична, волокна слабые. Механические свойства бальзы п ее удельный вес очень неоднородны. У комля древесина плотная и довольно крепкая (удельный вес до 0,3 гюм3), моледая заболонь очень легкая (удельный вес порядка 0,04 г1см3).
Бее это необходимо учитывать при выборе бальзы дпя детален модели. Наиболее приемлема для пилотажной модели бальза с удельным весом 0,08 — 0,1 а см3. И бальзы изготавливают детали фюзеляжа, элементы конструкции крыла, стабилизатор, рули и т. д. Правильно разработанная технология позволяет все крыло пилотажной модели обшить бальзой. В этом случае модель выигрывает не только внешне, но также и в аэродинамическом отношении, поскольку крыло в данном случае имеет правильный профидь по всему размаху.
Из семенства злаковых наиболее часто применяют бамбук. Существует очень много видов бамбука. В конструкциях моделей используют стебли высушенного бамбука с коленами возможно большего размера. Из бамбука делают различные усиления, костыли, тяги, бобышки для предохранения мягких частей конструкции модели и т. д Древесина бамбука очень прочная п упругая. Ои отлично раскалывается н гнется при подогреве. Удельный вес его 0,52 гсм3.
Совершенно необходимым материалом при постройке моделей является фанера. Фанера представляет собой склеенные листы шпона. Слой шпона при склейке располагают под 90°. Наибольшее распространение имеет березовая фанера. Удельный вес ее 0.8 г;сл3. Из фанеры изготавливают силовые шпангоуты носовой части, элементы конструкции системы шасси н системы управления. Старую фанеру применять не рекомендуется, так
как высохшим клеевой шов делает ее хрупкой к менее прочной.
Кроме различных древесных пород, при конструировании пилотажной модели широко используют различные металлы. Металлы применяют в том случае, ес.щ требуется повышенная прочность или упругость детали.
Наиболее часто моделисты употребляют следующие металлы и сплавы: инструментальные и конструкционные стали, сплавы меди, сплавы алюминия.
Из стали необходимо прежде всего отметиnь ЗОХГСА (хромонсиль), из которой изготавливают ответственнейшие узлы конструкции: узлы крепления двигателя, узлы системы шасси, элементы системы управления. Также широко применяют стали марки: ст. 50.
ст. 45, ст. 25. Удельный вес ее 7,8 г/см3.
Медные сплавы идут исключительно на изготовление подшипников скольжения для системы шасси и системы управления. В паре со сталью медные сплавы (латунь, бронза) работают достаточно долго, и модель может служить два-трн спортивных сезона.
Из алюминиевых сплавов наибольшее применение в пилотажных моделях нашел Д16Т — каленый дюралюминий, имеющий предел прочности с=4С — 42 кг1мл12 и удельный вес 2,8 гсм\ Дюралюминий — лучший материал для изготовления элементов системы управления и шасси. Из дюралюминия также выполняют многие вспомогательные узлы модели (различные ypлы крепления, кок и т. д.). Для не очень ответственных узлов дюралюминий можно с успехом заменить магниевым сплавом МА2 или МАБ. Удельный вес его 1,8 гсм3.
Так же широко при конструировании моделей используют жесть и различную фольгу (как медную, так н алюминиевую).
Кроме листового н пруткового материала, спортсмены широко применяют стальную проволоку, а также трубки различных сечений. Из проволоки делают тяги, различные узлы крепления, шасси, корды, пружины и многие другие детали.
Лучшей является авиационная проволока марки ОВС (особо высокого сопротивления) и ВС (высокого сопротивления). Технические характеристики этой проволоки зависят от диаметра. Для запуска большой пилотажной модели (с двигателем 5 см3) вполне можно
использовать проволоку с диаметром 0,3 мм. Чтобы исключить залипание корды, рекомендуется перед полетом протирать каждую нить корды мягкой наждачной бумагой. Как правило, проволока марок ОВС и ВС не требует дополнительной термической обработки (за исключением пружин, которые должны быть нормализованы).
На рис. 9 показано приспособление, с помощью которого любой моделист может изготовить из проволоки тросик для запуска пилотажной модели самолета. Число нитей в тросике выбирают в зависимости от диаметра каждой нити и от желаемого диаметра тросика.
Кроме перечисленных выше материалов, в авиамоделировании широко применяют различные лаки, краски, клеи, бумагу, пластмассы и некоторые другие материалы.
Целлулоид — очень хороший материал, используемый при строительстве пилотажной модели. Применяют его для усиления слабых мест различных узлов, сделанных из бальзы, для изготовления стекол кабины, фонарей, различных обтекателей, колес и т. д. При выполнении деталей летающих моделей, как правило, применяют листовой целлулоид толщиной от 0,5 до 3 мм. К недостаткам целлулоида относится его низкая сопротивляемость воздействию солнечных лучен. Со временем целлулоид принимает желтый оттенок и становится мутным. Механические свойства целлулоида вполне удовлетворительные. Удельный вес его 1,4 г1см3.
Целлулоид очень хорошо обрабатывается различным инструментом и точно ломается по линии надреза. Очень широко используют для отделки кабин прозрачный ц цветной целлулоид.
Целлулоид отлично склеивается ацетоном, эмалитом, хорошо гнется и поддается вытяжке при нагреве.
Органическое стекло (плексиглас) — исключительно прозрачный материал, легкий (удельный вес его 1,18 г/’см3), прочный. Прозрачность оргстекла почти не меняется под воздействием солнечных лучей. Оргстекло нашло очень большое применение при изготовлении фонарей и остеклении кабин. Для фонаря пилотажной модели используют листовое оргстекло толщиной 1 — 1,5 мм. Как и целлулоид, орстекло обладает способностью размягчаться при нагреве. Это позволяет выдавливать из него детали самых различных форм. Для выдавливания необходима температура 115 — ISO5.
В процессе изготовления летающей модели спортсмену все время приходится думать над тем, как прощ* н надежнее соединить различные детали. Пожалуй, склеивание — наиболее доступный и простой вид соединения.
Универсального клея пока не существует, поэтом не все материалы поддаются склеиванию. Недостаток почти всех клеев — их склонность к пересыханию с течением времени (клен становится хрупким и менее прочным).
Познакомимся только с теми клеями, которые применяются при изготовлении летающих моделей.
Казеиновый клей приготовляют из казеина| (казеин получается из молока животных) и компонентов, способствующих растворению казеина в воде. Применяют его преимущественно для склеивания древесины.
Для приготовления клея необходимо 100 г порошка растворить в 150 — 170 г воды. Клей нужно размешивать до полного исчезновения комков при комнатной температуре. Раствор казеинового клея можно применять в течение 4 часов. Склеиваемые детали следует выдерживать в сжатом состоянии до полного высыхания клеевого шва.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
