Главная

Воздушные змеи

Воздушные шары

Модели парашютов

Бумажные модели самолётов

Модели планеров

Модели ракет

Резиномоторные модели самолётов

Кордовые модели самолётов

Таймерные модели самолётов

Радиоуправляемые модели самолётов

Модели самолётов с двигателем на СО2

Модели ракетопланов

Модели вертолётов

Самодельные самолеты

Самодельные вертолеты

Самодельные дельтапланы дельталеты

Двигатели для авиамоделей , самолетов, вертолетов, дельталетов

Самодельная аппаратура радиоуправления моделями

Мастерская авиамоделиста

Летательные аппараты-почему и как они летают

О воздухоплавании и воздухоплавателях

О планерах и планеристах

О самолётах и лётчиках

О вертолётах и вертолётчиках

Атлас профилей для авиамоделей

Ссылки на другие ресурсы

КОРДОВАЯ СКОРОСТНАЯ МОДЕЛЬ САМОЛЕТА «УТКА»

Термин «скоростные», в применении к кордовым моделям самолетов класса F2A, определяет главное требование к этим аппаратам. Как правило, скорость и только скорость задает цели конструкторских поисков юных и маститых спортсменов, во имя ее роста кордовые скоростные модели самолетов, вначале походившие на настоящие самолеты, превратились сегодня в однокрылые спортивные снаряды с двигателями мощностью в одну лошадиную силу.

Впрочем, изменился не только внешний вид скоростных моделей самолетов. Практически все они стали чрезвычайно сложны в управлении. При этом приемы пилотирования, отработанные на любых других кордовых, здесь неприменимы. Разве где-нибудь еще встретишь запаздывание реакции модели на движение ручки, превышающее половину пройденного за это время круга!

И где еще столкнешься с влиянием присутствующей только в классе F2A центральной вилки, в которую вкладывается ручка управления при зачетном полете. Она полностью ликвидирует обратную связь между пилотом и моделью, превращая пилотаж в сложную «игру»: передвигаешь свободно качающуюся на вилке ручку и ждешь, что будет со скоростной через полкруга. Конечно, мы несколько утрировали ситуацию, назвав управление игрой.

Опытные «пилоты» настолько свыкаются со сложными условиями, что не замечают ни запаздывания, ни «просаживания» тяжелого аппарата. Но заметно, как нелегко даже им выравнивать скоростную после слишком крутого взлета, перевести модель из полета по «косому кругу», так характерного только для этого класса, в нормальный горизонтальный. А что могут новички? За плечами — два или три полета (нередко столько же и разбитых учебных моделей), ручка, управления намертво зажата в судорожно сведенных пальцах...

Куда там помнить о советах тренера о запаздывании! Если взлет удается, чаще всего микросамолет уходит на «косой круг», ученик раскачивает его еще сильнее и... вечером принимается за очередной ремонт. Но так ли уж безнадежно положение? Может быть, все же попробовать заставить скоростные модели самолетов встать в один ряд с остальными кордовыми по управляемости?

Не так давно среди моделистов было распространено мнение о значительных преимуществах закрылочной схемы управления. Она казалась привлекательной из-за аэродинамических свойств и простоты исполнения — при полном отсутствии руля высоты тяга закрылка получалась очень короткой, все элементы управления укладывались в единый компактный крыльевой узел.

Практика, однако, заставила спортсменов вновь вернуться к традиционной конструкции. Прежде чем пытаться найти удовлетворительное решение, разберемся, что происходит с моделью на эволюциях. Итак, обычная схема управления. Сейчас она используется на всех скоростных аппаратах. В любом случае модель несет заднерасположенный стабилизатор (или элемент, выполняющий его функции) с рулем высоты.

Начнем с прямого горизонтального полета, в котором вертикально направленные силы (в данном случае нас интересуют только они) уравновешивают друг друга. Из-за почти полной симметричности профиля крыла и его расположения практически по оси тяги воздушного винта вертикальная аэродинамическая сила на стабилизаторе отсутствует. Попытаемся перевести модель в режим набора высоты.

Для этого надо отклонить руль высоты вверх, на горизонтальном оперении тут же образуется отрицательная подъемная сила и, как следствие, возникнет момент на поднятие носа 'аппарата. Как раз здесь и начинается задержка реакции на подачу управляющего смещения корд. Скоростная имеет фюзеляж значительной длины с крупными массами (кок воздушного винта, двигатель, массивная моторама, сравнительно тяжелая резонансная выхлопная труба), далеко разнесенными от центра тяжести. Момент инерции такого фюзеляжа велик.

При чрезвычайно малой площади и малоэффективном руле это означает — потребуется определенное время для поворота модели на другой угол атаки. Положение усугубляется большим демпфирующим моментом развитого по площади стабилизатора, препятствующим изменению угла тангажа. Итак, на стабилизаторе создана сила, направленная на опускание хвостовой части.

В первый момент, когда фюзеляж только начинает поворот, крыло находится в исходном положении, и весь аппарат идет вниз! Ведь подъемная сила крыла равна на данном угле атаки весу модели, а из нее «вычитается» отрицательная стабилизатора. Затем следует выход на положительные углы атаки, результирующая подъемная сила уравновешивает и затем становится больше веса скоростной — она начинает подъем. Теперь мысленно поставим руль в «нейтраль».

Фюзеляж, разогнанный по углу атаки, некоторое время продолжает изменять положение, начинается заброс носа вверх. Задержка по стабилизации на заданном режиме! Главное — по времени эти задержки сопоставимы с путем, проходимым моделью по кругу. К сожалению, приведенная самолетная схема не может быть избавлена от серьезных недостатков, вызванных противоречивым сочетанием устойчивости управляемости.

Уникальный для кордовых моделей коэффициент эффективности горизонтального оперения скоростных обеспечивает устойчивость по углу атаки и... одновременно оказывает вредное для данных условий демпфирующее влияние. Необычная центровка (ЦТ — почти на передней кромке крыла) обеспечивает ту же устойчивость и одновременно в комплексе со значительным коэффициентом эффективности оперения и большим моментом инерции фюзеляжа обусловливает длительное затухание колебаний. На первый взгляд, гораздо выгоднее закрылочная схема.

Отклоняемый закрылок вызывает мгновенный рост подъемной силы, модель «плоско» уходит вверх без изменения угла атаки. Но, как правило, в теоретических рассуждениях моделисты забывали о том, что должно было происходить дальше. К сожалению, закрылок — не только элемент непосредственного управления подъемной силой. Он одновременно «управляет» и возникающим при его отклонении моментом по тангажу. Как только закрылок уходит в нижнее положение, образуется пикирующий момент, который ничем не компенсируется.

Модель самолета, вначале пошедшая вверх, через какое-то время (обусловленное ранее упомянутой задержкой реакции) начинает опускать нос, крыло переводится на отрицательные углы, и при опущенном для полета вверх закрылке модель снижается. Вывести ее из этого режима сложно, ведь управляющих углом тангажа элементов в схеме не предусмотрено.

Можно было бы воспользоваться опытом пилотажников и, совместив рассмотренные схемы, избавиться от минусов их аэродинамики. На аппаратах класса F2A достаточно было бы установить небольшие отклоняемые поверхности на крыле и стабилизаторе, чтобы добиться требуемого «плоского» изменения высоты полета. Но и здесь есть препятствия.

При всех достоинствах такой схемы она сложна в практическом исполнении, к проблеме врезки закрылка в ножевидное крыло прибавляются сложности механики системы управления. А главное — возрастает, пусть и ненамного, сопротивление модели. Но существует еще одна схема, находящая все большее распространение в настоящей легкомоторной авиации.

Это утка с переднерасположенным стабилизатором. При отклонении руля высоты вниз (здесь для подъема модели нужны перемещения рулей, обратные общепринятым) на горизонтальном оперении создается положительная подъемная сила. Она в сумме с несущим аффектом крыла вызывает мгновенный уход аппарата вверх.

Опущенный руль, конечно, обусловливает возникновение на «изогнувшемся» профиле пикирующего момента, но последний одновременно компенсируется кабрирующим моментом от перераспределения несущих свойств крыла и стабилизатора. Причем результирующий момент может быть направлен только на поднятие носовой части. Значит, схема «утка» полностью удовлетворяет нашим требованиям.

Но реально представить себе скоростную «утку» сложно. Получается необычный аппарат совершенно новой компоновки. Правда, возможно использование заднерасположеной мотоустановки с толкающим воздушным винтом. Однако при всей заманчивости такой конструкции хлопот с нею не оберешься. Пока доведешь до ума такой «перевернутый» микросамолет... Оказалось, выход есть. И какой! Посмотрите, что за скоростную нам удалось сконструировать, обеспечив при этом сохранение всех достоинств «утки».

ОПИСАНИЕ КОРДОВОЙ СКОРОСТНОЙ МОДЕЛИ САМОЛЕТА «УТКА»

Кропотливые, зачастую неудачные поиски оптимальной компоновки, в конце концов привели нас и неожиданному решению. Оказалось, достаточно расположить крыло значительного удлинения не перпендикулярно набегающему потоку воздуха, в под большим углом к нему. Конечно, стреловидность такого крыла, похожего на несущие плоскости реактивных самолетов, никакого отношения к сверхзвуковым явлениям не имеет.

Ее задача — как бы выделить из одной поверхности две различные функциональные зоны: несущую и стабилизаторную. Левый узкий конец крыла снабжен рулем высоты. Обслуживаемая этим рулем зона здесь выдвинута далеко вперед не только относительно средней аэродинамической хорды, но и, главное, относительно широкого правого ганца, выполняющего функции непосредственно «крыла».

Левая с фактически ставшая «стабилизатором» располагается с внутренней стороны не случайно. Во-первых, это позволяет закрыть аэродинамической тенью максимальный участок кордовых нитей, тем самым уменьшив их сопротивление. Во-вторых, увеличивает натяжение корд на взлете и посадке, когда скорость полета мала. По смыслу этот эффект аналогичен действиям дифференциально отклоняющихся закрылков пилотажной кордовой модели.

Да и по сопротивлению левая узкая консоль уступает широкой правой, что вызывает некоторый разворот модели из круге при малых натяжениях корд. Необычная компоновка скоростной «утки» благоприятно отразилась и на взлетной массе аппарата. Слияние стабилизатора и крыла в единую плоскость резко уменьшило их суммарный вес, немало выиграно и за счет полного исключения фюзеляжа.

Сниженная таким образом нагрузка на несущие поверхности дополнительно улучшает условия взлета и посадки. При малой массе конструкция модели стала жестче, превратившись из многоэлементной системы разнесенных плоскостей и двигательной установки в единый компактный узел.

На пользу скоростным и одновременно прочностным характеристикам пошла также стреловидность крыла. Использовав сравнительно толстые профили, можно не бояться роста аэродинамического сопротивления. Дело в том, что консоли будут- обтекаться потоком воздуха, параллельным направлению полот. В таких сечениях относительная толщина профиля окажется значительно уменьшенной по сравнению с исходной.

А помня, что ощутимую долю в общем сопротивлении составляет интерференция отдельных элементов планера друг с другом и сопротивление трения, прямо зависящее от величины «смачиваемой» поверхности, можно обоснованно считать — выигрыш получен не только в управляемости, но и в максимальной скорости. Особо надо отметить ценность предлагаемого варианте скоростной для начинающих моделистов.

Как правило, построенные их руками микросамолеты имеют множество неточностей в изготовлении отдельных деталей и в их совместной сборке. В сумме с предельной нагрузкой около 100 г/дм2 это дополнительно усложняет процесс пилотирования, к типичным недостаткам управляемости прибавляется неустойчивость горизонтального полета искривленной модели.

Предлагаемая же «утка» не только гораздо проще в изготовлении, но и позволяет точнее выполнить конструкцию планера. Кружковцами построены и испытаны два аппарата новой схемы, оба полностью оправдали наши надежды. Первым был создан упрощенный отладочный вариант с крылом из трехмиллиметровой фанерной пластины. Он помог выбрать правильное положение центра тяжести и, соответственно, точку вывода корд из крыла, расположение двигателя и углы отклонения руля высоты.

Эта модель с микромотором КМД-2.5 в точности повторенная новичками, помогла им добиться неплохих спортивных успехов. Второй вариант конструкции рассчитан на более опытных моделистов, умеющих работать с различными инструментами и материалами. Крыло выполнено с работающей обшивкой из миллиметровой фанеры, «прошкуренной» до 0,7— 0,8 мм.

Толщина профиля на всем размахе равна 7мм. Элементарный набор из нервюр, кромки, законцовок и подмоторной бобышки — липовый. Полностью подготовленное к внешней отделке крыло без моторамы и узла управления имеет массу около 90 г. Никаких круток при сборке консолям не задается. Еще при прорисовке эскизов второго варианте возникли трудности в укладке двигателя ЦСТКАМ-2.5.

Конечно, можно было воспользоваться классическим решением и установить мотор вверх головкой цилиндра — плоское крыло так и «просилось» перейти в горизонтально расположенную пластину мотор мы, аналогичную первому варианту. Но попытки приладить капот и нижнюю часть обтекателя дали неожиданный эффект. Если на традиционной модели эти детали выглядели вполне нормально, то на «утке» они стали казаться непомерно громоздкими и неуклюжими.

Скорее всего, такое впечатление создалось из-за компактности аэродинамически чистого крыла. Попробовали положить двигатель на бок — получилось еще хуже. Яйцеобразный толстенный капот совершенно не сочетался с крылом-лезвием. Решение подсказали судомоделисты.

При создании скоростного кордового аэроглиссера им удалось за счет отказа от лапок картера и небольшой внешней доработки мотора чуть ли не в полтора раза уменьшить ширину всей мотоустановки (см. «М-К» № 9 за 1984 год). Воспользовавшись их опытом, мы привели форму капота в соответствие со стремительными очертаниями крыла. Кстати, и здесь положительно сказалась его стреловидность. Развернутая внутрь к левой консоли головке цилиндра позволила сделать еще один шаг в уменьшении «смачиваемой» поверхности.

Ведь большая часть обтекателя двигателя располагалась над крылом. Таким образом, при замерах они включались в лимит 5 дм2 несущей поверхности. За пределы контура крыла выступает лишь незначительная часть мотора. Взлет обеих моделей осуществлялся с фиксированного шасси. Для повышения скорости полета лучше использовать элементарную тележку, сбрасываемую после старта. Намертво же заделанное шасси обеспечивает наибольшую простоту эксплуатации.

В завершение разговора о модели самолета утка нужно отметить необходимость рогового выступа в районе вывода корд из крыла. На летные свойства он влияния не оказывает, зато при контрольном замере прочности системы управления играет роль упора для пальцев, удерживающих модель под нагрузкой. Об узле управления, скрытом внутри объемного профильного крыла, мы пока рассказывать не будем. Попробуйте, придумать его сами.

А потом сравним с нашим вариантом. О нем поговорим, когда новый механизм пройдет испытания на моделях других классов. В перспективе же у наших скоростников — стреловидная «утка» с двигателем с резонансной выхлопной трубой. Надеемся, что новый аппарат сохранит все достоинства уже созданных.

 Конструкция скоростной кордовой авиамодели

Конструкция скоростной кордовой авиамодели схемы «утка»: 1 — внутренняя законцовка, 2 — кромка, 3 — нервюра, 4 — обшивка, 5 — кок, 6 — крышка капота, 7 — внешняя законцовка, 8 — костыль, 9 — роговой выступ, 10 — тросы управления, 11 — руль высоты, 12 — основная стойка шасси.

Различные   схемы   управления   скоростными   моделями

Различные схемы управления скоростными моделями: А — общепринятая схема: 1 — горизонтальный полет, 2 — образование отрицательной подъемной силы на стабилизаторе, создание кабрирующего момента, 3 — поворот модели на увеличение угла атаки, 4 — набор высоты; Б — схема с неуправляемым стабилизатором: 1 — горизонтальный полет, 2 — образование увеличенной подъемной силы на крыле с опущенным закрыл- ком, создание пикирующего момента, 3 — переход на отрицательные углы атаки, 4 — потеря высоты; В — схема «утка»: 1 — горизонтальный полет, 2 — образование увеличенной подъемной силы на крыле и стабилизаторе, компенсация моментов, набор высоты. Р — вес модели; Укр. — подъемная сила крыла; Уг. о, — подъемная сила горизонтального оперения (стабилизатора); Y? — суммарная подъемная сила.