Savjeti za početnike-dizajnere aviona. Osnovni pojmovi o aerodinamici
izvor nepoznatArhiva sadrži opis pluća avion sa jednim sjedištem originalne sheme.
Avion se zove "Quickie".
Arhiva je skenirani rukopis sa dijagramima u Adobe PDF formatu.
Iako na prvi pogled ovaj avion deluje previše neobično i može izazvati nepoverenje, ipak, pročitajte sledeći tekst.
Ovo je odlomak iz knjige V.P. Kondratieva "Gradimo sopstveni avion". Kako proizilazi iz njegovih riječi, avion izgrađen po ovoj shemi obećava vrlo dobre performanse.
Prednosti "patke" su dobro poznate. Ukratko, oni se svode na sljedeće, za razliku od normalne sheme, u statički stabilnoj "patki" uzdizanje horizontalnog balansirajućeg repa dodaje se uzdizanju krila. Dakle, sa istim svojstvima nosivosti, površina krila se može, grubo rečeno, smanjiti za veličinu repne površine, usled čega se smanjuju dimenzije, težina i aerodinamički otpor aviona, a povećava njegov aerodinamički kvalitet (sl. 97). Još je profitabilniji tandem, koji se, u smislu metode balansiranja, suštinski ne razlikuje od "patke", ali vam omogućava da napravite još kompaktniju mašinu. U stvari, u tandem rasporedu, ukupna površina ležaja podijeljena je na dva jednaka ili približno jednaka krila, čije su linearne dimenzije približno 1,4 puta manje od sličnog krila normalnog zrakoplova.
Negativna svojstva "patke" povezana su prvenstveno s utjecajem prednjeg krila na stražnje. Prednji kosi i usporava protok vazduha oko zadnjeg krila, njegova efikasnost opada (Sl. 98). Optimalno rješenje ovog problema je raširiti krila što je više moguće po dužini trupa i po visini. Da bi se spriječilo da zadnje krilo padne u vrtložni trag prednjeg krila pri letenju pod velikim napadnim uglovima, prednje krilo se podiže više od zadnjeg ili spušta što je niže moguće. To se posebno radi na tandemu Kviki. Nepoštivanje ovog uvjeta dovodi do longitudinalne nestabilnosti pri velikim napadnim uglovima.
Treba uzeti u obzir još jedan uslov. Kada letite pod velikim napadnim uglovima pre zastoja, zastoj bi trebalo da se desi prvenstveno na prednjem krilu. U suprotnom, avion će tokom zastoja naglo podići nos i upasti u zaleđe. Ova pojava se naziva "pikap" i smatra se potpuno neprihvatljivom. Davno je pronađen način da se nosi sa "pikapom" na "patci": dovoljno je povećati ugao ugradnje prednjeg krila u odnosu na zadnje. Razlika u uglovima ugradnje treba da bude 2-3°, što garantuje odvajanje toka pre svega na prednjem krilu. Dalje, letelica automatski spušta nos, prebacuje se na manje napadne uglove i povećava brzinu - tako se realizuje ideja o stvaranju aviona koji se ne može stati, naravno uz potrebno centriranje.
.
.
Tandem avioni i njihove aerodinamičke karakteristike:
Zasjenjenje zadnjeg krila prednjim krilom pri letenju pod velikim napadnim uglovima. 1 - male smetnje u krstarenju pri malim napadnim uglovima; 2 - jako senčenje zadnjeg krila pri velikim uglovima neuspešnog aviona, 3 - uspešan raspored krila sa malim smetnjama pri velikim napadnim uglovima (m - negativan uzdužni moment koeficijent, nagib krivine je tipičan za stabilan avion, α - napadni ugao)
Izgradnja tandema do tada je bila epizodna. sve dok 1978. isti neumorni Rutan nije demonstrirao svoj prkosno "nerazumljivi" tandem "Quiki" na skupu američkih dizajnera amatera u gradu Oshkosh. Počevši sa razvojem ove mašine, Rutan je postavio zadatak da stvori avion sa visokim letnim karakteristikama sa motorom najmanje moguće snage. Naravno, najbolji rezultati se mogu postići korištenjem tandemske sheme. Zaista, dva krila s površinom od približno 2,5 m ^ 2 omogućila su izradu aviona minimalnih ukupnih dimenzija s najmanjim aerodinamičkim otporom i visokim aerodinamičkim kvalitetom. U isto vrijeme, motor je 18 litara. With. dovoljno da se postigne brzina od 220 km/h, brzina penjanja od 3 m/s, plafon od 4600 m. Uzletna težina aviona u potpunosti napravljenog od plastike je 230 kg. Kao i prethodne Rutanove kreacije, "Kviki" su reproducirali amateri iz različitih zemalja u desetinama primjeraka. Američki stručnjaci za avijaciju smatraju da je Quickie "minimalni" avion. Ekonomičan je, jeftin i lak za izgradnju. Proizvodni ciklus njegove proizvodnje je samo 400 radnih sati. Dizajneri amateri u mnogim zemljama mogu kupiti crteže, set praznina i potpuno gotov aparat.
Sljedbenici Rutana pronađeni su i kod nas. Na SLA-84, Kujbiševski amaterski klub "Aeroprakt", na čelu sa studentom Y. Yakovlevom, predstavio je svoju verziju "Kviki" -A-8
U našoj zemlji već postoji dosta dobrih amaterskih klubova. Kuibyshevsky je jedan od najpoznatijih. „Vazduhoplovstvo u praksi“ – tako članovi kluba dešifruju naziv svoje „kompanije“, koju je 1974. godine u crvenom uglu fabričkog hostela stvorio Vasilij Mirošnik, diplomac Harkovskog vazduhoplovnog instituta. Sudbina Aeroprakta bila je teška. Klub je u više navrata zatvaran, "ubrzavan", mijenjao se adrese i čelnici. Međutim, neuspjesi i poteškoće samo su kačili mlade entuzijaste.
Za više od petnaest godina istorije kroz Aeroprakt je prošlo na desetine ljudi - školaraca, studenata, mladih radnika, koji su kasnije postali dobri inženjeri, dizajneri, piloti. U tradiciji Aeroprakta postoji potpuna sloboda tehničke misli i demokratije. U klubu je uvijek postojalo nekoliko malih kreativnih grupa koje su paralelno gradile tri ili četiri aviona. A za najodvažnije i "lude" tehničke ideje uvijek je postojao samo jedan sudija - praksa i vlastito iskustvo. Upravo ova atmosfera kreativne saradnje i nadmetanja postala je stalni izvor entuzijazma, zahvaljujući kojem Aeroprakt i dalje postoji. Upravo su ovi uvjeti omogućili da se najpotpunije pokaže talenat naših najboljih dizajnera amatera, uključujući Vasilija Miroshnika, Petra Almurzna, Mihaila Volynetsa, Igora Vakhrusheva, Yurija Yakovleva i mnogih drugih - redovnih sudionika i pobjednika ALS mitinga.
Avioni koje je napravio Aeroprakt su dobro poznati. Da bismo što bolje zamislili razmjere aktivnosti Aeroprakta, dovoljno je samo se prisjetiti naziva uređaja ovog kluba koji su učestvovali na ULA mitinzima. Među njima su avioni A-6, A-11M, A-12, hidroavion A-05, jedrilice A-7, A-10B i motorna jedrilica A-10A, koje imaju „vlasničku“ oznaku „A“ i izgrađeni su u „ogranku » „Aeroprakt“ - Projektantskom birou Kujbiševskog vazduhoplovnog instituta pod vođstvom V. Mirošnika. Gotovo svi navedeni avioni bili su pobjednici relija.
Najveći uspjeh pao je na udio tandema A-8 ("Aeroprakt-8"), koji je izgradio student Kujbiševskog vazduhoplovnog instituta Jurij Jakovljev.
Izvana, A-8 podsjeća na Kviki. Ali treba napomenuti da se prije tandema Yu. Yakovlev u našoj zemlji vrlo malo znalo o karakteristikama ove sheme. Kakav treba da bude relativni položaj krila i njihov profil, gde treba da se nalazi težište aviona, kako će se mašina ponašati kada leti pod velikim napadnim uglovima? Na sva ova pitanja se moglo odgovoriti samo testiranjem aparata.
.
.
Tandem avion A-8(Ju. Jakovljev, Aeroprakt). Površina prednjeg krila - 2,47 m2, površina stražnjeg krila - 2,44 m ^ 2, težina pri uzlijetanju - 223 kg, težina praznog vozila - 143 kg, maksimalni aerodinamički kvalitet - 12, maksimalna dozvoljena brzina - 300 km/h, maksimalno operativno preopterećenje - 6, vožnja - 150 m, trčanje - 150 m.
1 - motor, 2 - pedale, 3 - usis zraka za ventilator kabine, 4 - jedinice za pričvršćivanje krila, 5 - upravljačke šipke krilaca, 6 - krilce, 7 - upravljačke šipke kormila i repnog točka (kabel u cjevastom omotaču), 8 - kontrola osovina , 9 - padobran PLP-60, 10 - poluga za upravljanje motorom, 11 - rezervoar za gas, 12 - upravljačke šipke dizala, 13 - ručka za pokretanje motora, 14 - gumeni amortizeri ovjesa motora, 15 - dizalo, 16 - bočna upravljačka palica , 17 - brava lampe, 18 - prekidač za paljenje, 19 - indikator brzine, 20 - visinomjer, 21 - indikator položaja, 22 - variometar. 23 - akcelerometar, 14 - voltmetar
A-8 je napravljen vrlo brzo, ali je trebalo neko vrijeme da leti. Pokušaj prvog poletanja na SLA-84 u Koktebelu završio se neuspjehom: nakon kratkog poletanja, avion je skrenuo. Morao sam značajno da pomerim unazad poravnanje i promenim uglove krila. Tek nakon ovih poboljšanja u zimu 1985. godine avion je mogao da poleti, demonstrirajući sve prednosti neobičnog aerodinamičkog rasporeda. Kompaktnost, mala vlažna površina i, kao rezultat, nizak aerodinamički otpor svojstven avionima takve aerodinamičke konfiguracije omogućili su A-8, opremljen motorom od 35 KS. s, postići maksimalnu brzinu od 220 km/h i brzinu penjanja od 5 m/s. Ispitivanja koje je sproveo probni pilot V. Makagonov pokazala su da je avion lagan i lak za letenje; kontrolu, ima dobru upravljivost i ne kvari se. Tandemom su uspješno upravljali njegovi kreatori i profesionalni piloti. Za čitaoce će biti zanimljiva ocjena koju je avionu dao V. Makagonov:
- Prilikom izvođenja vožnji na SLA-84, A-8 je pokazao neravnotežu u uzdužnom kontrolnom kanalu, zbog čega se razvio značajan moment zarona sa zadnjeg krila tokom poletanja pri brzini manjoj od poletanja brzina. Ovaj trenutak nije mogao nadoknaditi lift. Nakon relija, aeropraktičari su riješili problem uravnoteženog uzlijetanja smanjenjem ugla postavljanja stražnjeg krila na 0°. Ispostavilo se da je to bilo dovoljno da se pri poletanju sa potpuno preuzetom kontrolnom palicom brzina podizanja repnog točka u položaj za polijetanje i brzina poletanja praktički poklapaju. Nakon poletanja, avion se lako balansira u uzdužnom kanalu. Nema tendencija preokreta i oklevanja. Maksimalna brzina penjanja - 5 m / s dobijena pri brzini od 90 km / h. U ravnom letu je postignuta maksimalna brzina od 190 km/h. Avion voljno povećava brzinu na 220 km/h uz neznatno smanjenje i, pri ulasku u ravni let, zadržava je dugo vremena. Očigledno, uspješnijim odabirom propelera fiksnog koraka, brzina može biti veća. U čitavom rasponu brzina avion je stabilan i dobro kontrolisan, jasno se manifestuju poprečne veze u bočnoj dinamici. Kada je upravljačka palica potpuno odabrana i motor radi u praznom hodu pri brzini od 80 km/h, uočava se zastoj na prednjem krilu, avion lagano spušta nos, nakon čega slijedi obnavljanje protoka i povećanje pitch. Proces se ponavlja u autooscilatornom režimu sa frekvencijom od 2-3 oscilacije u sekundi sa amplitudom od 5-10°. Zastoj nije oštar, tako da je dinamika glatka. Tendencije kotrljanja i okretanja tokom zastoja se ne primjećuju. Ovisnost napora na palici i pedalama o njihovom hodu je linearna s maksimalnim vrijednostima napora na krilcima i kormilu, visina nije veća od 3 kg, a na kormilu ne veća od 7-8 kg. Avion koristi bočnu kontrolnu palicu, tako da je cijena ručke niska. Avion je pokazao dobru upravljivost. Pri brzini od 160 km/h skretanje se izvodi zaokretom od 60°, a prinudno skretanje brzinom od 210 km/h okretanjem od 80°. Ručna kontrola, ergonomski oblikovano sjedište i odličan pogled iz ugla lampiona stvaraju prilično ugodne uslove za let.
Uoči SLA-85, Aeroprakt je ponovo zatvoren, a svi avioni su završili u zapečaćenoj prostoriji. Jurij Jakovljev i njegovi prijatelji morali su da ulože mnogo napora pre nego što su A-8 i ostali avioni kluba isporučeni u Kijev. Nakon što je na reli stigao malo kasno, A-8 je odmah privukao pažnju i gledalaca i stručnjaka, a veličanstveni letovi V. Makagonova uvelike su doprinijeli tome da je tandem postao jedan od najpopularnijih aviona na reliju. Prilikom sumiranja rezultata, A-8 je prepoznat kao najbolji eksperimentalni avion. Njegov autor nagrađen je nagradama Centralnog komiteta Komsomola, časopisa "Tehnologija za mlade" i TsAGI. Na preporuku tehničke komisije relija, odlukom Minaviaproma, A-8 je prebačen u TsAGI na duvanje u aerotunelu, a zatim u Institut za letna ispitivanja na detaljnije studije u letu. Glavna nagrada za Jurija Jakovljeva, naravno, bila je poziv za rad u Dizajnerskom birou O. K. Antonov.
A-8 je u potpunosti napravljen od plastike. Prednja i stražnja jednokrilna krila imaju približno isti dizajn. Krila su odvojiva, ali nemaju konektore u rasponu. Kada se usidre, krila se ubacuju u posebne izreze na trupu. Prednje krilo je opremljeno aeroprofilom RAF-32 i postavljeno je pod uglom od +3°, zadnje krilo sa Wortman FX-60-126 profilom postavljeno je pod uglom od 0°.
Krila imaju zid od stakloplastike i police obložene karbonskim vlaknima. Obloga krila je troslojna (fiberglas - polistiren - fiberglas). Prilikom lijepljenja dijelova i sastavljanja jedinica A-8 okvira korišćena su različita epoksidna ljepila, uglavnom K-153.
Polu-monokok trup također ima troslojnu plastičnu konstrukciju. Zalijepljen je integralno sa kobilicom. Šasija se sastoji od dva karting točka veličine 300x100 mm, ugrađena u posebne obloge na krajevima prednjeg krila, i opružne štake od fiberglasa sa upravljivim repnim kotačem veličine 140x60 mm. Glavni točkovi su opremljeni mehaničkim kočnicama. Ulogu amortizera šasije obavlja samo prilično elastično prednje krilo. Upravljački sistem aviona uključuje: zakrilac na prednjem krilu, koji služi kao elevator, elerone na zadnjem krilu i kormilo. Pogon za upravljanje krilcima i elevatorom se pri malim brzinama dovodi do bočne ručke, dok pilotska ručka u letu leži na posebnom naslonu za ruke. Dakle, princip ručne kontrole je praktično implementiran. Bočni štap A-8 na reliju su svi piloti veoma cenili.
A-8 je koristio motor RMZ-640 sa motorne sanke Buran. Motor razvija snagu od 35 litara. With. na 5000 o/min. Propeler ima prečnik 1,1 m i nagib od 0,7 m. Maksimalni statički potisak propelera je 65 kg. Rezervoar za plin nalazi se u prednjem dijelu trupa ispod stopala pilota. Motor je dizajniran da koristi A-76 benzin.
Jedino pitanje koje me najviše brine nakon čitanja je:
Kakva je bila sudbina aviona A-8?
Gdje je nestao avion A-8 iz asortimana sadašnjeg Aeroprakta?
U završnoj fazi testiranja aerodinamičkog modela novog civilnog aviona MS-21 u aerotunelu TsAGI, model je napravljen u mjerilu 1:8. IN moderna istorija domaća avionska industrija, prvi put su izvršena ispitivanja na ovako velikom modelu.
Aerotunel i kompjuter
MS-21 je u potpunosti dizajniran od strane kompjutera zasnovanih na 3D modeliranju svih njegovih komponenti. Ovo je omogućilo analizu i predviđanje mnogih aspekata ponašanja aviona koristeći savremeni softver. Ali modeli puhanja u aerotunelima nisu izgubili na važnosti, u praksi potvrđuju mnoge kompjuterske proračune.
Prva ispitivanja u aerotunelu modela civilnih aviona za mjerenje opterećenja koja djeluju na jedinice konstrukcije aviona počela su 2011. godine. Posebno za to, TsAGI je proizveo aerodinamički model razmjera 1:14. Već tada su projektanti Irkuta upoređivali preliminarne proračune s rezultatima čistki i uvjerili se da se oni poklapaju.
Veličina je bitna
Za završnu fazu testiranja u aerotunelu T-104, stručnjaci Irkut i TsAGI odlučili su koristiti novi, još detaljniji model MS-21 u mjerilu 1:8.
T-104 je jedan od najvećih aerotunela u zemlji, čiji je prečnik sedam metara.
Odabrana skala omogućila je mjerenje opterećenja na jedinicama, na primjer, vratima stajnog trapa, što se ne može izvesti na manjim modelima. Osim toga, takav model može biti opremljen većim brojem višekomponentnih vaga za mjerenje sila koje djeluju na aerodinamičke površine i elemente mehanizacije okvira aviona, uključujući stajni trap i vrata stajnog trapa, sekcije letvica i zakrilaca, elerone , i perje. Ukupno je instalirano 20 merača naprezanja. Takav broj omogućio je značajno smanjenje broja skupih lansiranja aerotunela, jer su informacije sa svih senzora zabilježene u jednom pročišćavanju.
Tokom testiranja 2014. godine, u Žukovskom su se svakog sata dešavale dve ili tri serije čistki modela. Inženjeri su promatrali kako se model ponaša u različitim fazama leta u konfiguracijama uzlijetanja, slijetanja i krstarenja pod različitim uglovima napada i bočnog klizanja. U završnoj fazi testiranja 2015. godine, TsAGI je napravio do 700 čišćenja velikog modela.
Testovi na tako velikim modelima civilnih aviona nisu vršeni u proteklih 20 godina, - kaže Genady Andreev, kandidat tehničkih nauka, šef katedre za aerodinamiku aviona i projektila.
Stvaranje tako velikog modela MS-21 omogućilo je da se uzmu u obzir neki faktori povezani s efektom razmjera, na primjer, zaleđivanje aviona. U različitim fazama leta, ovisno o klimatskim uvjetima, može se formirati ledeni pokrivač od 2 do 76 mm.
U TsAGI-ju, na primjer, ranije i sada, simulatori leda od drveta korišteni su prilikom ispuhivanja malih modela aviona. Danas se za velike modele i polumodele simulatori leda izrađuju metodom kompjuterskog modeliranja od posebne plastike.
Rezultati puhanja sa povećanom preciznošću dodatno će smanjiti vrijeme testiranja aviona i smanjiti finansijske troškove, jer su probni letovi mnogo skuplji od testova na klupi.
Domaće iskustvo govori da je potražnja za modelima aviona na duvanje u aerotunelima samo u porastu. Sve veći broj odjela TsAGI prelazi na dva, a ponekad i trosmjenski način rada. Pored tradicionalnih kupaca - vojske, velikih stranih kompanija - sve više se radi i za domaće proizvođače civilne opreme.
Prema materijalima časopisa UAC "Horizonti" br.3, 2014
Aleksandar Marksovich Gaifullin
Konstrukcija aviona je najvažnija grana moderne industrije. Postoji konkurencija između kompanija za proizvodnju aviona (uključujući istraživačke institute povezane s njima), čija je svrha stvaranje proizvoda koji su superiorniji od svojih konkurenata: za putničke i teretne avione - u smislu sigurnosti, efikasnosti, ekološke prihvatljivosti; za vojne avione - po borbenim kvalitetima. Za istraživanja u savremenoj vazduhoplovnoj nauci uobičajeno je koristiti adekvatan matematički modeli, čija je osnova jasno razumijevanje fizike
fenomena koji se proučavaju. Razvoj i konstrukcija novih aviona nemogući su bez upotrebe "visoko matematičkih" nauka, kao što su aerodinamika, teorija upravljanja, snaga.
Aerodinamika- nauka koja proučava interakciju vazdušnog toka i tela koje je njime uspoređeno. Brzina aviona je tolika da tok oko njega postaje turbulentan. Turbulentno strujanje se razlikuje od "mirnog" laminarnog toka po haotičnoj promjeni njegovih karakteristika tokom vremena (brzina, pritisak, itd.), što dovodi do intenzivnog miješanja plina, do pojave vrtloga. Glavni matematički problem turbulencije – stvaranje sistema parcijalnih diferencijalnih jednačina koji bi opisivao proizvoljna turbulentna strujanja i koji bi se mogao riješiti na savremenim računarima – još uvijek nije riješen. Zbog toga se trenutno kreiraju poluempirijski modeli turbulencije na osnovu jednadžbi matematičke fizike, pogodni za opisivanje samo uske klase strujanja.
Kako se određuju aerodinamičke karakteristike aviona? U osnovi dvije metode: eksperimentalna i proračunska. Za eksperimentalne studije modeli aviona nastaju u aerotunelima - kopije originala smanjene za nekoliko puta. To je zbog činjenice da dimenzije aerotunela ne dozvoljavaju testiranje sa stvarnim avionima. Ali podaci dobijeni tokom testiranja modela u aerotunelu ne mogu se preračunati u karakteristike aviona jednostavnim skaliranjem, uzimajući u obzir koeficijent sličnosti modela i stvarnog aviona.
Činjenica je da su jednadžbe koje upravljaju karakteristikama toka prilično složene. Ako ih svedemo na bezdimenzionalni oblik, tj. izrazimo sve dimenzionalne veličine u parametrima karakterističnim za dati tok, tada će jednačine uključivati bezdimenzionalne veličine koje nose imena istaknutih naučnika: Mahov broj, Reynoldsov broj, Strouhalov broj itd. strogu sličnost, potrebno je da se sve ove vrijednosti poklope tokom stvarnog leta aviona i prilikom testiranja modela u cijevi. Ali specifična svojstva protoka zraka koji se koristi u cijevi ne dopuštaju ispunjavanje svih kriterija sličnosti. Osim toga, i kod zatvorenih i otvorenih cijevi, utječe činjenica da protok nije neograničen aerodinamičke karakteristike Oh.
Problem nastaje ponovnog izračunavanja integralnih karakteristika (ukupnih sila i momenata) i raspoređenih karakteristika (vrijednosti na određenim tačkama pritiska, temperature itd.) sa modela na avion punog tipa. Ovaj problem je riješen izvođenjem numeričkog proračuna jednadžbi matematičke fizike za dva poluempirijska modela: avion u beskonačnom strujanju i model aviona u aerotunelu. Aerodinamičke karakteristike aviona se dobijaju tako što se podacima dobijenim testovima umanjene kopije aviona u aerotunelu dodaju razlike istog tipa podataka dobijenih za dva opisana poluempirijska modela.
Čini se, zašto ne napraviti proračun odmah, bez pribjegavanja eksperimentu? Ovdje je problem tačnost. Preciznost eksperimentalnih podataka dobijenih u dobrim aerotunelima je nekoliko puta veća od tačnosti proračuna.
Osnovna formula aerodinamike je veza podizne sile koja djeluje na krilo sa brzinom kretanja i cirkulacijom (intenzitetom) vrtložnog sistema koji stvara avion. Ovu formulu je dobio "otac ruske avijacije" profesor N. E. Žukovski i izvijestio ga na sastanku Moskovskog matematičkog društva 1905. godine.
Krilo aviona mora biti optimalno. Jedan od najvažnijih parametara krila je njegova kvaliteta: ovo je naziv dat omjeru uzgona i otpora. Da bi se stvorilo optimalno („visokokvalitetno“) krilo, rješavaju se problemi varijacionog računa.
Teorija upravljanja. Let aviona se sastoji od nekoliko faza: polijetanja, penjanja, krstarenja, skretanja, spuštanja i slijetanja. U svakoj fazi avion mora biti kontrolisan. Zakrilac na krilu ili elevator na repu su primjeri kontrola. Sistem upravljanja mora biti projektovan tako da se jednostavni pokreti pilota u kokpitu prenose i dopiru do komandi, izazivajući odgovarajuće reakcije. S druge strane, sistem mora biti dovoljno "pametan", elementi njegovog dizajna ne smiju izlaziti izvan granica sigurnog načina rada.
Drugi zadatak je stvaranje autopilota sposobnog da kontroliše kretanje aviona bez intervencije pilota.
Za sve ove probleme odgovorna je matematička teorija automatskog upravljanja avionima, zasnovana uglavnom na teoriji diferencijalnih jednačina. Uz pomoć iste teorije kreiran je matematički model prostornog kretanja aviona i proučavaju se pitanja stabilnosti leta.
Snaga. Nije dovoljno stvoriti letelicu sa dobrim aerodinamičkim podacima, potrebno je da se ne sruši u letu, kako bi njen resurs (dugotrajnost) bio dovoljno visok. Za rješavanje ovog problema odgovorna je nauka koja se zove snaga.
Metode čvrstoće se koriste za proučavanje elastičnih i plastičnih deformacija konstruktivnih elemenata aviona, rasta pukotina u oplati aviona (u materijalu omotača u početku postoje mikropukotine koje s vremenom mogu rasti) i kvara konstrukcije.
Matematički arsenal za rješavanje problema snage uključuje klasične i savremenim metodama jednadžbe matematičke fizike, diferencijalne jednadžbe, varijacijski račun, kompleksna analiza, računski dijelovi linearne algebre.
Svi koji su kroz prozor vidjeli kako se krilo aviona ponaša u letu primijetili su prilično veliku amplitudu njegovih oscilacija. Činjenica je da je za smanjenje amplitude oscilacija krila potrebno povećati njegovu težinu, a u zrakoplovu pokušavaju minimizirati težinu konstrukcija. Stoga nije moguće riješiti se vibracija krila. Grana mehanike koja proučava probleme matematičke teorije oscilacija i rezonancije je aeroelastičnost.
Metode rješenja. Razgovarajmo o metodama za rješavanje gore navedenih matematičkih problema.
Konstitutivne jednačine u realnim problemima su veoma složene i nemoguće je a priori razumeti šta će se desiti kada se oni reše.
U problemima koji su uvelike pojednostavljeni sa praktične tačke gledišta, ponekad je moguće dobiti tačno rešenje.
Većina ovih problema je već riješena, iako još uvijek nalaze ranije nepoznata tačna rješenja Navier–Stokesovih ili Eulerovih jednačina. Ali skup takvih problema je ograničen i daleko su od praktično važnih problema.
Istovremeno, proučavanje ovih problema je veoma važno, jer egzaktna rješenja stvaraju fizičke slike - vrtlog, granični sloj itd. - od kojih se gradi fizička slika procesa koji se proučava, kao što se gradi kuća. od elementarne cigle. Dobiveno razumijevanje fizike procesa omogućava da se među brojnim matematičkim modelima izabere onaj koji u dovoljnoj mjeri odražava svojstva procesa koji se modelira i omogućava pronalaženje tehničkog rješenja.
Jedan od načina rješavanja je numerički. Često se numeričko rješenje problema svodi na sistem linearnih algebarskih jednačina.
Drugi način je moguć ako postoji mali parametar u problemu. Takav parametar može biti omjer tetive (širine) krila i njegovog raspona, omjer viskoznih sila i inercijskih sila (omjer sile trenja između slojeva plina i sile inercije ovih slojeva), omjer širinu pukotine na njenu dužinu. Do danas su razvijene asimptotske metode za rješavanje problema s malim parametrom, koje se proučavaju u matematičkoj teoriji perturbacija.
Navedimo kao primjer rješenje problema podizne sile krila visokog širine (omjer kvadrata raspona i površine krila). Ovdje postoje dva mala parametra - omjer viskoznih sila i inercijskih i omjer tetive krila prema njegovom rasponu.
Zahvaljujući prvom parametru, rješenje problema se ne može odrediti iz Navier-Stokesovih jednačina (simulacija kretanja plina uzimajući u obzir trenje između slojeva), već iz Eulerovih jednačina (nema trenja između slojeva). gasa). Zbog drugog parametra svaki dio krila teče na isti način kao što bi teklo krilo beskonačnog izduženja sa profilom koji odgovara profilu krila u ovoj sekciji. Tako se problem strujanja oko trodimenzionalnog krila pretvara u niz jednostavnijih problema dvodimenzionalnog (ravnog) strujanja u blizini aeroprofila krila.
Dakle, zahvaljujući ova dva parametra, zadatak je postao mnogo lakši od prvobitnog.
Zahtjevi za avione se stalno pooštravaju – ekološki i ekonomski, u pogledu sigurnosti letenja i udobnosti putnika. Avioni se poboljšavaju, u mnogo čemu - zahvaljujući matematičkim dostignućima, koja su oličena u tehničkim rešenjima.
"Na zlatnom tremu sjedio je:
kralj, princ, kralj, princ,
obućar, krojač.
Ko ćeš biti?…"
(dječija pjesmica za brojanje)
Oni kojima je "noga grčena" pevaju da su ronioci dobri, da vole da rone i plivaju. Ali vole li dizajnirati opremu za ronjenje? A oni koji dizajniraju da li vole da rone sa svojom opremom za ronjenje je veliko pitanje.
A šta je sa modelarima?
Postoji mišljenje da je dobar aviomodelar i dizajner, majstor svih zanata i pilot, i sve to u jednom. U razvijenom socijalizmu to je bio slučaj. Ali ne sada. Danas možete biti sretni da radite samo ono što najviše volite - puno letite, a gradite malo, ili obrnuto, puno gradite i malo letite.
Oni koji malo grade, svake godine sve više. To možete provjeriti tako što ćete pogledati asortiman najbliže prodavnice modela - kompleti nestaju, stižu ARF-ovi. Potražnja stvara ponudu. Ne želim da razmišljam o tome kako se modeli pretvaraju u skupe igračke, a avionomokenstvo u specifičnu atrakciju. (Pričali su mi slučaj kako je neki "novi Rus" betonirao specijalnu traku u svojoj vikendici i prvog dana leta u nju zabio par hiljada dolara do samog repa, ovo je bio kraj njegove strasti za aviomodelarstvo.) Ali tendencija transformacije aviomodelstva (kao masovnog fenomena) iz TEHNIČKE KREATIVNOSTI u sportsku zabavu, po mom mišljenju, je očigledna. Da li je to dobro ili loše, ne znam, videćemo. Dalje, apelujem na one koji aviomodelarstvo doživljavaju upravo kao kreativnost, i nije bitno ko je više: pilot ili konstruktor aviona.
Ne samo da me moja dugoročna zapažanja uvjeravaju da, po pravilu, oni koji prave dobre avione slabo lete, a oni koji dobro lete često su sposobni samo da sastave ARF. Barem, modelar koji bi sam dizajnirao i proizveo kul letelicu, a zatim na njoj pokazao čuda akrobatike, danas je retkost. A ako dizajner može postati vrlo pristojan pilot, onda rođeni pilot neće postati dizajner. Neki grade, drugi lete. Svakome njegovo. To su različite profesije. Postoje dizajneri, postoje piloti, ali nema dizajnera i pilota u jednoj osobi.
Lako je razlikovati jedno od drugog na terenu. Piloti stoje podignutih glava u nebo, dizajneri "njuškaju" avione.
Razumevanje ko ste - dizajner ili pilot, ne dolazi odmah, ali dolazi. Shvatite sebe i postupite u skladu sa tim. Ako ste pilot - kupite avion, letite i ne možete preterano zaroniti u divljinu aerodinamike, ako ste dizajner - specifične suptilnosti ove ili one radio opreme će vas zanimati utoliko što itd.
Ima li novca? Onda prođi...
Voditelj skladišta: Koja je vaša cijena?
Dunce: Trista trideset!
Iskusni: Svi!!"
(scenarij)
Nijedan hobi nije potpun bez materijala, tj. gotovinska ulaganja. Ozbiljna potraga za omiljenim hobijem zahteva ozbiljno ulaganje novca. Oni koji imaju malo novca plaćaju svojim vremenom, koje na kraju ima istu novčanu vrijednost. Modelar koji kaže da je napravio kul avion za smešne pare ili laže ili uopšte ne ceni svoj rad i svoje vreme. Imao sam takav slučaj. Jedan modelar je pokazao svoj zaista dobar avion. Dugo je pričao o tome koje je smeće uzeo i kakav je divan rezultat dobio. Primijetio sam da ga je to, vjerovatno, skupo koštalo. Rekao je da nije ništa, 300...350 rubalja. Međutim, na molbu da od istog smeća napravi isti slatkiš za 700 rubalja, nasmijao mi se u lice i zavrnuo prstom na sljepoočnici. Da li je lagao oko 350 rubalja? Ne, samo na ovih 350 rubalja trebate dodati cijenu njegovog rada i vremena za 300 dolara.
Iskusni modelar će se po pravilu baviti restauracijom tuđeg modela ili iz zabave, ili ako je u pitanju cool retro, ekskluziva koja se ne može ponoviti, ili za dobar novac, ali ne za vlastitu upotrebu. Na isti način kao što časovničar neće sam sebi obnavljati satove od smeća. Kupit će dobar sat, pažljivo ga podesiti i pobrinuti se da radi dugo i precizno kao nijedan drugi.
Nemojte juriti za prividnom jeftinoćom, obnavljajući sebi pokvarene avione drugih ljudi. To će koštati više. Generalno, modeliranje RC aviona nije jeftin hobi. Ali ako će modeler-dizajner bez novca i dalje praviti avione od otpadnog materijala, onda će se modeler-pilot bez novca vrlo brzo pretvoriti u dosadnog teoretičara s naočalama.
Znojna rupa inspiracije
"Videla, Šura, videla..."
("Zlatno tele")
Odlučeno: vlastiti model, od nule, prema vlastitom projektu, naoštren za visoke performanse leta i upravljivost, tj. samo pilotiranje. Pristupite projektu potpuno ozbiljno, prema nauci. Cilj je stvoriti originalan avion sa karakteristikama leta koje su bolje od poznatih modela (ili barem ne lošije od njihovih).
Otvorene su prave knjige na pravim stranicama, pokrenuti lukavi računski programi, jednom rečju, posao je počeo da ključa. Šema, motor, izgled. Preliminarna glavna mjerenja. Proračun težina. Opterećenje krila, profila, polarnog krila i čitavog aviona (ko ne zna polar - odnos koeficijenata otpora i uzgona krila). Opet glavne dimenzije. Uzdužna stabilnost, kotrljanje, skretanje, rang. Opet glavne dimenzije. Brzina, kormila, eleroni. Opet glavne dimenzije. Dizajn, snaga, tehnologija. Opet proračun težina, opterećenje na krilu, profil, polar, stabilnost...i u krug. Sa svakim ciklusom, obrisi letjelice postaju sve vidljiviji i ... isprva nejasno, a zatim sve jasnije, liče na nešto. Konačno shvatite da ste razvili Extra! Pa rep je malo drugačiji, pa štand... ali ipak Extra (ovdje u zamahu)! Za šta si se borio? Promjenom obrisa i oblika, kako ne bi izgledao, preračunate i shvatite da će biti gore letjeti od istog Extra. Sa aerodinamikom se ne može raspravljati. Sve. Slom nade da će iznenaditi svijet. Šta je sa uloženim trudom? A vrijeme, što je novac?
Zašto ovo govorim? Da skinete ruke sa sebe? Ne, bilo koji dizajner modela (nije važno je li to avion ili jahtaš) je barem jednom u životu izmislio bicikl (ili propeler). Ovo je u redu. Želim samo dati par savjeta mladim - zgodnim dizajnerima.
Napravite realne planove za sebe. Nažalost, ali moramo se pomiriti sa činjenicom da je gotovo sve već izmišljeno prije nas. Naravno, ovo "skoro" grije dušu, daje, da tako kažem, nadu, ali ... Optimalne aerodinamičke sheme i rasporedi, na primjer, za iste modele leta za motore s unutrašnjim sagorijevanjem, izmišljeni su davno, testirani i ponovno provjereni od strane više od jedne generacije dizajnera. Ne postoji revolucionarna situacija za revoluciju. Vazdušna sredina - to je vazdušna sredina, elektrana na motoru sa unutrašnjim sagorevanjem je toliko uglađena da nema gde da se pljune, osim možda sa prigušivačem za igru. Dakle, prije nego počnete razvijati avion od nule, pogledajte okolo, sigurno ćete pronaći prototip (poznat i dokazan) koji ispunjava vašu ideju.
Koje marke je prvi avion?
U sovjetskim krugovima modeliranja aviona, početnici modelari imali su svoj prvi model, bez greške, imao neku vrstu sheme. Došavši u Palatu pionira i školaraca na Lenjinovim brdima (zvuči nešto kao: Palata, Pioniri, Lenjin...) u klub avio-modelara u sekciji modela kordova, već sam imao iskustva u izgradnji uspešno letećih modela. . Ali ipak su mi dali šematski model aviona sa gumenim motorom. Bio sam užasno razočaran - takvo smeće se moglo napraviti kod kuće. Bilo je to sredinom 60-ih. Sada shvatam da drugačije ne može biti. Šef kruga nije mogao riskirati oskudne materijale, jer nije bio siguran da ruke modelara početnika rastu s pravog mjesta. Vođe siromašnih krugova bili su stisnuti vladinim finansiranjem i odgovornošću. U krugovima se kladilo na 2 ... 3 dokazana momka koji su "pojeli" lavovski dio budžeta kruga. Ostali su bili primorani da igraju ulogu statista. Za proboj u krug elite bilo je potrebno pokazati izvanredne sposobnosti. To je bio san svakog člana kluba. Najžešća konkurencija izazvana globalnom nestašicom svega učinila je neophodnim postizanje pristojnih rezultata sa minimalnim resursima, a slučajnih ljudi u modelingu praktički nije bilo. Za neorganizovane modelare, izbor prototipa nije bio određen toliko iskustvom koliko pristupom oskudnim materijalima. Novac, kao takav, gotovo ništa nije riješio. Ima materijala - napravljena je dobra složena letelica, ne - avion je pojednostavljen.
Vremena su se promenila. Nestašice praktički nema (barem u Moskvi). Izgradite šta želite. Jedno je ostalo nepromijenjeno, i prije i sada: izbor prototipa za izradu modela vrši se na granici materijalnih mogućnosti – ranije u smislu oskudnih materijala, danas u smislu novca. Ne dijelim mišljenje da je imperativ početi od Kartonycha. Sve su to gluposti. Znam modelara koji je napravio svoj prvi let skupim akrobatskim dvokrilcem, veoma teškim za letenje. I ništa, nije se slomio, naučio da leti. Sve je u odgovornosti, ozbiljnoj preliminarnoj obuci na simulatoru. Općenito, trebao bi ti se svidjeti avion kojim letiš, šteta bi ga srušiti. Zato računajte svoj novac i kladite se na sve što jeste, u potpunosti. Kao i pri odabiru automobila - niko neće kupiti polovni Žiguli ako ima novca za Mercedes, čak i uz potpuni nedostatak vozačkih vještina.
Aerodinamika za lutke
„A sve zašto? .. I iz kog razloga? ..
I koji je zaključak iz ovoga?
(Monolog magarca Eeyore.)
Pa ipak, odakle početi? Kako odabrati pravi prototip?
Kriterijumi za odabir prototipa leže na čvrstim temeljima u aerodinamičkoj teoriji avionskih modela. U 99 slučajeva od 100, modelar početnik prvo napravi avion, a ne čak ni jedan, a tek onda počinje proučavati teoriju - životne snage. Pozivanje da se radi suprotno je beskorisno. Osjećajući u sebi žudnju za nebom, budući modelar osjeća i pravi svrab nestrpljenja - radije do neba, barem na nečemu! Ovdje nema knjiga. I tek nakon što se naduvao od prvih letova (ko se ne sjeća oduševljenja i veselja u duši od prve letjelice podignute u nebo?), hvatajući dah i razmišljajući o sljedećem modelu, modelar dolazi do zaključka da bilo bi lijepo proučiti nešto.
Model treba nesmetano da leti sa dugo zabačenim komandnim palicama, a da ne padne u okretanje i ne padne na krilo, ne samo u potpunom zatišju, već i uz vazdušne smetnje. One. mora imati uzdužnu, poprečnu i usmjerenu stabilnost.
Uzdužna stabilnost
Nemoguće je letjeti na uzdužno nestabilnom avionu, to je činjenica. Ali prevelika uzdužna stabilnost nije uvijek dobra. Na primjer, prekomjerna stabilnost čini let aviona sporim, a energične figure ispadaju "pospane". Najspektakularnije figure - ravno okretno okretanje i mnoge druge 3D figure se uopće ne mogu napraviti na avionu s pretjeranom uzdužnom stabilnošću. Takve subjektivne procjene kao što su "spretni" ili "glupi" model također su uglavnom povezane s longitudinalnom stabilnošću. Ovo je najvažnija karakteristika aviona. Jasno razumijevanje njegove prirode, kao i ovladavanje metodama koje vam omogućuju kontrolu parametara uzdužne stabilnosti, ključ je ne samo za uspješnu konstrukciju novih modela, već i jamstvo kompetentnog, nesmetanog rada gotovih modela. aviona.
Uzdužna stabilnost određena je relativnim položajem centra gravitacije (CG) modela i njegovog fokusa, tj. tačke primene rezultujućih aerodinamičkih sila koje deluju na SVE delove vazduhoplova. Za uobičajenu, tradicionalnu shemu modela, njegov fokus je određen uglavnom fokusom krila (tj. tačkom primjene rezultirajućih aerodinamičkih sila koje djeluju na krilo, ili, drugim riječima, centar pritiska). A položaj fokusa krila, zauzvrat, direktno ovisi o njegovom profilu i uglovima napada. Dakle, s jedne strane, centriranje aviona, s druge strane, profil njegovog krila i efikasnost repa - to je, u velikoj mjeri, alfa i omega uzdužne stabilnosti modela.
Sada više.
Očigledno, ako je CG ispred fokusa, model je longitudinalno stabilan (stabilna ravnoteža se stvara u letu). Istina, previše centriranje naprijed dovodi do smanjenja aerodinamičke kvalitete modela, a čak i u isto vrijeme, stabilizator možda neće biti dovoljno efikasan da kompenzira trenutak ronjenja - avion jednostavno neće poletjeti. A ako poleti, onda će pri slijetanju pri malim brzinama definitivno "ugristi" nos, ako ne sa smrtnim ishodom, onda s velikim problemima za stajni trap, haubu i propeler.
Ako je CG iza fokusa, onda je model u principu nestabilan. Međutim, u određenom rasponu centra gravitacije – od podudaranja sa fokusom do neke pozadi, avion nastavlja biti uzdužno stabilan zbog momenta prigušenja stabilizatora.
Još više centriranje pozadi je od posebnog interesa. Takav model je izuzetno nestabilan u letu i pilot može njime upravljati bez posebnog tehnička sredstva ne mogu. Međutim, upotreba stabilizacionih sistema zasnovanih na žiroskopima omogućava ne samo letenje takvim avionima, već i postizanje primetne prednosti u izvođenju akrobatskih manevara. Karakteristično je da je na Turniru šampiona (TOC) u Las Vegasu većina učesnika koristila elektronsku stabilizaciju za promjenu koeficijenta stabilnosti u letu na različitim figurama. Ali ovo je tema za posebnu raspravu.
Osećate gde vozim? Sve je po zakonima žanra: vrlo stražnje centriranje ne valja, vrlo naprijed centriranje također nije šećer, što znači...
Zaista, optimalna vrijednost uzdužne stabilnosti se postiže ako CG leži blizu fokusa modela sa malom marginom (CG može promijeniti svoj položaj u letu, na primjer, kada se potroši gorivo, kada se uvlači - produžava stajni trap, itd.). Ostaje da se otkrije gdje se nalazi fokus modela, koji, kako smo se dogovorili, za konvencionalne sheme u velikoj mjeri ovisi o fokusu krila.
Fokus krila je određen centrom pritiska njegovog profila, koji je u opšti slučaj ne stoji mirno. Njegov položaj u određenoj mjeri ovisi o relativnoj zakrivljenosti i napadnom kutu. Najlakši način je sa profilima koji su bliski simetričnim. Njihovo središte pritiska, po pravilu, nalazi se na 25% MAR (prosečne aerodinamičke tetive) i praktično je nezavisno od napadnog ugla. Na primjer, profil NACA 2415 (relativna zakrivljenost 2% na 40% dužine tetive, relativna debljina 15%) u rasponu napadnih uglova od 4 do 18 stepeni. centar pritiska praktično ne mijenja svoj položaj i odvojen je od prsta profila na udaljenosti koja odgovara 25% MAR. Za CLARK YH profil, koji ima nešto veću zakrivljenost, u istom rasponu napadnih uglova, pomeranje centra pritiska je i dalje sasvim prihvatljivo. Za profil sa 6% relativne zakrivljenosti (osim toga, prilično je tanak), ovo kretanje je vrlo uočljivo.
Postoje profili u kojima se centar pritiska uopće ne pomiče. Međutim, oni se praktički ne koriste na modelima (osim uređaja tipa "leteće krilo"), jer. njihove aerodinamičke kvalitete su znatno niže od onih kod konvencionalnih profila.
Osim toga, treba napomenuti da korištenje mehanizacije krila, na primjer, zakrilaca za slijetanje, koji stvaraju efekat povećanja zakrivljenosti profila, čak i u aeroprofilu NACA 2415 dovodi do primjetne promjene položaja centra pritiska.
Promjena položaja centra pritiska profila je vrlo neugodna pojava. Mehanizam je ovdje jednostavan. Uz optimalan međusobni raspored CG i fokusa modela u strogo horizontalnom letu (CG blizu fokusa sa malom marginom), model je normalno stabilan. Kada se napadni ugao promeni, centar pritiska profila počinje da se pomera (ne unutra bolja strana), relativni položaj CG i fokusa se mijenja i mi odmah upadamo u regiju poravnanja iza fokusa, tj. u region nestabilnosti. Kao što je spomenuto, veličina stražnjeg centra gravitacije, gdje model aviona nastavlja biti uzdužno stabilan, direktno ovisi o djelotvornosti stabilizatora, koja je proporcionalna umnošku površine stabilizatora na kvadrat od njegovo rame, što se može pratiti u dizajnu "dugog repa" letenja.
U principu, pouzdana uzdužna stabilnost modela je osigurana ako je površina njegovog horizontalnog repa 25% površine krila, a udaljenost između ovog repa i krila odgovara približno 2,5 srednje tetive krila. Navedeni omjeri uzimaju u obzir gotovo sve nepovoljne faktore koji utiču na stabilnost.
Poznati nomogram, pomoću kojeg su geometrijske karakteristike prototipa, možete odrediti parametre njegove uzdužne stabilnosti, karakterizirane koeficijentom uzdužne stabilnosti.
K - koeficijent uzdužne stabilnosti;
A \u003d S op / S cr - omjer površine vodoravnog repa i površine krila;
L \u003d L pl / h - omjer udaljenosti od krila do vodoravnog repa do prosječne tetive krila.
Generalno, možemo reći:
- Uzdužna stabilnost je nedovoljna kada je njen koeficijent ispod 45;
- Uz koeficijent uzdužne stabilnosti od 45 do 55, potrebno je poduzeti sve moguće mjere za njegovo poboljšanje;
- Uzdužna stabilnost je dovoljna pri koeficijentu od 55 do 65;
- Sa koeficijentom većim od 65, moguće je ne koristiti profile sa konstantnim položajem centra pritiska u širokom rasponu napadnih uglova;
- Sa koeficijentom iznad 75, mogu se koristiti profili sa relativnom zakrivljenošću do 5%;
- Pri višim vrijednostima dopušteno je skoro bez straha smanjiti uzdužnu stabilnost.
Stabilizirajući učinak horizontalnog repa može se poboljšati korištenjem simetričnog profila s relativnom debljinom od oko 12%. Kod radio-upravljanih modela s aktivnim dizalom, određeno povećanje uzgona, a time i veći stabilizirajući učinak, može se postići smanjenjem razmaka između kormila i perja. Sa manjim razmakom, raspodjela pritiska je po definiciji bolja, posebno kada je volan savijen. Efekat horizontalnog repa zavisi i od izduženja krila i njegovog položaja u odnosu na krilo. Međutim, ovi parametri su od sekundarnog značaja i ne mogu se koristiti za radikalno poboljšanje stabilnosti modela. Veliki omjer širine i visine krila ima isti učinak kao postavljanje horizontalnog repa u zonu udaljenu od traga krila, kao, na primjer, kada se koristi T-rep.
Da vas podsjetim da smo do sada govorili o uobičajenim rasporedima aviona - pravo (ili trapezoidno) krilo, rep, trup. Teško mi je zamisliti modelara koji bi za svoj prvi avion izabrao shemu "patka". Ipak, radi kompletnosti, vjerojatno je vrijedno spomenuti i druge sheme.
Uzdužna stabilnost modela zamašenog krila može se poboljšati uvijanjem krila. Ovdje je moguće i čisto geometrijsko (maksimalno do 4 stepena) i aerodinamičko okretanje. U potonjem slučaju govorimo o prijelazu profila nosivog korijena u simetrični profil na vrhu krila. Kombinacija oba zavoja postala je široko rasprostranjena, zahvaljujući kojoj se, osim poboljšanja uzdužne stabilnosti, efektivno smanjuje induktivni otpor. Okret krila bio je naširoko korišten na jedrilicama bez repa sheme "galeb".
Uzdužna stabilnost kod aviona kanadera je takođe određena međusobnim položajem CG i fokusa krila, međutim, nema prigušenja od prednjeg stabilizatora, a centriranje je veoma napredno.
Uzdužna stabilnost bezrepa postiže se upotrebom posebnih profila sa tzv. Srednja linija u obliku slova S. Za takve profile i centar pritiska se pomiče s promjenom napadnog ugla, ali u suprotnom smjeru.
Dvokrilci i druga višekrilna vozila se izdvajaju. Problemi njihove stabilnosti su izvan okvira ovog članka. Nemoguće je obuhvatiti neizmjernost, kako je govorio Kozma Prutkov.
Bočna i usmjerena stabilnost
Poznato je da je bočna stabilnost modela međusobno povezana sa stazom. Stoga ih treba posmatrati kao cjelinu. Odmah da rezervišemo, avionima za obuku i slobodno letenje potrebna je veća bočna stabilnost. Za modele akrobatike i napredne obuke, bočna stabilnost bi trebala biti nula. Stabilnost staze (smjera) također ne bi trebala biti previsoka. Njegova prekomjerna vrijednost sprječava ulazak u okretanje, koje se degenerira u spiralu, osim toga, s visokom vrijednošću stabilnosti smjera i V krilom koji nije nula, bočna stabilnost aviona se pogoršava.
Za povećanje bočne stabilnosti koristi se nekoliko tehnika dizajna. Ovo može biti postizanje stabilnosti zbog poprečnog V krila. Ovdje je najbolja situacija sa visokoletačima, jer. njihovo težište leži ispod fokusa, tj. stvara stabilnu ravnotežu. Osim toga, na avionima s visokim krilima često se koristi trup s velikom bočnom površinom. Kod većine niskokrilnih aviona, zbog nestabilnosti položaja težišta, potrebno je povećati ugao poprečnog V krila modela.
Upotreba zamašenih krila također povećava bočnu stabilnost. Poprečna stabilnost delta bezrepa je rezultat upravo zamaha krila.
Što se tiče stabilnosti smjera, općenito se smatra da će model imati dovoljnu smjernu stabilnost ako je površina kobilice 10% površine krila, a razmak između njih odgovara 2,5 srednjih tetiva krila. Ako se kobilica nalazi na istoj udaljenosti kao i horizontalni rep, kao što je slučaj u većini slučajeva, tada se površina kobilice uzima jednakom 1/3 površine ovog repa. S takvim omjerom površina, stabilnost smjera je sasvim dovoljna.
Više o profilima
Uprkos ogromnom izboru, nešto više od dvadesetak profila se zapravo koristi u modelarstvu aviona. Evo nekih od njih. Aeroprofili NACA 0009 do NACA 0018 su simetrični, a budući da im je relativna debljina od 6 do 12%, koriste se prvenstveno za repne površine. "Klasični" profili za letne modele imaju relativnu debljinu od 16 do 18%. Profili NACA 23009 - NACA 23018 su polusimetrični, široko se koriste ne samo na modelima, već i na pravim avionima. Njihov centar pritiska neznatno mijenja svoj položaj. Polusimetrični profil CLARK Y može se nazvati zaista univerzalnim. Može se koristiti i na radio-upravljanim i na slobodno letećim modelima. Simetrični aeroprofili se, s druge strane, mogu smatrati aeroprofilima sa konstantnim položajem centra pritiska, međutim, nažalost, razvijaju malo podizanja i, pri velikim napadnim uglovima, skloni su neočekivanim zastojima bez primjetne tranzicije.
Za profil EPPLER 374 maksimalna debljina se prenosi daleko do zadnje ivice, zbog čega njegov tok oko njega ostaje laminaran u širokom rasponu. Koristi se uglavnom na modelima velikih brzina, kao i na teškim jedrilicama. Promjena položaja centra pritiska je prilično značajna.
Profil krila treba odabrati tako da promjena položaja centra pritiska bude minimalna. Pretpostavlja se da je profil horizontalnog repa simetričan. Ako je potreban dobro nosivi profil sa široko konzistentnim položajem centra pritiska, tada treba odabrati NACA M6 ili CLARK YH.
To je sve. Za prvi slučaj, ove informacije su sasvim dovoljne da, da tako kažem, "uđemo u temu", vodimo pametan razgovor s modelarima i što je najvažnije, ispravno odaberete prototip za budući model. Namjerno sam izbjegavao složene proračune koristeći lukave formule. Kod njih će doći modelar, koji je u duši dizajner, a pilotu je dovoljno da na brzinu utvrdi s čime ima posla.
Evo ga - kompetentan prototip
Dakle, na osnovu gore navedenog, pokušajmo zamisliti kako bi mogao izgledati model za početnu pilotsku obuku. Najvjerovatnije će to biti visokokrilac sa izduženim trupom, razvijenim horizontalnim repom i perajem, profilom krila CLARK YH i, ako sa eleronima, onda sa malim poprečnim V, a ako bez elerona, onda sa većim poprečnim V.
A sada pogledajte "Kartonych" ...
Onda je na vama. Moguće je, uzimajući geometriju Kartonycha kao osnovu, napraviti potpuno balza zgodnog muškarca (ako ima novca i vremena), možete pokušati konstruirati aparat od dostupnih materijala (ako nema dovoljno novca), možete možete kupiti baš ovaj Kartonych (ako nema vremena), ako nema vremena, nema novca - prestanite da se bavite modelarstvom. Kad kažem: uzmite geometriju aviona kao osnovu, mislim na glavne dimenzije, odnos površina, težina, profila itd. Izgled, a još više, dizajn, materijali mogu biti bilo koji. Ovdje ima prostora za kreativnost. Osim toga, moguće je poboljšati letne karakteristike modela gore navedenim metodama.
Malo ko je smislio nešto...
"Ne vjerujem..."
(K. Stanislavsky)
Kada pravite izmjene na prototipu, budite pažljivi s aerodinamičkim dizajnom. Ako ga promijenite, izvršite verifikacijske proračune.
Tipičan slučaj. Neki modelar kaže: "Već sam napravio takav avion. Ružno leti. Visi kao ... u rupi." Čudno, avion je poznat. Počinjete da shvatate šta se dešava. Ispostavilo se da je prilikom izmjena prototipa za svoju tehnologiju i materijale promijenio profil krila - samo malo. Nije mi se svidjelo što upravljačka mašina označava avion. Ne zna da je iz datog CLARK YH profila dobio profil blizak EPPLER375, u kojem se pri napadnim uglovima u rasponu od 4 do 25 stepeni centar pritiska kreće u prilično širokim granicama. Da bi model sa krilom ovog profila imao dovoljnu uzdužnu stabilnost, njegov horizontalni rep bi trebao biti mnogo efikasniji. Stabilizirajući učinak horizontalnog repa mogao bi se poboljšati korištenjem simetričnog profila s relativnom debljinom od oko 12%. Sila podizanja koju razvija takav profil je oko 10% veća od one ravnog, koji se koristi za lakšu proizvodnju. Ali modelar nije bio dizajner, on je bio pilot.
Generalno, promjene napravljene na prototipu trebale bi slijediti dobro definirane, jasno formulirane ciljeve – šta promijeniti. Ne možete uopšte poboljšati prototip. Možete poboljšati izgled, ali tada morate biti spremni na činjenicu da će avion postati naporniji, a samim tim i skuplji. Ili obrnuto, podređene promjene jednostavnosti proizvodnje i smanjenju troškova, ali tada će, možda, izgubiti svoju eleganciju, a svi znaju da ružni avioni ne lete dobro. Zamjena materijala ispunjena je ozbiljnim strukturnim promjenama strujnog kruga i, u pravilu, povećanjem težine uređaja. itd. Iskusni modelari su godinama fino podešavali model, poboljšavajući ga postepeno, od uzorka do uzorka, približavajući se optimalnom. A ako uzmete takav model kao prototip i počnete se petljati... Dobra dizajnerska rješenja nikada ne leže na površini. Nemojte misliti da ste pametniji od programera prototipa. Ako vam se čini da se neki čvor može učiniti jednostavnijim i boljim, pokušajte da shvatite zašto je autor to učinio drugačije? Ako ste sigurni da ste u pravu, uradite to na svoj način. Tada ćete, možda, shvatiti o čemu se radi, ali biće kasno.
Savjeti za početnike. Ako odlučite da sami napravite model (naročito ako vam je ovo prvi model), napravite avion od poznatog, dokazanog prototipa, po mogućnosti iz paketa. Ne pokušavajte odmah napraviti značajne promjene na prototipu. Izgradite model kakav jeste. To će vam dati priliku da to osjetite u doslovnom smislu riječi, da shvatite ideju koju je autor unio u model. Sasvim je moguće da će vam tokom procesa izgradnje doći do razmišljanja o modernizaciji, poboljšanju itd. Moj savjet je da se suzdržite od njihove trenutne implementacije, zapišite to i koristite u procesu izgradnje sljedećeg modela, kada uzmete avion koji ste već napravili kao prototip.
Inače, varijacije na temu ovog ili onog prototipa uobičajena su praksa modelara. U pravilu se pravi broj modela sa jednim pretkom uzastopnim promjenama. Često najnoviji model samo na daljinu liči na original. Ponekad se u nizu dobije izvanredna letjelica (ne nužno i posljednja) i ona postaje prototip za avione drugih modelara. Razvoj teme nije potrebno shvatiti doslovno, kao konstrukciju niza aviona istog tipa u nizu (iako se to dešava, na primjer, kod sportista). Obično modelar ima nekoliko tema u razvoju. Može proći više od jedne godine između instanci modela u nizu. Pa ipak, bez obzira koliko iskusan modelar bio, otvaranje nova tema, on pokušava da napravi prvi uzorak, prateći prototip "kao što je" što je moguće strože.
„Ima li ovakva, ali bez krila?
Tražiće..."
(Dijamantska ruka)
Mnogi ambiciozni modelari žele da počnu sa izgradnjom, ako ne tačne replike, onda barem modela koji izgleda kao pravi avion. Šta se može reći o ovome? Zaboga! Ako ne uspije, onda ćete jednostavno izgubiti novac i vrijeme, ali zaista procijeniti svoje snage i steći iskustvo, koje također mnogo vrijedi. Za pravog modelara, neuspjeh (a niko nije siguran od neuspjeha) ga neće obeshrabriti da se bavi svojim omiljenim hobijem. Međutim, konstrukcija modela kopije ima karakteristike koje treba spomenuti.
Jedan od parametara sličnosti modela i njegovog prototipa je jednakost njihovih Reynoldsovih brojeva. Sa dovoljnom tačnošću, ovaj broj je jednak Re=70vh, Gdje v- brzina leta, m/s; h- tetiva krila, mm.
Na primjer, za sportski avion sa tetivom krila od 1500 mm, brzina leta je 100 m/s (360 km/h) Re = 70x100x1500 = 10500000. Za model ovog aviona, napravljen u mjerilu 1:10 , tetiva krila je 150 mm , brzina 10 m/s (36 km/h) dobijamo Reynoldsov broj Re = 70x10x150 = 105000, tj. 100 puta manje. Ova razlika isključuje direktan prenos aerodinamičkih karakteristika sa prototipa na model.
Općenito, uvjerenje da će precizno kopiranje geometrije prototipa visokih performansi osigurati dobre letne performanse modela je opasno uvjerenje. Praksa pokazuje upravo suprotno. Samo u nekoliko slučajeva tačna kopija ispunjava specifične zahtjeve za aerodinamiku modela, posebno za njegovu stabilnost. Stoga, s velikom raznolikošću tipova i dizajna aviona, odabir prototipa za model nije lak zadatak. Zbog toga aviomodelske firme za svoje serijske modele-kopije koriste samo jedan i pol do dva tuceta prototipa. Ne samo da vam se sviđa avion, čiji model želite da napravite. U pravilu, nakon detaljnijeg pregleda, jednostavna kalkulacija iz nomograma pokazuje da će stabilnost modela biti očigledno nedovoljna. sta da radim? Odgovor je očigledan - poboljšati stabilnost modela, na primjer, produžiti trup, promijeniti omjer površine, razviti rep, povećati poprečni V krila itd. Istina, može se ispostaviti da će se nakon izvođenja svih ovih događaja model pokazati malo sličnim svom prototipu.
I na kraju, ovo je moje lično mišljenje, koji avion izabrati? Neka me zovu pećinski rusofil, ali nikad neću napraviti fašistički Fw-190. Štaviše, ima puno divnih ruskih aviona, koji dobro i lijepo lete. Uglavnom postoji neorano polje za modelara. Osim toga, lijepo je izaći na teren sa našim avionima, kada svi okolo lete uvezenim serijskim avionima. Karakteristično je da su naši avioni, na primjer, iz 2. svjetskog rata, savršeno skalirani sa minimalnim izobličenjem, njihov dizajn se često može direktno prenijeti na model. Ali konačni izbor je, naravno, vaš. Gradiš, letiš.
Od autora
Naš kolega Vladimir Vasilkov pružio je autoru veliku pomoć u pisanju poglavlja o osnovama aerodinamike, na čemu mu veliko hvala. U praksi, ovo je naš zajednički rad, gde je doprinos koautora veći od mog.
Nomogram i neki drugi primjeri preuzeti su iz knjige R. Willea "Building Flying Spear Models" trans. s njim. V.N. Palyanov.
Target. Produbite svoje znanje o avijaciji i vazduhoplovna tehnologija, razvijaju i učvršćuju vještine izrade modela.
Metodička preporuka. Kružkovci su već stekli određene vještine proučavajući temu 8, a shematski model aviona (predmet praktičnog rada) je u mnogome sličan modelu jedrilice. On ovu temu preporučljivo je izdvojiti 44 časa, od čega za teorijsku nastavu najviše 4-6 časova.U zavisnosti od stepena pripremljenosti učenika i na osnovu uslova kruga, voditelj može, u određenim granicama, promeniti ukupan broj broj sati, kao i vrijeme za praktičnu i teorijsku nastavu.
Prilikom proučavanja teme potrebno je obraditi sljedeća pitanja: uređaj, namjenu i tipove aviona, izradu radnih crteža šematskog modela aviona, modele proizvodnje i lansiranja.
Na prvoj lekciji treba ukratko govoriti o istoriji stvaranja prvog aviona A.F. Mozhaiskyja i dalji razvoj avionska industrija. Zatim, koristeći ilustracije ili kopiju modela, objasnite strukturu aviona i njegove glavne dijelove. Kada demonstrirate šematski model aviona, navedite sličnosti i razlike između stvarnog aviona i njegovog modela.
U drugoj lekciji govore o vrstama i namjeni aviona. Zatim voditelj objašnjava uslov za nastanak podizne sile krila aviona i na konkretnim primjerima upoznaje članove kruga sa elementima proračuna, izborom shema i osnovnim geometrijskim podacima modela. Poželjno je objašnjenje popratiti demonstracijom gotovih modela. U zaključku, oni prave skice budućih modela. U osnovi, svi modeli bi se trebali međusobno razlikovati po obliku, veličini itd. S obzirom na iskustvo koje su članovi kruga stekli u crtanju skica šematskog modela jedrilice, mora im se dati veća samostalnost. Dakle, radni crteži se mogu dopustiti da se rade kod kuće. Međutim, preporučuje se rastavljanje skica i crteža u krug.
U trećoj lekciji, nakon pripreme šina, počinju izrađivati modele.
Preporučljivo je provoditi naredne nastave prema sljedećoj shemi: 10-15 minuta - prezentacija teoretskog materijala, zatim ga popravljanje praktičnim radom i na kraju 10-15 minuta - sumiranje.
Preporučljivo je organizovati ekskurziju u muzej vazduhoplovstva, na aerodrom, kako bi se deca u naturi upoznala sa avionom.
Nastava na temu se završava lansiranjem proizvedenih modela i održavanjem takmičenja.
U teorijskom dijelu časa treba izvesti sljedeće. U vazduhoplovnoj tehnologiji postoje tri principa za stvaranje uzgona: aerostatski, aerodinamički i mlazni.
Prema aerostatskom principu dizajnirani su uređaji lakši od zraka - Baloni, baloni, vazdušni brodovi. Sila podizanja u njima nastaje zbog punjenja ljuske plinom lakšim od zraka.
Aerodinamički princip nastanka uzgona moguć je samo kada se krilo kreće u zraku (teže od zračnih uređaja - jedrilica, aviona, helikoptera).
Na visinama većim od 25 km iu bezzračnom prostoru mogu letjeti samo vozila u kojima se sila dizanja formira po reaktivnom principu - zbog oslobađanja gasova koji izlaze. Uzorci takvih aviona- rakete i svemirski brodovi. Mlazne avione ne treba klasifikovati kao takve: na njih su ugrađeni mlazni motori, ali silu dizanja stvara krilo.
Najčešći avion teži od vazduha je avion.
Postoje vojni i civilni avioni koji se razlikuju ne samo po obliku, veličini, težini, već i po namjeni.
Vojni avioni uključuju lovce, bombardere, presretače, nosače projektila itd.
Lovci su dizajnirani za uništavanje neprijateljskih aviona u zraku, imaju veliku brzinu i manevarsku sposobnost. Bombarderi - avioni koji bacaju bombe na neprijateljske trupe, njihova utvrđenja, aerodrome, vojno-industrijska preduzeća iza neprijateljskih linija. Ako su lovci jednosjeda, tada se posada bombardera sastoji od 6-8 ljudi. Transportno-komunikacijski avioni se takođe koriste u vojnom vazduhoplovstvu.
Tokom Velikog Otadžbinski rat jurišnici su služili za uništavanje neprijateljske ljudstva i opreme iz vazduha. Najbolji jurišni avion perioda Velikog domovinskog rata bio je konstruktor Il-2 S. V. Ilyushin.
Vazduhoplovstvo civilnog vazduhoplovstva je putničko, teretno, specijalne namene, ambulantno, sportsko.
Pored podjele na civilno i vojno, razlikuju se kopneno i pomorsko zrakoplovstvo (hidroavijacija). Hidroavioni za polijetanje i slijetanje na vodu opremljeni su plovcima ili trupom u obliku čamca.
Svi avioni bi trebali biti moderniji kako bi se smanjio otpor i eventualno lakši, tako da avion može preuzeti više korisnog tereta. Lakoća rada i održavanja, proizvodnost, odnosno brza i relativno jeftina proizvodnja, lakoća popravke su također najvažniji zahtjevi za projektovanje aviona.
Najvažniji dio aviona je krilo, koje stvara uzgon. Krila različitih aviona razlikuju se po veličini, obliku, položaju u odnosu na trup, profilu (ovo je naziv presječnog oblika krila u ravnini okomitoj na raspon). Krilo se namotava direktno na trup ili središnji dio povezan s njim.
Prema obliku profila krila su konveksno-konkavna, plano-konveksna, simetrična, bikonveksna, asimetrična, S-oblika.
Profili debljine su tanki, srednji i debeli.
Relativna debljina profila određena je formulom
Gdje je - relativna debljina profila, %; c - debljina profila; b - dužina tetive krila.
Ako je manji od 8%, profil se naziva tanak, = 8 - 13% - srednji, > 13% - debeo.
Krilo letećeg aviona pere nadolazeći tok vazduha. Prilikom strujanja oko gornje konveksne površine, brzina protoka se povećava i ovdje se formira područje niskog tlaka. Ispod krila, čestice zraka, naprotiv, usporavaju i pritisak raste. Ova razlika pritiska stvara uzgonu Y (slika 22), koja je uvijek usmjerena okomito na nadolazeći tok.
Ispred prednje ivice formira se zona povećanog pritiska, a iza zadnje ivice, gde nastaje mali vrtlog. Ova razlika tlaka, zajedno sa silom površinskog trenja zraka o krilo, uzrokuje silu otpora X, koja se poklapa sa smjerom brzine i suprotna je smjeru leta. Rezultanta R sile uzgona Y i sile otpora X naziva se ukupna aerodinamička sila krila. Avion sa jednim krilom naziva se monoplan, a sa dva krila koja se nalaze jedno iznad drugog, dvokrilac (na primer, An-2).
Dizajn krila zavisi od namene aviona, stepena i prirode opterećenja u letu.
Najjednostavnija krila su ravna, prekrivena platnom. Farma - pogonski dio krila, sastoji se od krakova povezanih rebrima i stezaljkama. Takva su krila napravljena za avione sa brzinama do 300 km/h: trening, sport i specijalne primjene.
Krila dolaze u različitim oblicima (trapezoidna, zamašena, itd.). Za složenija krila, glavni element snage je kruta i izdržljiva koža. Koža krila je ojačana iznutra uzdužnim elementima - vezicama i poprečnim - rebrima. Takva koža se zove radna.
krilca- to su mala kormila na krilnim konzolama, koja istovremeno odstupaju u različitim smjerovima (jedno gore, drugo dolje); služe za stvaranje rolata.
Flaps slični eleronima, ali odstupaju samo za 15-60°; u ovom slučaju se mijenja zakrivljenost profila krila, što uzrokuje povećanje uzgona.
Zakrilci su još jednostavnije sredstvo za povećanje podizanja krila; nalaze se ispod krila, duž zadnje ivice i odstupaju prema dolje.
Na nekim avionima, za kratkotrajno povećanje otpora, koriste se vazdušne kočnice u vidu spojlera na gornjem delu krila, kao i zakrilaca u zadnjem delu trupa. Služe za smanjenje brzine slijetanja i kilometraže nakon slijetanja.
Trup- telo vazduhoplova, u koje su smešteni ljudi, instrumenti, teret. Na njega su pričvršćeni krilo, perje, motor i stajni trap. Obično trup ima glatki aerodinamičan oblik.
Perje uključuje stabilizator, dizalo, kobilicu, kormilo.
Stabilizator- mala površina, često fiksirana, koja obezbeđuje uzdužnu stabilnost aviona. Ako se, pod utjecajem bilo kojeg razloga, letjelica okrene oko poprečne ose, sila pritiska nadolazećeg toka na stabilizator će ga vratiti u prethodni položaj. Ravnoteža oko poprečne ose će se uspostaviti. Ako pilot treba sam okrenuti avion oko iste ose, on koristi dizalo, postavljeno na šarke na stabilizatoru. Pilot upravlja dizalom pomicanjem upravljačke palice ili jarma spojenog na kormilo kablovima ili šipkama.
Kobilica- vertikalna fiksirana površina koja djeluje kao stabilizator samo u odnosu na vertikalnu osu, odnosno osigurava stabilnost smjera zrakoplova.
Pritiskom na nožne pedale u kokpitu, pilot djeluje na kormilo, koje je zglobno pričvršćeno za kobilicu. Kada se desna pedala kreće naprijed (lijeva pedala se kreće u suprotnom smjeru), nos aviona se okreće udesno, kada se pritisne lijeva pedala, okreće se ulijevo.
S povećanjem brzina i povećanjem mase zrakoplova, pojavljuju se poteškoće u kontroli: da bi skrenuo kormila, pilot mora primijeniti više sile na upravljačku palicu. Da bi se to smanjilo, trimeri su pričvršćeni na krilce, elevatore i kormila - male površine koje odstupaju u pravom smjeru rotacijom posebnog upravljača, bez obzira na položaje kormila.
Postoje i drugi načini da olakšate letenje. Na teškim i brzim zrakoplovima koriste se posebni uređaji koji umnožavaju sile koje pilot primjenjuje na upravljačku palicu - pojačivači ili hidraulički pojačivači. Rade na principu hidraulične prese.
Šasija Služi za pomeranje aviona po zemlji, trčanja prilikom polijetanja i trčanja nakon sletanja. Na modernim avionima, najčešći stajni trap tricikla sa nosnim točkom. Dva glavna podupirača nalaze se ispod krila, iza CG aviona, treći je u prednjem dijelu trupa. Takav stajni trap osigurava dobru stabilnost aviona tokom poletanja i vožnje, te omogućava snažno kočenje.
Neki avioni koriste stajni trap tricikla sa repnim točkom. Glavni podupirači su postavljeni na blatobran ispred CG. Postoje šasije tipa bicikla kada su nosači sa točkovima postavljeni jedan za drugim, kao kod bicikla na dva točka. Da bi se smanjio otpor zraka, šasija je napravljena na uvlačenje. Na šasiji hidroaviona umjesto kotača ugrađeni su plovci.
Zrakoplovu je potreban potisak naprijed za let. Silu potiska stvara propeler postavljen na radilicu motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Motor aviona je "srce" aviona. Ovi motori rade na isti način kao motori automobila, samo što su mnogo snažniji.
Kada se okrene, propeler se zašrafi u vazduh i povuče avion zajedno sa sobom. Mogućnosti upotrebe motora sa unutrašnjim sagorevanjem su ograničene - oni su u stanju da generišu potisak do brzina leta od 700-800 km / h. Stoga se mlazni motori ugrađuju na letjelice velike brzine. Najjednostavniji mlazni motor je raketa u prahu, u kojoj se gasovi stvaraju pri sagorevanju goriva, sa velika brzina bačen nazad. Sila trzanja koja se pojavljuje u ovom slučaju je vučna sila.
Trenutno su turbomlazni motori u širokoj upotrebi u avionima, koji rade na istom principu kao i rakete sa prahom, samo što umesto baruta u komori za sagorevanje neprekidno gori mešavina pare kerozina i vazduha. Da bi se povećala sila potiska mlaznog motora, potrebno je povećati brzinu izbacivanja plinova iz komore za izgaranje. Da bi se to postiglo, zrak se prije nego što uđe u komoru za sagorijevanje komprimira u kompresoru, na istoj osovini s kojom se nalazi plinska turbina. Kompresor dovodi vazduh u komoru za sagorevanje istovremeno sa ulaznim gorivom. Dobivena smjesa neprekidno gori, zrak se zagrijava do visoke temperature, a tlak raste. Izlazeći iz komore za sagorijevanje velikom brzinom, plinovi stvaraju potisak i istovremeno pokreću turbinu i kompresor. Ako stavite drugi propeler na osovinu, dobijate turboelisni motor.
Turboelisni motori se koriste na avionima An-12, An-24, Il-18. Avioni Tu-154, Jak-40, Jak-42, Il-62, Il-86 opremljeni su turbomlaznim motorima.
Šematski model aviona. Ovo je leteći model koji shematski reproducira avion. Ima šinski trup, krilo, perje i propelersku grupu (elisa i gumeni motor). Poput modela jedrilice, krilo stvara uzgon, koji se javlja samo kada se kreće u zraku.
Neophodnu vučnu silu za kretanje modela stvara propeler koji se okreće neupletenom gumom. Trajanje njegovog rada za shematske modele je oko 1 min.
Vučna sila je promjenjiva vrijednost. U prvom trenutku je super, do kraja rada opada. U zavisnosti od potiska propelera, mijenja se i brzina leta modela.
Na shematski model (za vrijeme rada motora), kao i na avion u letu (slika 23) djeluju četiri sile: gravitacija G, podizanje Y, potisak P i otpor X. Podižu se suprotstavlja gravitacija, koja vuče model prema dolje. ; sila otpora zraka suprotstavlja vučnu silu koja tjera model naprijed. Prilikom projektovanja modela, ove sile moraju biti ispravno izračunate. Potrebno je smanjiti vučnu silu i masu modela povećanjem potiska i podizanja krila. Možete povećati silu dizanja primjenom konkavnijeg profila i odabirom najpovoljnijeg napadnog ugla.
Važna karakteristika svakog aviona težeg od vazduha (i aviona i modela) je aerodinamički kvalitet - K. On je jednak omjeru uzgona i sile otpora: K = Y / X. Odnos uzgona i otpora pokazuje koliko je puta sila podizanja krila veća od sile otpora modela.
Vučna sila se povećava smanjenjem mase modela i povećanjem snage gumenog motora. Da bi se smanjila težina modela, koriste se lagani i izdržljivi materijali. Precizna izrada i visokokvalitetna površinska obrada modela mogu smanjiti vučnu silu.
Glavne veličine u proračunu šematskog modela aviona su raspon l i izduženje λ krila (sl. 24).
Rice. 24. Odnos dimenzija šematskog modela aviona: S prema - površina krila; b - dužina tetive krila; l st - domet stabilizatora; S članak - područje stabilizatora; D in - prečnik vijka; S do - područje kobilice
Prilikom izrade glavnih dijelova modela poželjno je održavati sljedeće masene omjere: trup - 34% mase modela, krilo - 20%, propeler - ne više od 20%, gumeni motor - 20%, perje - 6 %. Lako je izračunati masu modela uz minimalnu specifičnu nosivost nosive površine (5 g / dm 2).
Preporučujemo izradu modela u sljedećem redoslijedu: odabir šeme, raspona krila i glavnih dimenzija, proračun površina krila, stabilizatora, kobilice, određivanje mase prema minimalnoj specifičnoj nosivosti, proračun propelera, izrada radnog crtanje.
Raspon krila shematskog modela bira se od 700 do 850 mm.
Izračunajmo šematski model aviona sa rasponom krila od 800 mm. Pretpostavlja se da je omjer širine i visine krila λ = l/b za takve modele 5-8. Za naš slučaj uzmite 7. Tada je dužina tetive krila b = l/λ = (800/7) mm = 114 mm. Zaokružite vrijednost na 0 mm. Biramo pravougaoni oblik krila u planu sa zaobljenim krajevima. Tada je površina krila S kp = l × b = (800 × 110) mm 2 = 88000 mm 2 = 8,8 dm 2. Uzimajući u obzir zaokruživanja, površina će biti oko 8,7 dm 2.
S st \u003d 1/3 S kp = 2,9 dm 2. Zamah stabilizatora, uzimajući u obzir λ st = 3-3,5, uzima se jednakim 290 mm, a širina je jednaka 100 mm. Područje kobilice S k \u003d 1/3 S st ≈ 1 dm 2.
Uzmimo prečnik vijka 250 mm. Najveća širina oštrice je 10% od prečnika - 25 mm, a visina radnog komada za propeler je oko 8% -20 mm.
Uzimamo dužinu šine i trupa jednaku rasponu krila - 800 mm. Ostaje dovršiti skicu i radni crtež. U procesu rada na njima, svaki član kruga može napraviti promjene u parametrima modela, ali one ne bi smjele prelaziti 5-10%.
Preporučljivo je napraviti šematski model aviona (slika 25) ovim redoslijedom. Trup je izrađen od ravnozrnih borovih ili lipovih letvica bez čvorova i ogrebotina, dužine 800 mm, presjeka 12 X 10 mm, prema repnom dijelu presjek se može smanjiti na 8X6 mm.
Rice. 25. Radni crtež (a) i postupak izrade šematskog modela aviona (b): 1 - lijepljenje "na brkove"; 2 - rebra za lijepljenje; 3 - nosač stabilizatora; 4 - proizvodnja vijaka; 5 - izrada gumenog motora
Poprečni presjek prednje i stražnje ivice stabilizatora je 4 X 3 mm, zaobljenja su savijena od bambusove letvice presjeka 3 X 2 mm, spojeni su na rubove ljepilom, spojevi su omotani nitima . Krutost je povećana za tri rebra presjeka 2X2 mm. Prema crtežu, sredina stabilizatora je označena i fiksirana na repnom dijelu trupa, nakon izrezivanja malih udubljenja u njemu ispod rubova stabilizatora.
Kobilica je savijena od bambusove letvice i umetnuta u rupu na trupu, izbušenu malo bliže prednjoj ivici stabilizatora.
Na prednji dio trupa odozdo je zalijepljena šipka 25 X 20 X 10 mm i omotana nitima. Ovo će biti ležaj; u njemu je izbušena rupa promjera 1,5 mm za osovinu vijka.
Za rubove krila uzmite borove letvice presjeka 5 X 4 mm i savijte ih u sredini pod uglom od 10 °. Zaobljenja od bambusa se pričvršćuju na ivice na isti način kao i na stabilizatoru. Rebra su izrađena od borovih letvica presjeka 3X2 mm; njihovi krajevi su naoštreni "lopatom" i umetnuti ljepilom u ubode rubova. Vepar za pričvršćivanje krila na trup je izrezan iz lipovog bloka. Treba imati na umu da prednja ivica treba biti 8-10 mm viša od stražnje. Vežite vepra za krilo koncem.
Propeler je najsloženiji dio šematskog modela aviona. Izrađuje se od šipke lipe, johe ili jasike veličine 250 X 25 X 20 mm. Na širokom rubu šipke nacrtane su dvije međusobno okomite aksijalne linije, u sredini je izbušena rupa promjera 1 mm. Nanesite predložak od šperploče ili celuloida odozgo, poravnavajući središnje linije i ocrtavajući jednu oštricu, zatim zarotirajte šablon za 180 ° oko ose i primijenite konture druge oštrice. Oštrim nožem odrežite višak šipke i obradite površinu turpijom. Na jednu od bočnih strana nanosi se predložak za pogled sa strane, ocrtava se olovkom i višak dijela se odsiječe. Nadalje, vijak se obrađuje s gornje desne ivice svake oštrice. Gornja površina oštrica treba da bude blago konveksna, a donja ravna ili blago konkavna. Konkavnost se dobija struganjem drveta komadom stakla ili polukružnom turpijom. Očistite oštrice brusnim papirom dok centrirate propeler. Da biste to učinili, stavite ga na tanku žicu i zarotirajte. Ako je masa lopatica balansiranog propelera ista, on će se zaustaviti u horizontalnom položaju. Ako se to ne dogodi, potrebno je obraditi silaznu oštricu turpijom ili je očistiti brusnim papirom i ponovo provjeriti centriranje vijka, postižući ravnotežu. Gotovi vijak je prekriven sa 2-3 sloja nitro-laka. Osovina od čelične žice promjera 1,5 mm pričvršćena je u glavčinu vijka, na nju se stavljaju dvije podloške i ubacuju se u ležaj. Slobodni kraj osovine je savijen u obliku kuke za pričvršćivanje gumenog motora. Druga kuka za gumeni motor pričvršćena je za stražnji trup na udaljenosti od 600 mm od ležaja.
Pokrivaju model aviona na isti način kao i model jedrilice - maramicom ili liskun papirom. Krilo se montira samo odozgo u dva koraka: prvo jedna polovina (konzola), zatim druga.
Stabilizator je zalijepljen samo odozgo, a kobilica sa obje strane. Papir koji strši izvan rubova se struže brusnim papirom ili seče oštrim nožem.
Gumeni motor dužine 600 mm izrađuje se od gumene trake poprečnog presjeka 2 X 1 mm na sljedeći način: dva eksera se zabijaju u dasku na udaljenosti jednakoj dužini gumenog motora; gumeni konac težine 30 g omotan je oko noktiju, slobodni krajevi su vezani; na mjestima pričvršćivanja motor je vezan tankom gumenom trakom.
Gotovi gumeni motor se pere toplom vodom sa sapunom, suši dalje od izvora topline, podmazuje ricinusovim uljem i pakuje nekoliko dana u tamnu staklenu teglu. Neposredno prije upotrebe, gumeni motor se mora oprati i osušiti.
Da biste odredili maksimalni broj okretaja motora, jedan od njih treba uvijati dok se ne slomi. Poznavajući mogućnosti gumenih motora određene dužine, moguće ih je dinamički oblikovati. Jedna od najjednostavnijih metoda oblikovanja je uzastopno uvijanje i odmotavanje gumenog motora: prvo se motor uvija za 20% dozvoljenog broja okreta, zatim se dodaje još 10-15%, a oblikovanje se završava uvijanjem za 80 -85% od maksimalnog broja okreta. Nakon toga, gumeni motor se ponovo ispere toplom vodom sa sapunom, osuši, podmaže ricinusovim uljem i pakuje u plastičnu vrećicu ili staklenu teglu. Nakon što preživi jednu do dvije sedmice, gumeni motor se može koristiti na takmičenju.
prilagođavanje modela sprovedeno na sledeći način. Prvo provjeravaju da li ima izobličenja u pogledu na model odozgo i sprijeda. Pomicanjem krila duž šine, težište modela sa gumenim motorom se postavlja na udaljenosti od 1/3 dužine tetive krila od prednje ivice.
Nakon što je postignuto ispravno poravnanje, model se prilagođava planiranju, odnosno bez rada propelera, kao i šematski model okvira aviona. Držeći model jednom rukom za trup, lagano naginjući nos prema dolje, pustite ga glatkim pokretom. Ako model aviona "podiže nos", krilo se pomera na stabilizator. Kod strmog spuštanja - zarona modela - krilo se pomiče naprijed. Dobro prilagođen model treba da leti 8-12 m.
Teža faza je prilagođavanje leta motora. Okrenuvši gumeni motor za 50-60 okretaja, desnom rukom uzimaju model za trup, a lijevom drže vijak. Laganim pritiskom spustite model vodoravno. Ponovite pokretanje modela nekoliko puta, postupno povećavajući broj okretaja motora.
Složenost regulacije modela aviona leži u činjenici da se tokom leta motora (sa propelerom koji se okreće) dolazi do novih odstupanja u odnosu na klizeći let. Ispod su glavni.
Model koji klizi u pravoj liniji kruži u pogonskom letu, težeći okretanju ulijevo (rotacija propelera udesno u smjeru leta). To je uzrokovano utjecajem sile reakcije od rotacije vijka, ovisno o njegovoj brzini i promjeru. Aviomodeliri ispravljaju ovaj nedostatak pomicanjem (odstupanjem) osovine propelera udesno. Model može letjeti u krugovima sa spuštanjem iz drugih razloga: zbog asimetrične raspodjele masa, različite zakrivljenosti profila rebra u obje polovine krila itd.
Ponekad s malim zaokretom gumenog motora model dobro leti, ali s velikim ne dobija na visini. Razlog je slab šinski trup: jako uvrnut motor ga savija. U tom slučaju preporučuje se da na vrh stavite strije ili zamijenite šinu jačom.
U slučaju da se model trese u letu motora (i što je gumeni motor više uvrnut, to je jači), utječe neravnoteža lopatica propelera ili pogrešno savijanje kuke propelera.
Ako nakon pokretanja model brzo dobije visinu i pokuša napraviti petlju, potrebno je povećati kut nagiba osovine (ose) vijka prema dolje. A ako model polako dobiva na visini - smanjite kut nagiba osovine propelera.
Let motora je bolje regulisati pomeranjem osovine (ose) propelera, a let jedrilice pomeranjem krila duž trupa (promjenom centriranja), promjenom napadnog ugla krila.
Šematski model aviona P. Pavlova(sl. 26) je mnogo komplikovanije nego što je gore opisano; s njim se možete uspješno takmičiti.
Šinski trup 2 je zalijepljen iz dvije polovice koje su iznutra lagane. U prednjem dijelu šine pričvršćen je ležaj sa ojačanom metalnom pločom. Otvor za osovinu vijka je pomaknut prema dolje za 3°.
Stabilizator 5 je izrađen od bambusovih letvica različitih presjeka, profil rebara je konkavan. Stabilizator je pričvršćen za repni dio trupa navojima i ljepilom.
Kobilica 4 je od bambusa, postavljena je na šinu malo ispred stabilizatora. Podesite smjer leta naginjanjem kobilice.
Prednja i zadnja ivica krila su izrađene od bambusovih letvica presjeka 4 x 3 mm u sredini i 3 x 2 mm na krajevima. Završeci od bambusovih letvica presjeka 2,0 X 1,5 mm savijeni su na špiritu. Mjesta njihovog spajanja s rubovima odrezana su "na brkove", premazana ljepilom i omotana nitima. Presjek šina za rebra je 2,0 X 1,5 mm, njihov maksimalni ugib je 10 mm. Umetnite rebra sa ljepilom u ubode na rubovima. Prase 8 krila je izrađeno od šipke od lipe dimenzija 170 X 15 X 8 mm.
Propeler 1 sklopivi, lopatice od lipe. Nakon proizvodnje se prepolovi i oštrice se pričvršćuju na glavčinu. Za zglobne spojeve koristi se lim debljine 0,5 mm. Vijčana osovina od OBC žice prečnika 1,5 mm; čepna opruga, koja pričvršćuje vijak u određenom položaju, izrađena od žice prečnika 0,5 mm, broj okreta je 5.
Motor se sastoji od 30 gumenih niti presjeka 1 X 1 mm.
Model je zalijepljen maramicom.
Kod modela ovog tipa takmičenja se održavaju za vrijeme trajanja leta. Broj letova određen je pravilnikom o takmičenju (obično ne više od pet). Vrijeme leta u jednoj turi nije duže od 2 minute. Početni model - rukama. Vrijeme leta se bilježi od trenutka puštanja modela iz ruku do slijetanja ili trenutka kada model nestane iz vidokruga.
