«Ризер» с русским акцентом

16 января 2017 - Администратор

Окончание. Начало в №9.

Следующим этапом стало оперение. Оно, как и крыло, собиралось на стапелях. Рейки по толщине завышались до 5 мм, чтобы после зачистки получилась заданная величина 4,8 мм. Изменения против прототипа: прямые промежуточные «нервюры» сделаны из таких же реек, как и раскосы, а также применен разъемный, а не глухой монтаж на фюзеляже. Последнее было вызвано тем, что еще при сборке отдельных элементов оперения они показались переослабленными. Съемный вариант должен был обеспечить удобство ремонта. Впоследствии это оказалось полностью оправданным, так как даже при идеальных посадках не всегда спасал даже развитый фальшкиль под фюзеляжем. Стабилизатор с килем соединен намертво, причем стык усилен сквозной проволокой-штырем в передней части и трубчатым грибком с резьбой М2 – в задней.

Как упоминалось, наибольшие изменения претерпел фюзеляж. Гонка за снижением веса привела не только к отказу от фанерных дублирующих панелей бортов, но и к ферменной схеме хвостовой части. Вся зона перед крылом решена (как наиболее нагруженная при любых посадках) в виде жесткого неразъемного кессона с бальзовыми бортами (подкрепленными от растрескивания шпангоутами и сосновыми раскосами) и обшивками верха и низа из миллиметровой фанеры. Сборка – на эпоксидной смоле, также со значительными «галтелями». Для улучшения внешнего вида установлен в общем-то больше ни для чего не нужный фонарь (из отрезка пластиковой банки из-под шампуня – о таком приеме писалось в одном из старых номеров Моделист Конструктор). По углам силовой части фюзеляжа проведены сосновые рейки-стрингеры, переходящие в хвостовой части в «ниточки» сечением 2x2,5 мм. Вообще задняя часть даже после скрупулезных расчетных проверок на прочность казалась более чем сомнительной. Однако было решено для чистоты эксперимента воспроизвести именно такой облегченный вариант, чтобы потом при необходимости его усилить. Надо отметить, что верхняя и нижняя обшивки хвостовой части – чисто декоративные, так как выполнены из легчайшей бальзы (плотность не более 0,8 г/см3) при толщине до 1,5 мм. Установлены они не из соображений прочности, а для облегчения обтяжки лавсановой пленкой в зоне форкиля и нижнего фальшкиля. Аппаратура ставится в следующей последовательности: в «шахту» носовой части вставляется блок аккумуляторов, затем вводится завернутый в поролон приемник и лишь затем монтируются рулевые машинки. С рулями их соединяют тяги из алюминиевой жесткой проволоки 2 мм, проходящие через специфичные направляющие – отрезки соломин подходящего размера длиной примерно по 10 мм. Сверху соломины ошкурены, обмотаны тонкими нитками и заклеены в шпангоутных деталях с шагом по длине фюзеляжа не более 130-140 мм. Тяги абсолютно прямые, имеют изгибы лишь на законцовках и в местах выхода из фюзеляжа. Необычный выбор материала для направляющих оправдан тем, что по шероховатой поверхности алюминиевых электродов (а именно из них и сделаны тяги) внутренний слой соломенной трубки скользит практически без сопротивления. В результате достигается идеальный эффект – при отсоединенных рулевых машинках и незажатых шарнирах подвески рули даже под действием своего более чем незначительного веса легко опускаются (люфтов в сочленениях практически нет!). Так, и только так должно быть на любой модели, независимо от ее «весовой категории» и максимального тягового усилия машинок. Несоблюдение данного условия ведет к неточному возвращению рулей в нейтраль, особенно после небольших отклонений. Об этом, к сожалению, забывает большинство не только начинающих «радистов», но и маститых спортсменов. Между прочим, даже столь популярные фирменные «боудены» изначально не способны обеспечить легкий ход! При размышлениях на эту тему постарайтесь учесть, что большинство типов аппаратур при малых ходах машинок развивают также малые усилия ввиду незначительного рассогласования управляюще-согласующих сигналов. Тогда станет ясно, что вопросы потребных усилий имеют под собою иную, чем принято судить, почву.

Те, кому это больше понравится, могут для удобства собирать фюзеляж на стапелях из двух частей, стыкуемых под задней кромкой крыла лишь при финишном монтаже. Хвостовая ферма при всей ее внешней замысловатости на деле очень технологична. Дело в том, что в отличие от принятых методик распорочно-раскосные элементы здесь не вгоняются между стрингерами, а клеятся внакладку. Так удается избежать трудоемкой подгонки деталей (припуски сошкуриваются после снятия бортовых ферм со стапеля) и добиться хорошего внешнего вида готового изделия: теперь через пленочную обшивку не проступает частый набор. Для того чтобы избавиться и от вида «сетки» на просвет, ферма с бортов обтянута тонкой писчей бумагой, какая идет на вторые экземпляры при машинописи. «Грязно-бежевый» ее оттенок близок к цвету бальзы. Бумага приклеена по контуру на клее БФ-2 и для натяжения легко проэмаличена. После полной обтяжки фюзеляжа коричнево-вишневым лавсаном создается впечатление монолитной цельнодеревянной конструкции.

Готовый отделанный фюзеляж имеет массу всего 115 г. В итоге весовая сводка выглядит следующим образом: крыло – 130 г, фюзеляж – 115 г, хвостовое оперение со всеми узлами крепления и управления – 28 г, всего 273 г! Таким образом, можно считать, что в нашем случае дух противоречия сыграл позитивную роль и собственные конструкторские амбиции полностью удовлетворены. Ведь удалось облегчить фирменный прототип в два раза! Теперь дело было за решающими экспериментами и проверками на прочность в реальных полевых условиях.

Сразу же отметим, что на испытаниях модель намеренно не щадили, и досталось ей немало. Крыло, как и ожидалось, выдержало все летные и посадочные нагрузки. Но все же после одной жесткой «штопорной» посадки пришлось ремонтировать заднюю кромку в одном месте вблизи фюзеляжа. Как выяснилось во время ремонта, виной тому был дефект древесины. Поэтому при малейших сомнениях в ее качестве для полной гарантии и «бесперебойной» надежной эксплуатации подобного легчайшего крыла можно рекомендовать усилить кромку по ее переднему торцу подклейкой соснового стрингера размахом порядка 400 мм.

 

Новая конструкция фюзеляжа планера

Новая конструкция фюзеляжа планера:

1 – верхняя обшивка (фанера, 1 мм), 2 – рейка для монтажа фонаря (липа, 1,5x2 мм), 3 – поперечина (сосна, 2x3 мм), 4 – нижняя обшивка (фанера, 1 мм), 5 – накладка для монтажа буксировочного штыря-крючка (фанера, 2 мм), 6 – стрингер силовой части (легкая сосна, 4x5 мм), 7 – брусок для монтажа подмашинной платы (бальза, 7x7 мм), 8 – штырь под резиновое кольцо крепления крыла (алюминиевая вязальная спица 2,5 мм), 9 – фальшобшивки хвостовой балки (легкая бальза, 1,5 мм), 10 – элементы раскосного набора ферменной балки (бальза, 2x3 мм), 11 – щель между пленочной обшивкой балки и раскосным набором шириной 2 мм, 12 – стрингер балки (сосна, 2x2,5 мм), 13 – ложемент (фанера, 1 мм), 14 – усиление передней кромки стабилизатора (бальза, 4,8 мм), 15 – передняя кромка, соединяемая «на ус», 16 – окантовка края руля (липа, 1 мм), 17 – усиление задней кромки стабилизатора (бальза, 4,8x6,4 мм), 18 – отверстие под длинный винт М2, 19 – отверстие под наклонный штырь 2 мм, 20 – упорная накладка фюзеляжа (липа, 2 мм), 21 – дополнительный глухой шпангоут (бальза, 1,5 мм), 22 – задний шпангоут (фанера, 2 мм), 23 – промежуточный шпангоут (фанера, 2 мм), 24 – силовой шпангоут (двухслойный переклей из фанеры 1,5 мм), 25 – упорный шпангоут ограничения отсека аппаратуры (фанера, 1,5 мм), 26 – передний шпангоут (фанера, 2 мм), 27 – носовая бобышка (бальза), 28 – борт (бальза, 2 мм), 29 – фонарь, 30 – раскос (сосна, 2x3 мм), 31 – зализ на крыле (бальза), 32 – форкиль (бальза), 33 – сквозной штырь (алюминиевая проволока 2 мм; перед заклейкой в киле и стабилизаторе обезжирить и обмотать нитками), 34 – хвостовая бобышка (липа), 35 – длинный винт М2, 36 – удлиненный дюралюминиевый трубчатый грибок М2 (клеить, как и штырь 33), 37 – обшивка борта хвоста (бальза, 2 мм), 38 – фальшкиль (бальза, 3 мм, окантовка – сосна, 1,5x3 мм, задняя силовая кромка – сосна, 3x3 мм), 39 – нижняя накладка ложемента (фанера 1 мм, по контуру повторяет подстабилизаторные плечи ложемента), 40 – буксировочный крюк (проволока ОВС 2,5 мм с резьбой М 2,5), 41 – посадочная лыжа (бальза, окантованная сосновой рейкой)

 

Фюзеляж, несущий аппаратуру типового необлегченного класса (масса «борта» с двумя рулевыми машинками около 300 г), требовал лишь бережного обращения в зоне мягкой обшивки хвостовой балки. К этому нужно просто привыкнуть, ведь солидный внешний вид иногда сбивал с толку не только незнакомых, но поначалу и самого изготовителя модели. Все – подчеркиваем, все без исключения – летно-посадочные нагрузки фюзеляж выдержал вообще без единой поломки. Но один незапланированный уникальный «эксперимент» окончательно убедил в сверхнадежности переработанной конструкции. А дело было так. Новая, в общем-то весьма удачная схема крепления крыла, хорошо защищающая модель в экстремальных ситуациях и четко фиксирующая крыло относительно фюзеляжа, однажды все же подвела. Скорее всего это было вызвано лопнувшим резиновым кольцом (использовались обрезки велокамер), имеющим либо надрез, либо трещины от старения. В результате сразу же после катапультного схода с леера (длиной около 100 м) крыло отделилось от модели и начало медленно спускаться, вращаясь примерно вокруг лонжерона. А фюзеляж принял четко вертикальное положение и со свистом пошел к земле. Зрелище было действительно уникальное: иглообразное сверхобтекаемое тело длиной около метра с эффектным оперением – на пикировании с высоты 100 м! Попробуйте сами спрогнозировать результат подобной «посадки» даже для высокопрочной стандартной конструкции. В нашем же случае оказалось (хотя в это и трудно поверить), что... требуется лишь стереть грязь, вновь пристегнуть крыло – и можно спокойно продолжать полеты. Это-то после того, как фюзеляж, весящий вместе с аппаратурой 400 г, вошел в землю более чем на 200 мм! Подробный анализ результатов «эксперимента» дал однозначный вывод: грамотное решение жесткого кессонного носа в комплексе с достаточно прочным, но очень легким хвостом дает «неистребимый» вариант. При любых ударных нагрузках уровень прочности намного выше уровня инерционных нагрузок. Таким образом, подобный фюзеляж может быть разрушен только при вертикальном падении на хвост. А это слишком маловероятно.

Хвостовое же оперение, увы, оказалось наиболее ущербным узлом. За два года эксплуатации модели поочередно и неоднократно ремонтировались все кромки киля и стабилизатора, несмотря на дополнительные вставки в каркас последнего (они показаны на рисунках фюзеляжа) и усиления корневой части киля металлическими элементами крепления. Вывод один: необходимо вообще пересмотреть прототипную силовую схему оперения, хотя бы при сохранении исходной массы.

На взлете новый «Ризер» ведет себя устойчиво, легко забуксировывается практически в зенит. Надо отметить, что, несмотря на облегченную конструкцию, крыло при запуске выдерживает любые натяжения леера, доходящие до разрывных при диаметре нейлоновой лески 0,6 мм.

Сверхмалая нагрузка на несущие поверхности, находящаяся в пределах 13 г/дм2 (расчет только по площади крыла), позволила добиться небольшой скорости полета при парении. Однако общее аэродинамическое качество модели нельзя признать выдающимся. С леера длиной 150 м новый «Ризер» в атермичных условиях при аккуратном пилотаже налетывает около 4 мин. Возможно, это обусловлено малым числом Рейнольдса, доходящим на концевых сечениях крыла до 4900 при температуре воздуха 25°С. Весьма вероятно, что планер с подобной нагрузкой и профилировкой крыла нуждается в установке турбулизаторов. Но и так в любом случае заслуживают похвалы устойчивость полета на всех режимах, хорошая управляемость и отзывчивость на сигналы передатчика, а также широкий диапазон скоростей полета. В отличие от четко устоявшегося у нас и за рубежом мнения облегченную модель при желании можно без всяких опасений вводить в затяжное вертикальное пикирование. Прочности и крутильной жесткости крыла вполне достаточно для любых режимов, вплоть до ряда «крутых» петель.

 

Шаблоны профилей крыла

Шаблоны профилей крыла:

1 – передняя кромка (плотная бальза, 4,5x9,5 мм), 2 – верхняя обшивка лобика (бальза, 2,5x12 мм), 3 – жесткая обшивка центральной части крыла (бальза, 1,5 мм), 4 – нервюра (бальза, 2,2 мм), 5 – полка лонжерона (сечения указаны в тексте статьи), 6 – накладочные пластины для сращивания полок лонжерона (фанера 1,5 мм), 7 – центральная вставка-стенка (фанера, 2 мм), 8 – брусок для резинового кольца крепления крыла на фюзеляже (липа), 9 – задняя кромка (отобранная бальза, 3,5x12,5 мм), 10 – типовая стенка лонжерона (пенопласт ПХВ, 1,5 мм), 11 – косынка хвостика нервюра (бальза, 2 мм; ставить с обеих сторон), 12 – типовая нервюра (бальза, 2,2 мм).

А – сечение по центру крыла, Б – сечение по центроплану, В – сечение по концу «ушка»; а – зона замены бальзы плотной липой в центре крыла на передней кромке, б – на задней

 

Как ни странно, для нового «Ризера» несущественна проблема угона сильным верховым ветром. Судя по всему, после выхода из режима парения и набора скорости, с ростом числа Рейнольдса качество планера повышается, и в результате «проницаемость» модели через ветер становится вполне удовлетворительной. Термические же потоки модель чувствует великолепно.

В заключение расскажем о том, какая судьба постигла новый «Ризер» в дальнейшем. После двух лет экспериментов планер, естественно, надоел, «приелся». Поэтому вначале было разрезано крыло по оси и выполнен разъемный узел, основанный на единственном штыре-байонете из проволоки ОВС 4 мм: транспортабельность модели резко возросла (крепление крыла на фюзеляже при этом осталось без изменений). Вскоре после этого машина стала мотопланером. Носовая часть укорочена, и без усиления бортов внутри нее смонтированы бак и моторы под микродвигатель МК-17. Ставшая передней, центровка позволила соответственно увеличить вес хвостовой части. Поэтому вместо ущербного исходного установлен цельноповоротный стабилизатор уменьшенной площади (каркас из сосновых реек; масса 15 г), а бальзовый киль с рулем поворота заменен аналогичным сосновым.

Даже в таком варианте планер оказался непривычно легок – при первых же полетах возникла проблема избытка мощности. Решение нашлось в использовании воздушного винта 230x120 фирмы «Термик». Несмотря на изготовление эффектного трехстоечного шасси, большинство запусков производилось с рук: при такой модели это просто удовольствие. Даже недоработанный отечественный моторчик со столь тяжелым воздушным винтом заводится буквально с первого удара, а сам мотопланер можно не выталкивать вперед с большой скоростью, а... лишь, подняв над головой и поставив под углом 15-20° к горизонту, просто разжать пальцы!

В качестве подарка теоретикам и практикам-планеристам расскажем еще об одной интересной «чудновинке», проверенной на новом «Ризере». Довольно давно чисто умозрительно был сделан вывод, явно не сходящийся со всеми опубликованными и устными рекомендациями: точка крепления буксировочного крючка никак не связана с расположением центра тяжести модели (!), а обязана соотноситься исключительно с аэродинамическим фокусом всего аппарата. Причем имеет значение и высота САХ над фюзеляжем. Так вот, однажды, в пылу экспериментаторской деятельности прямо в поле, нос планера был загружен так, что центр тяжести оказался смещен вперед и зашел за точку крепления буксировочного крючка на целых 35 мм. Броски с руки дали требуемые результаты, и для проверки «крамольной» идеи планер без всяких переналадок пошел на взлет на леере. Единственное, что потребовалось – немного поддержать модель на начальной фазе рулем высоты. В остальном же взлет прошел без проблем! Стабильность поведения на леере полностью сохранилась – что и требовалось доказать. А выводы делайте теперь сами.

Рейтинг: 0 Голосов: 0 47 просмотров
Комментарии (0)

Разделы статей