Авиамоделирование для начинающих. Инновации
- -
- 100%
- +
Рис.4
Сумма лобовых сопротивлений всех частей самолёта преодолевается тягой винта, вращаемого мотором. Форма сечения лопастей похожа на профиль крыла. ( рис.5) Лопасти создают подъёмную силу, направленную по линии полёта.Эту силу называют тягой .При вращении винта создаётся сила сопротивления обратная вращению винта .Это явление называется « реакцией « винта (реактивная сила) .
Рис.5
Киль и стабилизатор составляют хвостовое оперение и служат для обеспечения устойчивости полёта по направлению и высоте, а рули поворота и высоты – для поворачивания самолёта вправо, влево, вверх и вниз. Изменение крена осуществляется элеронами. (рис.6)
рис 6
7.2. Регулировка и запуск.
Построив модель, нужно проверить крепления , нет ли перекосов крыла , фюзеляжа ,других дефектов. ( рис. 1 )
Рис 1
Наиболее распространённые дефекты готовых моделей
Также нужно проверить установочные углы стабилизатора и крыла, а затем центровку модели. для моделей с несущим стабилизатором ( профиль как у крыла ) ЦТ должен находиться на второй трети ширины крыла, а с ненесущим ( плоским ) стабилизатором – на передней .
Для запуска моделей необходимо подобрать подходящую площадку. Погода для первых запусков должна быть тихая и сухая. Лучшее время для запуска – летние утренние и вечерние часы , когда менее ветрено. Первые запуски – строго против ветра.
Если модель после запуска резко взмывает кверху или делает горки, значит, неправильно уравновешена : в первом случае её ЦТ находится слишком далеко от носа (задняя центровка ), во втором – слишком близко ( передняя центровка). В первом случае дополнительно загружается нос или сдвигается назад крыло , а во втором – разгружается нос или сдвигается вперёд крыло . Если модель круто летит вниз или приземляется поблизости , значит её ЦТ нужно передвинуть назад.
Причиной крутого спуска модели может быть также малый угол атаки крыла или большой угол атаки стабилизатора . Такое же явление возможно и при искривлении рейки фюзеляжа ( например , от натяжения резиномотора )
Способы устранения дефектов зависят от конструкции и технологии изготовления модели …
Отклоняться в ту или иную сторону модель может, если отогнулся киль или изменился угол атаки концов крыла. В первом случае киль отогнём в обратную сторону. Одной из причин разворотов модели в горизонтальной плоскости может быть отсутствие симметрии по массе. Чтобы проверить такую симметричность модели, нужно перевернуть её на спину, привязать нитку к фюзеляжу в месте расположения ЦТ и подвесить модель. Если нет весовой симметрии , более тяжёлое крыло облегчают , а более лёгкое – утяжеляют .Другой причиной полёта модели кругами с глубоким креном часто оказывается отсутствие аэродинамической симметрии , т. е. профиль одной половины крыла больше чем другой , или площадь одной половины крыла больше другой .Крен модели бывает в сторону крыла с меньшей подъёмной силой .После исправления ошибок модель должна совершить плавный планирующий полёт .
Полёт модели зависит от наличия в воздухе термических потоков (тепловых вертикальных течений). Образуются термические потоки над поверхностью, которая нагревается солнцем сильнее , чем окружающие участки . (рис. 2 ) Уметь находить такие потоки и использовать их для парения моделей – большое искусство .
Рис 2
8. Основы безопасности труда.
На первых же занятиях кружка необходимо уделить внимание правилам безопасной работы инструментом , на станках и пользования приборами .
Основной инструмент авиамоделиста – нож. При работе ножом деталь должна иметь упор в крышку стола, верстака ; рука, поддерживающая обрабатываемую заготовку ( деталь) находится сзади ножа ; Резать надо только « от себя» .
При работе кусачками небольшие отрезки проволоки могут отскочить и нанести травму. Чтобы предотвратить несчастный случай , откусываемую проволоку следует держать возможно дальше от лица и следить , чтобы её кусочки отскакивали в направлении пола или стола .
Необходимо осторожно работать инструментом, имеющим острые концы, – шилом, чертилкой, керном , разметочным циркулем . При выпиливании деталей лобзиком руку , поддерживающую заготовку , располагают сзади пилки .
При сверлении обрабатываемую деталь следует зажимать в ручные тиски или держать плоскогубцами; нельзя низко наклоняться над вращающимся сверлом. Удалять стружки нужно металлической щёткой только после остановки и отвода сверла.
Обучать приёмам работы другим инструментом и приборами следует при изучении соответствующих тем.
9. Бумажные летающие модели.
Начинать надо с простейшего – с бумажных моделей . Но прежде нужно знать кое что о самой бумаге .Бумага должна быть плотной , чертёжной ( ватман) .Следует иметь в виду , что прочность модели в большой степени зависит от правильного выбора направления волокон на листе бумаги .Рекомендуется поступать так : складывают небольшой листок бумаги вдоль , потом – поперёк . Один из сгибов получится ровный , без « узлов « , по нему бумага легко складывается – это сгиб вдоль волокон ; на другом сгибе образуются складки , бугры , неровности – это сгиб поперёк волокон .Модель нужно располагать ( основные её части – фюзеляж , стрингер и др. ) вдоль волокон .
Бумажные модели планеров и самолётов не требуют каких – то особых материалов . В то же время разнообразие форм и конструкций , простота исполнения бумажных моделей делают их доступными для изготовления даже теми , кто ещё ни разу не строил модель .Работа может занять всего несколько минут , если модель сложная – то час или два .Но зато какое удовлетворение можно получить , когда построенная , лёгкая и изящная модель полетит. А летает она и на открытом воздухе, и в помещении. Можно провести соревнования интересную игру с товарищами , которые тоже построят свои модели .Модель только с виду проста , а законы , на которых основан её полёт , те же , что и у настоящего самолёта . Поэтому необходимо знать , как влияет на модель направление и скорость ветра , восходящие потоки , состояние погоды и многое другое .
Уже на первом занятии при изготовлении первой бумажной модели кружковцев необходимо познакомить с элементами конструкции модели ( модель – подобие настоящего самолёта), что такое центр тяжести и центровка, боковая устойчивость и угол «V». Для наглядности приводится пример игрушки « Ванька – Встань – ка», с устройством и назначением рулевых поверхностей.
Кружковцы проходят как бы в миниатюре технологический и производственный цикл в авиационной промышленности: конструктор– вычеркивание заготовки модели по шаблону; техник и рабочий – вырезание и сборка модели; летчик– испытатель – регулировка и отладка модели .Знакомятся со свойствами строительного конструктивного материала ( в данном случае – бумаги). Учатся определять направление волокон у бумаги и определять их влияние на конструкцию. Модель должна быть выполнена точно и аккуратно, что впрямую влияет на качество полета.
В конце занятия осуществляют настроечные и регулировочные испытательные полеты, одновременно в игровой форме обучаясь правильному запуску модели, что в дальнейшем пригодится на соревнованиях.
Бумажных моделей множество. Подобрать их можно на хороший учебный цикл, как в интернете, так и в различных изданиях – альбомах , книгах и пр.
Приведём пример наиболее подходящей модели для первого занятия (рис 1)
Рис. 1
9.1.Регулировка и запуск модели
Внимательно осмотри модель.
Фюзеляж должен быть прямой. Киль должен отходить под прямым углом к стабилизатору. Крыло и стабилизатор не должны иметь перекоса, и также не должны быть опущены вниз .
Рис 2…
Убедившись , что модель собрана правильно , нужно проверить положение центра тяжести . На всех моделях центр тяжести должен быть расположен на первой трети крыла . На рис2;3… показано как определить центр тяжести .
Рис.3
Перед запуском нужно проверить угол V ( вэ ) крыла. Угол V – это небольшой прогиб средней части крыла пои взгляде на него спереди, т е концы крыла должны располагаться чуть выше средней части крыла. Угол V способствует устойчивому полёту модели. При запуске нужно держать модель рукой за фюзеляж, примерно в центре , тяжести , и направлять её полёт прямо перед собой .Правильно сделанная модель должна пролететь на одной высоте 8-12 метров , затем плавно спуститься .Не всегда с первого запуска удаётся достичь прямого , ровного полёта .Основные причины неровного полёта – кривая модель или неправильный толчок при запуске .Небольшую кривизну полёта можно исправить рулями .
Рис 4
Руль поворота – задний конец киля , руль высоты – задний конец обеих половин стабилизатора и рули боковой устойчивости – элероны –отгибающийся кверху и книзу задний край у обоих концов крыла . рис4
Причины неправильного полёта модели и способы их устранения:
1. Модель взмывает, с потерей скорости падает плашмя ( кабрирует ).
Причина – задняя центровка .
Способ исправления – в носовую часть фюзеляжа необходимо добавить груз.
2. Модель задирает нос, стремясь сделать петлю Нестерова при достаточно сильном толчке .
Причина – задняя центровка.
Способ исправления – в носовую часть фюзеляжа необходимо добавить груз.
3. Модель круто снижается
Причина – передняя центровка или слабый толчок при запуске.
Способ устранения – надо уменьшить груз или отогнуть руль высоты вверх.
4.Модель делает штопор или описывает спираль.
Причины:
а. измято крыло;
б. перекошено крыло;
в. Руль поворота отогнут в сторону.
Способы исправления:
а). сделать новое крыло :
б). выпрямить крыло :
в). Выпрямить руль
5. Модель делает круги с наклоном внутрь:
Причины:
а ) перекошено крыло ;
б ) киль и руль поворота повёрнуты в сторону.
Способы устранения:
а ) выпрямить крыло ;
б ) выпрямить киль и повернуть его в противоположную наклону сторону.
9.2. Соревнования с бумажными моделями
9.2.1. Соревнования на дальность полёта
На ровной площадке отмечается линия старта и к ней под прямым углом проводятся две линии на расстоянии 3х метров друг от друга. Получается коридор. Соревнующиеся по очереди запускают свои модели. Победителем выходит тот , чья модель пролетит дальше и приземлится в коридоре .
9.2.2. Круговой полёт
На земле чертят 4 круга диаметром 1,5 метра на расстоянии 10 м друг от друга. Это аэродромы. Если игра проводится в зале, то аэродромы можно начертить мелом или разложенными по полу бумажными полосками. Модели запускают толчком с руки, все играющие по очереди стартуют с первого аэродрома. Тот, у кого модель опустилась на втором аэродроме ,пускает её дальше – на третий ,не прерывая рейса и т. д. Если модель не попала на аэродром , она остаётся там , где совершила посадку , до очередного запуска . Когда вновь настанет очередь полёта этой модели , она должна взлететь с того места , на которое опустилась . Модель должна сделать посадку на каждый аэродром .Выигрывает тот , кто первым закончит перелёт , приземлившись на первом аэродроме .
9.2.3. Скоростной полет.
Обозначьте линию старта на открытой площадке или в зале и в 50 метрах от неё линию финиша. Участники игры выстраиваются на линии старта. У каждого в руках модель. По команде все одновременно запускают свои модели вперёд. Затем надо побежать к месту посадки , остановиться и с этого места ( но не на бегу ) пустить модель вновь вперёд . Выигрывает тот ,чья модель первой пересечёт линию финиша .
9.2.4. Воздушный бой.
В этой игре одновременно могут принимать от 5 до 10 ребят. Они выстраиваются в одну линию. У каждого в руке модель. Это отряд» истребителей «. Лицом к «истребителям « в 8-10 метрах становится ведущий, умеющий хорошо пускать модель. Это «бомбардировщик « или «разведчик».
Задача «бомбардировщика» пролететь над «истребителями» к ним в тыл . «Истребители» должны стремиться сбить «бомбардировщик». Победителем оказывается тот , кто попадёт своим «истребителем» в «бомбардировщик» .
9.2.5. Атака штурмовиков.
От линии старта в 8-10 метрах устанавливают несколько мишеней в виде конусов из бумаги или пенопласта .Требуется за 2-3 полёта сбить необходимое число мишеней .
В последние годы широкое распространение получили соревнования «Paper Wings».
Они охватывают широкие слои любителей бумажного авиамоделизма, от школьников и студентов до людей преклонного возраста.
с 2006 года в мире проводятся чемпионаты «Paper Wings» (бумажные крылья) – так в некоторых странах называется этот вид спорта.
В интернете можно найти множество бумажных авиамоделей. Приведём здесь классическую модель « Стрела «. Она изготавливается из писчей бумаги, можно использовать лист из стандартной тетради. Лист бумаги сгибается пополам, затем отгибаются до середины верхние правый и левый углы. После этого сначала справа, затем слева снова загибается бумага до середины .Наконец , делаются ещё раз сгибы , как это показано на рисунке.
Несмотря на кажущуюся несерьезность этого занятия, оказалось, что пускание самолетиков – целая наука. Родилась она в 1930 году, когда Джек Нортроп – сооснователь компании Lockheed Corporation, использовал бумажные самолётики для тестирования новых идей при конструкции реальных самолётов. А спортивные состязания по запусканию самолетиков из бумаги Red Bull Paper Wings проходят на мировом уровне. Придумал их британец Энди Чиплинг. Многие годы он с друзьями занимался созданием бумажных моделей и в конце-концов в 1989 году основал Ассоциацию Бумажного Авиастроения. Именно он написал свод правил по запуску бумажных самолетов, которые используют специалисты книги рекордов Гиннеса и которые стали официальными установками мирового первенства. Для создания самолетика должен использоваться лист бумаги формата А-4. Все манипуляции с самолетиком должны заключаться в сгибании бумаги – не разрешается его резать или клеить, а также использовать инородные предметы для фиксации (скрепки и т.п.). Правила соревнований очень простые – три человека из команды состязаются по трем дисциплинам (дальность полета, время полета и аэробатика – зрелищное шоу). Рекорд дальности полета установил в 2012 г. бывший защитник Berkley Джо Айюб – 69 метров и 14 сантиметров. Рекорд времени, которое бумажный самолетик провел в воздухе (27,6 сек.) принадлежит Кену Блэкберну, аэрокосмическому инженеру, обладателю четырех предыдущих рекордов.
Во всех дисциплинах соревнования проходят в закрытых помещениях, чтобы не мешал ветер. В турнирах на дальность и продолжительность полета самолеты можно собирать только путем сгиба (без разрывов или надрезов) официально предоставленного бумажного листа формата А4 и плотностью не более 100 г/м. Запрещено использование балласта или любых скрепляющих элементов. При запуске на дальность нельзя заступать за линию, при запуске на время – запрещено отрывать ноги от пола. В обеих дисциплинах даются две попытки, засчитывается лучшая. В аэробатике размер, плотность и вес бумаги никого не интересует, а также то, как будет выкручиваться участник при запуске. Главное, уложиться в минуту времени, за которую жюри оценит конструкцию самолета, красоту полета и представление, поставив участнику от 1 до 10 баллов.
10. Простейшие модели из потолочного пенопласта.
Далее приведём подборку статей, методических разработок, являющихся результатом совместной творческой деятельностью с обучающимися. В них применены конструктивные и технологические решения с использованием новых нестандартных материалов. Материалы легко доступны ,легко обрабатываемы и дешевы. Это немаловажно в наши дни.
Цель научить юных авиамоделистов делать простейшие модели планеров, самолетов ,парашютов ,вертолетов.
Модели и методические разработки опробованы и с успехом применяются в рамках авторской программы «От идеи до модели», так же другими педагогами.
Подборка предназначена для начинающих авиамоделистов и тех, кто с ними работает.
10.1.Простейшая летающая модель из потолочки «КАКАДУ»
Шаблоны, инструменты. Вырезаем крыло и фюзеляж из пенопласта, щёчки из картона.
Щёчки приклеиваются таким образом, чтобы можно было запускать с помощью резинки.
Фюзеляж вставляется в прорезь на крыле. Модель собрана. Остаётся отрегулировать центровку с помощью кусочка пластилина.
Чертёж модели из пенопласта «Какаду»
10.2. Планер с метательным стартом с рук .
Метательный планер постоянный участник многочисленных соревнований разного уровня . Соревнования проходят в течении всего года как на открытом воздухе, так и в школьных спортивных залах. Этот класс планеров требует не только умения построить модель, но и научиться ее запускать и регулировать. Метательные планеры свободного полета щедро возмещают сравнительно небольшие трудовые и материальные затраты их постройки.
Опыт работы с начинающими авиамоделистами показывает, что наиболее подходящим материалом является пенопласт. Он дешев, доступен, имеет низкую плотность(половина от плотности самой легкой бальзы), что позволяет сделать детали достаточно легкими.
Пенопласт хорошо клеится клеем ПВА. Неизбежные ремонты осуществляются очень легко. Наиболее подходящий и доступный пенопласт сейчас – это пенополипропиленовые плиты (500x500x4) для оклейки потолков, которые можно приобрести на рынках и в магазинах стройматериалов.
Работа над моделью начинается с изготовления шаблонов крыла, стабилизатора и киля. Параметры планера выбираются исходя из теоретических познаний, опыта своего и товарищей, физических возможностей при запуске, творческих наклонностей (и так называемого «Петушиного слова»).
Обычно размах крыла до 500мм, вес– 8-13г. Нужно не забывать, что пенопласт как бумага и древесина имеет так называемые волокна, направление которых надо учитывать при вырезании по шаблонам крыла, стабилизатора и киля, располагая детали по размаху вдоль наибольшей жесткости. Крыло вырезается цельным. Затем с помощью бруска с наждачной бумагой заготовка стачивается по толщине от 4мм в центре до 1 мм на законцовках для облегчения концов крыльев. Далее вытачивается профиль. Задняя кромка делается не менее 1 мм. На стабилизаторе и киле профиль тонкий, симметричный или плоский.
Затем, придавливая крыло ладонью и протягивая его по краю стола через лист ватмана поперек размаха, профиль делается вогнутым, планерным (см. рис.1.) .(смотри также раздел Способ МПД )
Если пенопласт слишком жесткий и (или) угол «V» выбран прямым крыло разрезается, стык тщательно подгоняется и склеивается по заданному углу «V» .Если пенопласт не жесткий и (или) выбран дугообразный угол «V» , то не разрезая крыло выгибается сначала вогнутый профиль, а затем также придавливая ладонью по краю стола через лист ватмана формируется угол «V» c увеличением его на «ушах», протягивая крыло от середины к концам (см. рис. 2.). Одновременно, поворачивая крыло при протяжке «ушей» в сторону передней кромки, задается положительная крутка
При использовании цельнотянутого крыла уменьшается количество операций на подгонку и склеивание его частей.
Рис.1
Рис.2
Фюзеляж. Для изготовления фюзеляжа используется рейка 420x12x3 из белой сосны (липа, плотная бальза, Чий с пилоном из бальзы) см. рис.3.
Для загрузки и усиления носовой части приклеиваются щечки из миллиметровой фанеры. Пилон фюзеляжа подгоняется под профиль крыла
с углом установки 01,5. Крыло приклеивается клеем ПВА-М с помощью булавок. Для усиления центроплана возможно применение бумажных накладок. При этом надо не забывать мелким наждаком сточить в месте приклейки крыла к фюзеляжу блестящую пленку на пенопласте, что обеспечивает лучшее соединение.
В стабилизаторе делается прорезь несколько уже хвостовой балки фюзеляжа. При склейке стабилизатор насаживается на фюзеляж. Такая конструкция позволяет увеличить площадь склеивания, соответственно жесткость, и уменьшить лобовое сопротивление. Для облегчения изгибания рулей их можно слегка продавить линейкой.
Регулировка. Регулировка начинается с расположения центра тяжести на 60-70 % хорды. Добавлением малой толики пластилина добиваются планирования на грани зависания. Затем устанавливая руль поворота на 11,5 или стабилизатор к вертикальной оси фюзеляжа на угол 3-4 (чаще достаточно руля поворота), добиваются устойчивого левого виража.
Теперь при запуске в три четверти силы под углом 30-45 к горизонту и с правым наклоном регулируется хороший переход от стремительного взлета к планированию. Крыло с положительной круткой улучшает рисунок набора высоты и предотвращает от сваливания в штопор на планировании.
Далее, исходя из физических возможностей моделиста и аэродинамики планера производится отработка запуска в полную силу с подбором углов и высоты полета. Снабжение крыла турбулизатором ( х/б нить) может дать улучшение продолжительности полета.