Модель с ДВС. Проектируем и строим
Юрий Арзуманян (yuri_la)
Часть V
Начинаем процесс изготовления отдельных компонентов и деталей модели. Вот процесс изготовления хвостовой стойки шасси из подручных материалов. На первом снимке показаны заготовки, из которых она была сделана. Это пруток из проволоки ОВС, колесо, скоба для крепления электропроводки открытым способом, ненужная качалка от стандартной сервы, и еще на снимке не хватает небольшой трубочки от ушной палочки, которую вы увидите на следующем снимке.
Рис. 38. Заготовки для хвостовой стойки шасси
На следующем снимке вы видите готовую стойку на весах, показывающих вес 3,6 грамма.
Рис. 39. Готовая хвостовая стойка
Из фото видно, как она сделана. От скоб отрезаны собственно скобы и оставлен только цилиндрик, который вставлен в отверстие качалки сервы, от которой отрезано одно из плеч. Таким способом получили подпятник стойки шасси, привинчиваемый через уже имеющиеся отверстия к днищу фюзеляжа в хвостовой части. Заметьте, что новая хвостовая стойка легче планируемой (3,6 г против 5,9 г). Весовую сводку скорректирую. Предвосхищая вопрос, где взять такую проволоку, отвечу. Вариантов несколько (покупка в магазине не рассматривается.) Самое простое - обычная бельевая прищепка. Второе - колечко для связки ключей. Третье - ненужная пружинка. Дальше работает ваша фантазия...
Далее изготовил болванку для капота. Работа это трудоемкая. Приходилось пилить, строгать, шлифовать, красить. Вот что получилось:
Рис. 42. Болванка для капота
Сосновый брус - не самый удачный материал для таких целей. Но другого дерева в наличии нет. Лучше другие породы: липа, осина, ольха, тополь.
Покраска нужна для вскрытия косяков изготовления: неровностей и т.п. Сделал пробный экземпляр капота, результат почти устроил, но нужно еще чуток подработать.
Изготовил болванку для фонаря кабины и сделал пробный образец. Попутно немного усовершенствовал (мне так кажется) болванку для капота. Отличие в болванке для капота от той, что на фото в предыдущем посте, заключается в боковых накладках, которые создают в капоте "уши" для выхода охлаждающего воздуха вбок по обе стороны фюзеляжа. Обычно, когда мотор стоит цилиндром вниз, то выход воздуха тоже делают вниз. Но здесь мотор будет стоять цилиндром вверх, и делать вырез в верхней части капота мне показалось не эстетичным. Хотя это не окончательное решение, возможно поставлю капот без "ушей", а ограничусь прорезями в нем по бокам. По экземпляру капота и фонаря кабины на снимке.
Рис. 43. Фонарь и капот
Поскольку фонарь кабины длинный, то не всякая, даже большая бутылка, годится для его изготовления. Поэтому бутылку я сначала наддуваю, потом грею строительным феном для увеличения размеров и разглаживания рельефа на пластике. Давление наддува у меня не более 2-2,2 атм.
Рис. 44. Наддутая ПЭТ-бутылка
Потом донышко обрезается и внутрь вкладывается болванка. Заметьте, на болванке для капота сделан уступ, как бы рукоятка. Так вот, надо сначала осадить бутылку на этот уступ, чтобы она за него "зацепилась" и не съеживалась при усадке, сползая с болванки.
Рис. 45. Усадка капота
Потом производим дальнейшую усадку.
Следует отметить, что результаты взвешивания полученных образцов фонаря кабины и капота меня огорчили. Вес этих элементов планировался 15 грамм и 10 грамм. Получилось 22 грамма и 15 грамм соответственно. Превышение в 12 грамм... Казалось бы ерунда. Но для модели такой размерности это много. Правда, обе детали еще будут подрезаны по месту, а в капоте будут вырезы для охлаждения, вывода наружу глушителя и иглы жиклера. Но все равно превышение будет где-то грамм на 7. Культура веса в авиамоделизме, как и в большой авиации очень важна. И важна она именно на этой стадии, а не потом, когда самолет построен. Представьте себе Боинг 787 "Дримлайнер" - лайнер мечты, построили, а потом сказали: "Ой, какой он тяжелый! А мы и не ожидали!" А килограмм лишнего веса это килограмм потерянного коммерческого груза, который за годы эксплуатации лайнера превращается в тонно-километры...
Что можно сделать? Первое, что пришло в голову, не переборщил ли я с сервомашинками? Вспомнил, что на Сонике с ASP 36 (2-х килограммовая модель http://www.capitalhobbies.com/catalogue/show/833.html) в канале газа стоит "народная" НХТ 900 и прекрасно справляется. Поставив такую же сюда, я отыграю потерю в весе. Надо бы еще присмотреться повнимательнее и к машинкам элеронов и РВ с РН. Попозже прикину усилие на сервопривод и выложу результат. Если получится поставить машинки поменьше, будет еще запас по весу.
Кроме того, придется, видимо, поставить и бортовую батарею поменьше. Пока планировалась такая: http://www.pilotage-rc.ru/catalogue/80_/80_50/RC8082/ весом 94 грамма. Поставив батарею меньшей емкости, например такую: http://www3.towerhobbies.com/cgi-bin/wti0001p?&I=LXPYL6&P=0 получим экономию в весе около 40 грамм. Это уже кое-что!
Другие позиции в весовой сводке тоже надо проверять. Вот, например, стабилизатор с РВ оценивается в 30 грамм. Можно уложиться в такой вес?
Делать, скорее всего, буду в виде бамбукового каркаса, обшитого потолочкой. Здесь имеются в виду бамбуковые шпажки разной толщины и пластинки из подставки под горячее.
Рис. 46. Бамбуковые палочки
В качестве альтернативы можно нарезать реечки из популярных у многих моделистов линеек. Я линейки не использую. Вот пример изготовления стабилизатора с РВ по такой технологии. Чуть меньше размером и не так усилен.
Рис. 47. Пример изготовления стабилизатора из потолочки
Вес виден на снимке. Пожалуй, реально... Можно сделать и каркасную наборную конструкцию, обтянутую пленкой, но на моей "взлетной полосе" стерня не способствует целостности обшивки...
Рис. 49. Пайпер на взлетной полосе
Продолжение в следующей части.
rc-aviation.ru
Автор - Виталий Дукин (Wit)
Из полученного е-mail (копия оригинала):
«Уважаемый Виталий!Ни магли бы Вы нимного больше рассказать
о модельных ТРД, что это ваабще такое и с чем их едят?»
Начнём с гастрономии, турбины ни с чем не едят, ими восхищаются! Или, перефразируя Гоголя на современный лад: «Ну какой же авиамоделист не мечтает построить реактивный истребитель?!».
Мечтают многие, но не решаются. Много нового, еще больше непонятного, много вопросов. Часто читаешь в различных форумах, как представители солидных ЛИИ и НИИ с умным видом нагоняют страха и пытаются доказать, как это всё сложно! Сложно? Да, может быть, но не невозможно! И доказательство тому - сотни самодельных и тысячи промышленных образцов микротурбин для моделизма! Надо только подойти к этому вопросу философски: всё гениальное - просто. Поэтому и написана эта статья, в надежде поубавить страхов, приподнять вуаль неизвестности и придать вам больше оптимизма!
Турбореактивный двигатель (ТРД) или газотурбинный привод основан на работе расширения газа. В середине тридцатых годов одному умному английскому инженеру пришла в голову идея создания авиационного двигателя без пропеллера. По тем временам - просто признак сумасшествия, но по этому принципу работают все современные ТРД до сих пор.
На одном конце вращающегося вала расположен компрессор, который нагнетает и сжимает воздух. Высвобождаясь из статора компрессора, воздух расширяется, а затем, попадая в камеру сгорания, разогревается там сгорающим топливом и расширяется ещё сильней. Так как деваться этому воздуху больше некуда, он с огромной скоростью стремится покинуть замкнутое пространство, протискиваясь при этом сквозь крыльчатку турбины, находящейся на другом конце вала и приводя её во вращение. Так как энергии этой разогретой воздушной струи намного больше, чем требуется компрессору для его работы, то ее остаток высвобождается в сопле двигателя в виде мощного импульса, направленного назад. И чем больше воздуха разогревается в камере сгорания, тем он быстрее стремится её покинуть, ещё сильнее разгоняя турбину, а значит и находящийся на другом конце вала компрессор.
На этом же принципе основаны все турбонагнетатели воздуха для бензиновых и дизельных моторов, как двух, так и четырёхтактных. Выхлопными газами разгоняется крыльчатка турбины, вращая вал, на другом конце которого расположена крыльчатка компрессора, снабжающего двигатель свежим воздухом.
Принцип работы - проще не придумаешь. Но если бы всё было так просто!
 |  |
ТРД можно четко разделить на три части.
Мощность турбины во многом зависит от надёжности и работоспособности её компрессора. В принципе бывают три вида компрессоров:
А. Многоступенчатые линейные компрессоры получили большое распространение только в современных авиационных и промышленных турбинах. Дело в том, что достичь приемлемых результатов линейным компрессором можно, только если поставить последовательно несколько ступеней сжатия одну за другой, а это сильно усложняет конструкцию. К тому же, должен быть выполнен ряд требований по устройству диффузора и стенок воздушного канала, чтобы избежать срыва потока и помпажа. Были попытки создания модельных турбин на этом принципе, но из-за сложности изготовления, всё так и осталось на стадии опытов и проб.
Б. Радиальные, или центробежные компрессоры. В них воздух разгоняется крыльчаткой и под действием центробежных сил компримируется - сжимается в спрямительной системе-статоре. Именно с них начиналось развитие первых действующих ТРД.
Простота конструкции, меньшая подверженность к срывам воздушного потока и сравнительно большая отдача всего одной ступени были преимуществами, которые раньше толкали инженеров начинать свои разработки именно с этим типом компрессоров. В настоящее время это основной тип компрессора в микротурбинах, но об этом позже.
В. Диагональный, или смешанный тип компрессора, обычно одноступенчатый, по принципу работы похож на радиальный, но встречается довольно редко, обычно в устройствах турбонаддувов поршневых ДВС.
Среди авиамоделистов идёт много споров, какая же турбина в авиамоделизме была первой. Для меня первая авиамодельная турбина, это американская TJD-76. В первый раз я увидел этот аппарат в 1973 году, когда два полупьяных мичмана пытались подключить газовый баллон к круглой штуковине, примерно 150 мм в диаметре и 400 мм длинной, привязанной обыкновенной вязальной проволокой к радиоуправляемому катеру, постановщику целей для морской пехоты. На вопрос: «Что это такое?» они ответили: «Это мини мама! Американская… мать её так, не запускается…».
Намного позже я узнал, что это Мини Мамба, весом 6,5 кг и с тягой примерно 240 N при 96000 об/мин. Разработана она была ещё в 50-х годах как вспомогательный двигатель для лёгких планеров и военных дронов. Особенность этой турбины в том, что в ней использовался диагональный компрессор. Но в авиамоделизме она широкого применения так и не нашла.
Первый «народный» летающий двигатель разработал праотец всех микротурбин Курт Шреклинг в Германии. Начав больше двадцати лет назад работать над созданием простого, технологичного и дешевого в производстве ТРД, он создал несколько образцов, которые постоянно совершенствовались. Повторяя, дополняя и улучшая его наработки, мелкосерийные производители сформировали современный вид и конструкцию модельного ТРД.
Но вернёмся к турбине Курта Шреклинга. Выдающаяся конструкция с деревянной крыльчаткой компрессора, усиленной углеволокном. Кольцевая камера сгорания с испарительной системой впрыска, где по змеевику длинной примерно в 1 м подавалось топливо. Самодельное колесо турбины из 2,5 миллиметровой жести! При длине всего в 260 мм и диаметре 110 мм, двигатель весил 700 грамм и выдавал тягу в 30 Ньютон! Это до сих пор самый тихий ТРД в мире. Потому как скорость покидания газа в сопле двигателя составляла всего 200 м/с.
На основе этого двигателя было создано несколько вариантов наборов для самостоятельной сборки. Самым известным стал FD-3 австрийской фирмы Шнайдер-Санчес.
 |  |
Ещё 10 лет назад авиамоделист стоял перед серьёзным выбором - импеллер или турбина?
Тяговые и разгонные характеристики первых авиамодельных турбин оставляли желать лучшего, но имели несравненное превосходство перед импеллером - они не теряли тягу с нарастанием скорости модели. Да и звук такого привода был уже настоящим «турбинным», что сразу очень оценили копиисты, а больше всего публика, непременно присутствующая на всех полётах. Первые Шреклингские турбины спокойно поднимали в воздух 5-6 кг веса модели. Старт был самым критическим моментом, но в воздухе все остальные модели отходили на второй план!
Авиамодель с микротурбиной тогда можно было сравнить с автомобилем, постоянно двигающимся на четвёртой передаче: ее было тяжело разогнать, но зато потом такой модели не было уже равных ни среди импеллеров, ни среди пропеллеров.
Надо сказать, что теория и разработки Курта Шреклинга способствовали к тому, что развитие промышленных образцов, после издания его книг, пошло по пути упрощения конструкции и технологии двигателей. Что, в общем то, и привело к тому, что этот тип двигателя стал доступным для большого круга авиамоделистов со средним размером кошелька и семейного бюджета!
Первые образцы серийных авиамодельных турбин были JPX-Т240 французской фирмы Vibraye и японская J-450 Sophia Precision. Они были очень похожи как по конструкции, так и по внешнему виду, имели центробежную ступень компрессора, кольцевую камеру сгорания и радиальную ступень турбины. Французская JPX-Т240 работала на газе и имела встроенный регулятор подачи газа. Она развивала тягу до 50 N, при 120.000 оборотах в минуту, а вес аппарата составлял 1700 гр. Последующие образцы, Т250 и Т260 имели тягу до 60 N. Японская София работала в отличие от француженки на жидком топливе. В торце ее камеры сгорания стояло кольцо с распылительными форсунками, это была первая промышленная турбина, которая нашла место в моих моделях.
Турбины эти были очень надёжными и несложными в эксплуатации. Единственным недостатком были их разгонные характеристики. Дело в том, что радиальный компрессор и радиальная турбина относительно тяжелы, то есть имеют в сравнении с аксиальными крыльчатками большую массу и, следовательно, больший момент инерции. Поэтому разгонялись они с малого газа на полный медленно, примерно 3-4 секунды. Модель реагировала на газ соответственно ещё дольше, и это надо было учитывать при полётах.
Удовольствие было не дешевым, одна София стоила в 1995 году 6.600 немецких марок или 5.800 «вечно зелёных президентов». И надо было обладать очень хорошими аргументами, что бы доказать супруге, что турбина для модели намного важнее, чем новая кухня, и что старое семейное авто может протянуть ещё пару лет, а вот с турбиной ждать ну никак нельзя.
Дальнейшим развитием этих турбин является турбина Р-15, продаваемая фирмой Thunder Tiger.
Отличие её в том, что крыльчатка турбины у неё теперь вместо радиальной - аксиальная. Но тяга так и осталась в пределах 60 N, так как вся конструкция, ступень компрессора и камера сгорания, остались на уровне позавчерашнего дня. Хотя по своей цене она является настоящей альтернативой многим другим образцам.
В 1991 году два голландца, Бенни ван де Гур и Хан Еннискенс, основали фирму AMT и в 1994 г выпустили первую турбину 70N класса - Pegasus. Турбина имела радиальную ступень компрессора с крыльчаткой от турбонагнетателя фирмы Garret, 76 мм в диаметре, а также очень хорошо продуманную кольцевую камеру сгорания и аксиальную ступень турбины.
После двух лет тщательного изучения работ Курта Шреклинга и многочисленных экспериментов они добились оптимальной работы двигателя, установили пробным путём размеры и форму камеры сгорания, и оптимальную конструкцию колеса турбины. В конце 1994 года на одной из дружеских встреч, после полётов, вечером в палатке за бокалом пива, Бенни в разговоре хитро подмигнул и доверительно сообщил, что следующий серийный образец Pegasus Mk-3 «дует» уже 10 кг, имеет максимальные обороты 105.000 и степень сжатия 3,5 при расходе воздуха 0,28 кг/с и скорости выхода газа в 360 м/с. Масса двигателя со всеми агрегатами составляла 2300 г, турбина была 120 мм в диаметре и 270 мм длиной. Тогда эти показатели казались фантастическими.
По существу, все сегодняшние образцы копируют и повторяют в той или иной степени, заложенные в этой турбине агрегаты.
В 1995 году, вышла в свет книга Томаса Кампса «Modellstrahltriebwerk» (Модельный реактивный двигатель), с расчётами (больше заимствованными в сокращённой форме из книг К. Шреклинга) и подробными чертежами турбины для самостоятельного изготовления. С этого момента монополия фирм-производителей на технологию изготовления модельных ТРД закончилась окончательно. Хотя многие мелкие производители просто бездумно копируют агрегаты турбины Кампса.
Томас Кампс путём экспериментов и проб, начав с турбины Шреклинга, создал микротурбину, в которой объединил все достижения в этой области на тот период времени и вольно или невольно ввёл для этих двигателей стандарт. Его турбина, больше известная как KJ-66 (KampsJetеngine-66mm). 66 мм – диаметр крыльчатки компрессора. Сегодня можно увидеть различные названия турбин, в которых почти всегда указан либо размер крыльчатки компрессора 66, 76, 88, 90 и т.д., либо тяга - 70, 80, 90, 100, 120, 160 N.
Где-то я прочитал очень хорошее толкование величины одного Ньютона: 1 Ньютон – это плитка шоколада 100 грамм плюс упаковка к ней. На практике часто показатель в Ньютонах округляют до 100 грамм и условно определяют тягу двигателя в килограммах.
 |  |
Естественно у моделиста сразу возникают вопросы: С чего начать? Где взять? Сколько стоит?
Я начинал с самостоятельной постройки, но в начале 90-х просто не было такого выбора турбин и наборов для их постройки как сегодня, да и понять работу и тонкости такого агрегата удобней при его самостоятельном изготовлении.
Вот фотографии самостоятельно изготовленных частей для авиамодельной турбины:
 |  |
 |  |
Кто желает поближе ознакомится с устройством и теорией Микро-ТРД, тому я могу только посоветовать следующие книги, с чертежами и расчётами:
 |  |
Заказать книги можно напрямую здесь: http://www.vth.de
На сегодняшний день мне известны следующие фирмы, выпускающие авиамодельные турбины, но их становится всё больше и больше: AMT, Artes Jet, Behotec, Digitech Turbines, Funsonic, FrankTurbinen, Jakadofsky, JetCat, Jet-Central, A.Kittelberger, K.Koch, PST- Jets, RAM, Raketeturbine, Trefz , SimJet, Simon Packham, F.Walluschnig, Wren-Turbines. Все их адреса можно найти в Интернете.
Начнём с того, что турбина у вас уже есть, самая простая, как ей теперь управлять?
Есть несколько способов заставить работать ваш газотурбинный двигатель в модели, но лучше всего сначала построить небольшой испытательный стенд наподобие этого:
Ручной старт (Manual start) - cамый простой способ управления турбиной.
Смазка подшипников ведётся обычно с помощью топлива, в которое добавлено турбинное масло, примерно 5%. Если смазочная система подшипников раздельная (с масляным насосом), то питание насоса лучше включать перед подачей газа. Отключать его лучше в последнюю очередь, но НЕ ЗАБЫВАТЬ выключить! Если вы считаете, что женщины это слабый пол, то посмотрите, во что они превращаются при виде струи масла, вытекающей на обивку заднего сиденья семейного автомобиля из сопла модели.
Недостаток этого самого простого способа управления - практически полное отсутствие информации о работе двигателя. Для измерения температуры и оборотов нужны отдельные приборы, как минимум электронный термометр и тахометр. Чисто визуально можно только приблизительно определить температуру, по цвету каления крыльчатки турбины. Центровку, как у всех крутящихся механизмов, проверяют по поверхности кожуха монетой или ногтем. Прикладывая ноготь к поверхности турбины, можно почувствовать даже мельчайшие вибрации.
В паспортных данных двигателей всегда даются их предельные обороты, например 120.000 об/мин. Это предельно допустимая величина при эксплуатации, пренебрегать которой не следует! После того как в 1996 году у меня разлетелся самодельный агрегат прямо на стенде и колесо турбины, разорвав обшивку двигателя, пробило насквозь 15-ти миллиметровую фанерную стенку контейнера, стоящего в трёх метрах от стенда, я сделал для себя вывод, что без приборов контроля разгонять самопальные турбины опасно для жизни! Расчёты по прочности показали потом, что частота вращения вала должна была лежать в пределах 150.000. Так что лучше было ограничить рабочие обороты на полном газу до 110.000 – 115.000 об/мин.
Ещё один важный момент. В схему управления топливом ОБЯЗАТЕЛЬНО должен быть включен аварийный закрывающий вентиль, управляемый через отдельный канал! Делается это для того, что бы в случае вынужденной посадки, морковно-внепланового приземления и прочих неприятностей прекратить подачу топлива в двигатель во избежание пожара.
Start control (Полуавтоматический старт).
Что бы неприятностей, описанных выше, не произошло на поле, где (ни дай бог!) ещё и зрители вокруг, применяют довольно хорошо зарекомендовавший себя Start control. Здесь управление стартом - открытие газа и подачу керосина, слежение за температурой двигателя и оборотами ведёт электронный блок ECU ( Electronic- Unit- Control) . Ёмкость для газа, для удобства, уже можно расположить внутри модели.
К ECU для этого подключены температурный датчик и датчик оборотов, обычно оптический или магнитный. Кроме этого ECU может давать показания о расходе топлива, сохранять параметры последнего старта, показания напряжения питания топливного насоса, напряжение аккумуляторов и т.д. Всё это можно потом просмотреть на компьютере. Для программирования ECU и снятия накопленных данных служит Manual Тerminal (терминал управления).
На сегодняшний день самое большое распространение получили два конкурирующих продукта в этой области Jet-tronics и ProJet. Какому из них отдать предпочтение - решает каждый сам, так как тяжело спорить на тему что лучше: Мерседес или БМВ?
Работает все это следующим образом:
Автоматическийстарт (Automatic start)
Для особо ленивых процедура запуска упрощена до предела. Запуск турбины происходит с пульта управления тоже через ECU одним переключателем. Здесь уже не нужен ни сжатый воздух, ни стартер, ни фен!
Самым последним достижением в области автоматического запуска стал Керостарт. Старт на керосине, без предварительного прогрева на газе. Поставив свечу накаливания другого типа (более крупную и мощную) и минимально изменив подачу топлива в системе, удалось полностью отказаться от газа! Работает такая система по принципу автомобильного обогревателя, как на «Запорожцах». В Европе пока только одна фирма переделывает турбины с газового на керосиновый старт, не зависимо от фирмы производителя.
Как вы уже заметили, на моих рисунках в схему включены ещё два агрегата, это клапан управления тормозами и клапан управления уборкой шасси. Это не обязательные опции, но очень полезные. Дело в том, что у «обычных» моделей при посадке, пропеллер на маленьких оборотах является своего рода тормозом, а у реактивных моделей такого тормоза нет. К тому же, у турбины всегда есть остаточная тяга даже на «холостых» оборотах и скорость посадки у реактивных моделей может быть намного выше, чем у «пропеллерных». Поэтому сократить пробежку модели, особенно на коротких площадках, очень помогают тормоза основных колёс.
Второй странный атрибут на рисунках, это топливный бак. Напоминает бутылку кока-колы, не правда ли? Так оно и есть!
Это самый дешевый и надёжный бак, при условии, что используются многоразовые, толстые бутылки, а не мнущиеся одноразовые. Второй важный пункт, это фильтр на конце всасывающего патрубка. Обязательный элемент! Фильтр служит не для того, чтобы фильтровать топливо, а для того, чтобы избежать попадания воздуха в топливную систему! Не одна модель была уже потеряна из-за самопроизвольного выключения турбины в воздухе! Лучше всего зарекомендовали себя здесь фильтры от мотопил марки Stihl или им подобные из пористой бронзы. Но подойдут и обычные войлочные.
 |  |
Раз уж заговорили о топливе, можно сразу добавить, что жажда у турбин большая, и потребление топлива находится в среднем на уровне 150-250 грамм в минуту. Самый большой расход конечно же приходится на старт, зато потом рычаг газа редко уходит за 1/3 своего положения вперёд. Из опыта можно сказать, что при умеренном стиле полёта трёх литров топлива вполне хватает на 15 мин. полётного времени, при этом в баках остаётся ещё запас для пары заходов на посадку.
Само топливо - обычно авиационный керосин, на западе известный под названием Jet A-1.
Можно, конечно, использовать дизельное топливо или ламповое масло, но некоторые турбины, такие как из семейства JetCat, переносят его плохо. Также ТРД не любят плохо очищенное топливо. Недостатком заменителей керосина является большое образование копоти. Двигатели приходится чаще разбирать для чистки и контроля. Есть случаи эксплуатации турбин на метаноле, но таких энтузиастов я знаю только двоих, они выпускают метанол сами, поэтому могут позволить себе такую роскошь. От применения бензина, в любой форме, следует категорически отказаться, какими бы привлекательными ни казались цена и доступность этого топлива! Это в прямом смысле игра с огнём!
Вот и следующий вопрос назрел сам собой - обслуживание и ресурс.
Обслуживание в большей степени заключается в содержании двигателя в чистоте, визуальном контроле и проверке на вибрацию при старте. Большинство авиамоделистов оснащают турбины своего рода воздушным фильтром. Обыкновенное металическое сито перед всасывающим диффузором. На мой взгляд - неотъемлемая часть турбины.
Двигатели, содержащиеся в чистоте, с исправной системой смазки подшипников служат безотказно по 100 и более рабочих часов. Хотя многие производители советуют после 50 рабочих часов присылать турбины на контрольное техническое обслуживание, но это больше для очистки совести.
Ещё коротко о первой модели. Лучше всего, чтобы это был «тренер»! Сегодня на рынке множество турбинных тренеров, большинство из них это модели с дельтовидным крылом.
Почему именно дельта? Потому, что это очень устойчивые модели сами по себе, а если в крыле использован так называемый S-образный профиль, то и посадочная скорость и скорость сваливания минимальные. Тренер должен, так сказать, летать сам. А вы должны концентрировать внимание на новом для вас типе двигателя и особенностях управления.
Тренер должен иметь приличные габариты. Так как скорости на реактивных моделях в 180-200 км/ч - само собой разумеющиеся, то ваша модель будет очень быстро удаляться на приличные расстояния. Поэтому за моделью должен быть обеспечен хороший визуальный контроль. Лучше, если турбина на тренере крепится открыто и сидит не очень высоко по отношению к крылу.
Хорошим примером, какой тренер НЕ ДОЛЖЕН быть, является самый распространённый тренер – «Kangaroo». Когда Фирма FiberClassics (сегодня Composite-ARF) заказывала эту модель, то в основе концепта была заложена в первую очередь продажа турбин "София", и как важный аргумент для моделистов, что сняв крылья с модели, её можно использовать в качестве испытательного стенда. Так, в общем, оно и есть, но производителю хотелось показать турбину, как на витрине, поэтому и крепится турбина на своеобразном «подиуме». Но так как вектор тяги оказался приложен намного выше ЦТ модели, то и сопло турбины пришлось задирать кверху. Несущие качества фюзеляжа были этим почти полностью съедены, плюс малый размах крыльев, что дало большую нагрузку на крыло. От других предложенных тогда решений компоновки заказчик отказался. Только использование Профиля ЦАГИ-8, ужатого до 5% дало более-менее приемлемые результаты. Кто уже летал на Кенгуру, тот знает, что эта модель для очень опытных пилотов.
Учитывая недостатки Кенгуру, был создан спортивный тренер для более динамичных полётов «HotSpot». Эту модель отличает более продуманная аэродинамика, и летает «Огонёк» намного лучше.
Дальнейшим развитием этих моделей стал «BlackShark». Он рассчитывался на спокойные полёты, с большим радиусом разворотов. С возможностью широкого спектра пилотажа, и в то же время, с хорошими парительными качествами. При выходе из строя турбины, эту модель можно посадить как планер, без нервов.
 |  |
Как видите, развитие тренеров пошло по пути увеличения размеров (в разумных пределах) и уменьшении нагрузки на крыло!
Так же отличным тренером может служить австрийский набор из бальзы и пенопласта, Super Reaper. Стоит он 398 Евро. В воздухе модель выглядит очень хорошо. Вот мой самый любимый видеоролик из серии Супер Рипер: http://www.paf-flugmodelle.de/spunki.wmv
Но чемпионом по низкой цене на сегодняшний день является «Spunkaroo». 249 Евро! Очень простая конструкция из бальзы, покрытой стеклотканью. Для управления моделью в воздухе достаточно всего двух сервомашинок!
 |  |
Раз уж зашла речь о сервомашинках, надо сразу сказать, что стандартным трехкилограммовым сервам в таких моделях делать нечего! Нагрузки на рули у них огромные, поэтому ставить надо машинки с усилием не меньше 8 кг!
Естественно у каждого свои приоритеты, для кого-то это цена, для кого-то готовый продукт и экономия времени.
Самым быстрым способом завладеть турбиной, это просто её купить! Цены на сегодняшний день для готовых турбин класса 8 кг тяги с электроникой начинаются от 1525 Евро. Если учесть, что такой двигатель можно сразу без проблем брать в эксплуатацию, то это совсем не плохой результат.
Наборы, Kit-ы. В зависимости от комплектации, обычно набор из спрямляющей системы компрессора, крыльчатки компрессора, не просверленного колеса турбины и спрямляющей ступени турбины, в среднем стоит 400-450 Евро. К этому надо добавить, что всё остальное надо либо покупать, либо изготовить самому. Плюс электроника. Конечная цена может быть даже выше, чем готовая турбина!
На что надо обратить внимание при покупке турбины или kit-ов – лучше, если это будет разновидность KJ-66. Такие турбины зарекомендовали себя как очень надёжные, да и возможности поднятия мощности у них ещё не исчерпаны. Так, часто заменив камеру сгорания на более современную, или поменяв подшипники и установив спрямляющие системы другого типа, можно добиться прироста мощности от нескольких сот грамм до 2 кг, да и разгонные характеристики часто намного улучшаются. К тому же, этот тип турбин очень прост в эксплуатации и ремонте.
Подведём итог, какого размера нужен карман для постройки современной реактивной модели по самым низким европейским ценам:
Итого, Ваша мечта: около 1900 Евро или примерно 2500 зелёных президентов!
Удачи!
Обсудить на форумеwww.rcdesign.ru
Модель с ДВС. Проектируем и строим
Юрий Арзуманян (yuri_la)
Часть VI
Смотрим дальше аналоги по хвостовому оперению. На киль с РН было выделено 15 грамм. Вот аналогичных размеров киль с РН. Потолочка, усиленная бамбучинами.
Рис. 50. Вариант исполнения киля с РН
Вес виден на снимке - 9,5 грамм. Значит, уложиться можно.
На следующем снимке примерочный макет фюзеляжа из шарикового пенопласта. Бутербродная технология, три слоя, склеенные двусторонним скотчем. Дел на полчаса, зато очень удобно для примерки деталей. Недаром на заре авиации шаблонно-плазовый метод применялся повсеместно. "Щупать" пропорции в натуральный размер мне проще, чем в трехмерной модели.
Рис. 51. Макет фюзеляжа
В результате выяснилось, что фонарь кабины подошел идеально. Значит, болванку дорабатывать не придется. А вот капот оказался великоват:
Рис. 52. Примерка капота
Болванка доработана, уменьшена ее высота, покрыта лаком и высушена. К слову, не стоит опасаться дополнительной усадки капота за счет передачи тепла от двигателя капоту. Для осаживания бутылки нужна гораздо более высокая температура на поверхности. А капот ведь помимо нагрева от мотора еще и охлаждается набегающим потоком.
На предыдущем снимке видны боковины фюзеляжа из липового шпона. Шаблон нервюры вырезан сначала из ватмана, а потом по нему из алюминиевой пластины.
На следующем снимке один из вариантов изготовления хвостового оперения. Это из коропласта. Делается для ДВС-тренера.
Рис. 53. Хвостовое оперение из коропласта
Вес до облегчения. После облегчения:
Рис. 54. Хвостовое оперение из коропласта (с вырезами)
Вот вариант из подложки под ламинат с фактической толщиной 4,5 мм. Три слоя и усиления из бамбучин. Из фото понятно, как сделано.
Рис. 55. Хвостовое оперение из потолочки
Делался на пробу, реальный будет тоньше.
Рис. 56. Стабилизатор из потолочки
Этот вариант принят, как наиболее перспективный. Ниже доработанный капот, который уже подходит по размерам.
Рис. 57. Примерка доработанного капота
Наконец-то появился эскиз общего вида в плане (вид сверху) с размерами. Пока от руки и на листочке в клеточку. Это чтобы кому-то при желании можно было прикинуть недостающие размеры, поскольку все в масштабе.
Рис. 58. Эскиз общего вида в плане
Итак, надо бы увеличить площадь руля направления. Есть два пути решения этой задачи. Первый – это "тупо" увеличить длину хвоста, не трогая ось подвески РН. Соответственно площадь РН возрастет. Какие последствия? Последствия таковы, что сдвинется назад точка приложения равнодействующей аэродинамической силы на отклоненный РН, иными словами возрастет плечо ее приложения и величина (ведь площадь выросла) то есть момент силы. А это означает повышение нагрузки на сервопривод. Возможно, придется поставить более мощную машинку, а я хотел бы перейти на более мелкую для снижения веса модели.
Второй путь – это развить РН вверх. Соответственно увеличить площадь "рога". Здесь аэродинамическая компенсация рогового типа. Нагрузка на сервопривод возрастет в значительно меньшей степени, чем в первом случае. А какие недостатки? Недостаток я вижу в том, что та самая точка приложения аэродинамической силы сместится вверх. А это в свою очередь приведет к увеличению "скручивающего" момента (то есть по крену) при полете на ноже, что придется компенсировать элеронами. Микшировать нежелательно – модель должна быть простой, и летать на ней должно быть просто! К тому же не всякая аппаратура позволяет реализовать миксы.
Ну, и в обоих случаях придется позаботиться о конструктивной жесткости РН, а это опять вес...
Как выход из положения просится осевая компенсация, но это серьезное усложнение конструкции узла подвески РН, а надо бы, чтобы все было просто...
Можно также удлинить РН с увеличением компенсатора. Действительно, можно развить РН по площади, увеличивая его как вперед относительно оси подвеса, так и, соответственно, назад. Также можно слегка перераспределить площадь между килем и РН в пользу последнего, причем увеличение будет касаться главным образом площади рогового компенсатора. Поскольку площадь "рога" можно (грубо) удвоить и вычесть из общей площади РН, то суммарная нагрузка на сервопривод практически не изменится. Ведь роговой компенсатор для того и нужен, чтобы компенсировать часть усилия на сервопривод за счет того, что находясь впереди оси подвеса РН, он создает силу, помогающую этот самый РН отклонять от нейтрального положения. Иными словами он работает как "антифлюгер". Далее, я поначалу вообще не хотел делать киль, а обойтись только РН, как на Флипе от Киошо.
Рис. 59. Хвостовое оперение Флипа от Киошо
Но потом пришел к выводу, что ось подвески РН будет слишком короткой, а роговой компенсатор, возвышающийся над фюзеляжем, будет создавать усилие, вырывающее РН из петель подвески, коих петель придется поставить штуки три. А хотелось бы больше (четыре минимум) для более надежной подвески РН. Поэтому изобразил небольшой киль. И совсем отказываться от него не хотелось бы по еще одной причине. Если бы я нарисовал не "селедочный" фюзеляж, а еще более сплющенный ("камбалаобразный"?), что также рассматривал поначалу, то киль точно был бы не нужен. Но увеличение площади боковой проекции фюзеляжа, что хорошо для полетов на ноже и тому подобных маневров, привело бы к увеличению площади миделя, значит лобового сопротивления, и, конечно, веса модели. Поэтому я обошел эту проблему не сплющивая фюзеляж более, чем он уже есть, а растянув киль вперед, превратив его в форкиль. Так я уже делал не раз. Площадь боковой проекции модели нагнал, мидель не увеличил, жесткость форкиля по опыту отменная.
Очередной проектный компромисс... Эстетика при этом не на последнем месте!
Между делом провел очередной технологический эксперимент. Сразу оговорюсь, что ничего нового я не придумал, а просто попробовал то, о чем когда-то прочитал здесь на форуме. А именно, попробовал обтянуть потолочку термоусадочной пленкой для обертывания тетрадей и учебников, которой пользуются и школьники. Покупал в канцтоварах и выходит это дешевле, чем модельная пленка. Потом она тоньше и легче, мне кажется даже больше, чем скотч. Притом она шире! Короче, я пришкваривал ее утюжком к потолочке. Результат, на мой взгляд, отличный. Быстрее, удобнее, нет морщин. Наконец, она просто невесомая.
Рис. 60. Обтяжка потолочки пленкой для оклейки учебников
К моему удивлению материалом оказался... ПЭТ! Тот самый ПЭТ, из которого делают бутылки, и из которого у меня сделан капот и фонарь!
Рис. 61. Название материала пленки
Исходя из задач, которые я себе поставил в этой теме, из различных возможных технологий я выбираю самую, как мне кажется, простую, которую легко может повторить практически любой моделист. Применительно к фюзеляжу это просто две боковины из липовых пластин, которые получены роспуском по толщине липовой вагонки на циркулярке. За неимением последней их можно просто выстругать хоть вручную. Это для тех, кто не может достать бальзы. Если бальза есть, то таких усилий по выстругиванию пластин не требуется. Конечно, лучше сделать из бальзы. Хотя, с другой стороны, бальза потребует усиливающих накладок, а это лишние детали и усложнение конструкции. Липовые пластины имеют разную толщину (более толстые у моторамы и тоньше к хвосту).
Гаргрот и днище пенопластовые из пеноплекса. Они затем покрываются клеем "Жидкие гвозди" (легко разбавляется водой). Он дает твердую корку, стойкую к топливу. Потом можно покрасить (пентафталевые краски марки ПФ тоже стойки к топливу) и покрыть лаком.
Я не ставлю задачу сделать супер красивую модель. Главная задача – простота, дешевизна, приемлемые летные качества.
Если модель обшивается потолочкой, то я бы ее слегка ошкурил тонкой наждачкой и тоже покрыл Жидкими гвоздями. Поверхность лучше сделать максимально гладкой до высыхания клея т.к. он потом очень плохо шкурится. Влажная тряпочка или тампон помогут. Потом красим из баллончика и покрываем лаком.
Продолжение в следующей части.
rc-aviation.ru
