Рис. 223. Этапы изготовления бульба.

одну из половинок модели плоской частью на абсолютно ровную подложку и введем в прорезь кусочек 4-миллиметровой фанеры (рис. 223, г) таких размеров, чтобы между ним и стенками опоки оставалось с каждой стороны примерно по 5 мм (рис. 223, д). Теперь зальем в опоку гипс. Когда он затвердеет, перевернем рамку с гипсом, как показано на рис. 223, е, вобьем в каждом углу по крепкому гвоздю без шляпки

(шпильку) и приставим сверху вторую половину опоки. На шпильки, вбитые в первую половину модели, насадим вторую, и прорезь между ними снова заполним таким же кусочком фанеры (рис 223,ж). В сдвоенной фанерной прокладке просверлим, как и в модели, отверстие диаметром 6 мм и пропустим через него штырь с резьбой Мб. Через верхнюю половину модели штырь должен пройти на 20 мм в нижнюю, верхний его конец должен быть при этом вровень с кромкой верхней половины опоки. Вторую половину опоки также зальем гипсом и, когда тот застынет, осторожно отделим ее от первой.

В обе половины опоки ввернем по шурупу; с помощью этих шурупов путем легкого постукивания без труда можно вытянуть модель из гипсовой формы. Штырь Мб остается в верхней форме. В месте наибольшего сечения бульба прорежем в обоих половинах опоки воронкообразное отверстие (внешний диаметр 20 мм, внутренний диаметр 10 мм) -отвод-ник для выхода воздуха, вытесняемого расплавленным металлом, а 3 см отступя - еще одну, несколько большую воронку - литник для заливки формы, металлом (рис. 223, з).

Когда гипсовые формы просохнут, оба фанерных кусочка положим обратно в форму и навинтим на штырь Мб латунную гайку с таким расчетом, чтобы между гайкой и фанерой оставалось около 5 мм. Впоследствии гайка полностью охватывается свинцом и остается в балластном бульбе.

Для литья обе части формы нужно точно подогнать друг к другу и через дощечки-прокладки крепко стянуть двумя струбцинами (рис. 223, и). Расплавим в тигде мелконарубленный свинец. Масса свинца должна быть примерно в полтора раза больше массы готового бульба. Когда свинец станет жидким, удалим с его поверхности слой окиси и жира и в один прием зальем в литник, прекратив литье лишь после того, как он, поднявшись по отводнику, выйдет наружу. При литье необходимо соблюдать осторожность: расплавленный свинец брызжется! После охлаждения разделим обе половины, вывернем штырь Мб и удалим фанерные прокладки. Латунная гайка остается внутри бульба и вместе с болтом (54) служит для крепления бульба к плавнику. Готовый и\.1ьб следует обработать напильником, отшлифовать и покрыть лаком.

Кое-что о технике хождения под парусами

Во время штиля яхта должна иметь легкий дифферент на корму, чтобы при попутных ветрах нос не зарывался в волну. Для пробного запуска яхты наиболее благоприятны дни, когда дует легкий, ровный ветер постоянного направления. Установив мачту посеред^тне степса, равномерно натянем ванты так, чтобы мачта стояла вертикально, без перекосов. Правильного положения мачты добиваются путем ее передвижки в степсе. Лучпю всего это делать на курсах бейдевинд, продолжая регулировку до тех пор, пока при нейтральном положении руля (контролировать!) модель не будет стабильно лежать на курсе. Чем добросовестнее мы отнесемся к определению правильного положения мачты, тем легче и точнее сможем впоследствии управлять яхтой.

Шкоты должны быть такой длины, чтобы стаксель-и грота-гики образовывали со средней осевой линией примерно одинаковые углы. При развороте яхты против ветра оба паруса должны заполаскивать одновременно. При движении яхты курсом бейдевинд можно точно установить, насколько остры углы, при которых яхта еще идет против ветра. Не может нас, разумеется, не волновать и скорость яхты, поэтому обязательно следует отыскать угол вымпельного ветра, при котором модель имеет наибольший ход.

После первых запусков яхты необходимо немного потренироваться в маневрировании и лавировке. Ведь большое достоинство дистанционного управления как раз и состоит в том, что модель может идти любым курсом, как и настоящая яхта. Дпя этого нужно только свободно владеть некоторыми приемами.

Прежде всего выберем ориентир (пункт пришествия), расположенный точно в наветренном направлении. Прямым курсом этого ориентира не достичь, поэтому яхте придется лавировать (рис. 224,а), т. е. менять галсы, делая в определенных точках повороты. Если мы идем курсом I (со шкотами с левого борта), то для того, чтобы лечь на курс В, необходимо пересечь носом линию ветра; гики при этом перекладываются с левого борта (считая по ходу) на правый. Такой поворот носит название поворота оверштаг. Уже с самого первого поворота нам станет ясно, что этот маневр удается лишь в том случае, если яхта набрала достаточную скорость. Поэтому поворот будем производить на полном ходу, плавно, только с помощью руля, без использования шкотов. Управляющую команду будем подавать до тех пор, пока яхга не ляжет на новый курс. Во время поворота скорость заметно падает, и потому производить его следует как можно быстрее. Курс яхты обеспечивается парусами, а руль нужен только для выполнения поворотов или иногда для компенсации шквалов. Любой поворот руля на прямом курсе приводит к потере скорости.

На курсе фордевинд скорость яхть! не очень велика и мы значи-

Рис. 224. Яхта идет галсами: а - против ветра (повороты оверштаг); б - по ветру (повороты фордевинд).

тельно скорее достигнем цели путем периодического изменения галсов, делая повороты, называемые поворотами фордевинд, или, как говорят, лавируя на фордевинд. При лавировке на фордевинд гики также перекладываются с правого борта на левый и обратно; линию ветра при этом пересекает корма (рис. 224, б). Исключая моменты перекладки гиков, яхта длительное время испытывает значительное ветровое давление. При повороте фордевинд она почти не теряет скорости и хорошо слушается руля. В отличие от поворота оверштаг здесь приходится работать шкотами. С курса бакшгаг путем вытравливания гика-шкота яхту переводят на фордевинд, а затем, в момент, когда корма пересекает линию ветра, шкот быстро выбирают втугую, способствуя тем самым повороту. С помощью руля яхта разворачивается вокруг линии ветра так, что гики перекладываются на другой борт. В зависимости от курса или требуемой скорости яхты гика-шкоты можно теперь снова слегка растравить. Мы видим, что для быстрого поворота следует одновременно манипулировать шкотами и рулем. Для того чгобы четко овладеть этими приемами, требуется некоторая тренировка. Из соображений увеличения срока службы такелажа при поворотах фордевинд следует быть очень осторожным. По правилам поворот фордевинд производится только с помощью парусной лебедки. Однако при средней силе ветра можно обойтись и без нее.

Для начала приведенных рекомендаций, пожалуй, и достаточно. Хотите, чгобы ваша яхта стала истинной властительницей ветра и волн - упражняйтесь, упорно тренируйтесь и правильно применяйте приобретенные навыки. Всяческих вам успехов!

Модель планера с дистанционным управлением

Занимаясь парусной яхтой, мы учились владеть ветром и эффективно использовать действующие на нее гидродинамические силы. Модель планера (рис. 225) должна помочь нам освоить интереснейший участок авиамодельного спорта. Изготовляемая целиком из бальзы, эта модель обладает хорошими летными качествами и разработана так, что без особых затруднений может быть построена даже новичком. Во внутренних отсеках модели легко размещаются бортовые блоки устройства дистанционного управления (приемник, батареи, сервосистема) в защитной упаковке.

Предлагаемый в данной книге вариант предназначен для полета по наклонной траектории. Для достижения хороших результатов при парении в восходящих потоках мы изготовим позже для нашего планера второе крыло с большим (на 20-40 см) размахом, получив таким образом более универсальную летающую модель. Однако прежде чем приступить к постройке, нам следует несколько пополнить свои знания по аэродинамике.

Почвму воздух держит Сравнивая профиль паруса (см. рис 205) с

крьшом модели планера (рис. 226), мы сразу же заметим их сходство. За счет такого профиля паруса создается сила тяги, являющаяся составной частью действующей на парус поперечной силы.

Рис. 225. Наша модель планера.

Центр давления в Центр тяжести

Рис. 226. Профиль крыла: а - при нормальном угле атаки (+1°); б -при чрезмерном положительном угле атаки (+15°); в ~ при чрезмерном отрицательном угле атаки (-10°).

Воздействуя на крыло, воздушный поток также вызывает поперечную силу, которая, однако, используется здесь для поддержания авиамодели в воздухе, т. е. для полета, и называется поэтому подъемной силой. Эта подъемная сила обусловлена движением воздуха и является, следовательно, динамической подъемной силой (в отличие от статической подъемной силы в случае плавающего тела). Подъемная сила крьша некоторого профиля вычисляется по формуле

где / ,j. - подъемная сила; i. - коэффициент подъемной силы; р - плотность воздуха; г - скорость потока; S. - площадь горизонтальной проекции крьша. Коэффициент подъемной силы - безразмерная величина, зависящая в основном от формы профиля.

Исследуя свойства крыла, следует считаться еще с одной силой, которой мы пренебрегли при рассмотрении работы паруса, - си/;ок лобового сопротивления воздушному потоку.

Вместо крыла воспользуемся для опыта изготовленной нами ранее выгнутой пластиной, которую на этот раз закрепим на почтовых весах вертикально (см. рис. 197) и будем обдувать ее сверху. Стрелка весов

снова покажет нам степень сопротивления этого испыгуемого тела потоку воздуха. Сопротивление вычисляется по формуле

где А'д. - сила лобового сопротивления; коэффициент лобового со-

противления; р-плотность воздуха; v - скорость потока; .Sj,-площадь лобовой поверхности крьша. Коэффициент - также безразмерная величина, зависящая от формы профиля. Можно сказать, что в коэффициентах (у и содержится информация о свойствах профиля. Вели мы желаем, например, построить скоростную модель или, что равносильно, иметь возможность запускать модель при сильном ветре, коэффициент (!. следует выбирать как можно меньшим (слабо вьп нутый профиль), ибо в соответствии с вышеприведенным уравнением сила лобового сопротивления зависит от квадрата скорости потока. В случае слишком больших может оказаться, что при сильном ветре модель будет лететь назад (как бы пятиться). С другой стороны, если требуется, чтобы модель проявляла хорошие летные качества даже при слабом ветре, необходимо выбирать профиль с большим Су (как правило, сильно выгнутый). Универсальных же профилей, в одинаковой мере хорошо пригодных как для сильньгх, так и для слабых ветров, к сожалению, нет.

Однако подъемная сила крьша зависит не только от формы профиля и площади горизонтальной проекции крьша, но и от угла атаки а. Любой профиль достигает максимальной подъемной силы только при определенном угле атаки. Стоит увеличить этот угол, и поток начнет срываться с верхней поверхности (рис 226, б), станет турбулентным. Сила лобового сопротивления /- в результате этого существенно растет, а подъемная сила Гу уменьшается. Кроме того, при увеличиении угла а проявляется и очень неприятное свойство многих профилей - смещение центра давления. Подобно центрам бокового сопротивления и парусности яхты, центры тяжести и давления авиамодели должны раполагаться поблпзоста друг от друга и лежать на одной вертикали. Из-за смешения центра давления авиамодель теряет устойчивость в полете. Поэтому для нашей модели следует выбирать такой профиль крьша, у которого центр давления с изменением угла атаки смещается возможно меньше. При отрицательных углах атаки крьша (рис. 226, в) поток срывается с его нижней поверхности, лобовое сопротивление также возрастает, а подъемная сила уменьшается. Центр давления смещается при этом назад. Отношения С../С^ для различных профилей крьша авиамоделей бьши измерены в аэродинамической трубе в зависимости от значений угла атаки. Эту зависимость можно представить в виде полярной диаграммы - поляры, получив таким образом наглядное представление о свойствах профиля (рис. 227). Точка 1 соответствует большому отрицательному углу атаки. Крыло создает при этом отрицательную подъёмную силу (модель в этом режиме могла бы лететь вверх

ногами ). В точке 2 подъемная сила равна нулю; модель пикирует. В точке 3 отношение Cl С. имеет максимальную величину. Модель обладает

при этом большой подъемной силой при высоком лобовом сопротивлении и минимальной скорости. Такого режима полета добиваются при посадке модели. Точка 4 {С^ =тах) - точка, наивысшего подъема. Точка .5 соответствует критическому углу атаки, при котором поток начинает срываться, а модель входит в штопор. Свойства профиля крыла в значительной мере определяют и свойства всей летающей модели...

Чуть.побольшв В пояснениях к постройке авиамоделей мы

об аэродинамике- . встретимся с таким понятиями, как Нагрузка

на крыло, скорость снижения и коэффициент глиссады. . .

Нагрузка на крыло определяется как отношение веса модели при взлете к общей несущей' поверхности, складывающейся из поверхности крыла и стабилизатора (несущей называется поверхность' создающая подъемную силу). В нашей модели планера стабилизатор несущим не является, поэтому при расчете нагрузки на крыло учитывается лишь поверхность-крыла. Скоростные модели с большой скоростью снижения имеют, как правило, высокие нагрузки на крыло..При этом каждый профиль рассчитан на вполне определенную нагрузку на крыло. Существенное превышение этого максимального значения ухудшает-летные качества модели. Про-филь-Сб 539, которым мы воспользуемся для изготовления крыла модели, обеспечивает хорошие результаты при'значениях нагрузки на крылодо .39,2 Н/м^ ....

Скорость снижения показывает, на сколько метров модель снижается за одну секунду. Планер должен оставаться в воздухе как' можно дольше, поэтому уменьшению скорости снижения придается при конструировании очень большое значение.

Коэффициент глиссады авиамо- .

дели . . - - .. -

е =--=-- =tg

(у . .

{ р - угол планирования) характеризует путь S,.который проходит .модель при снижении на /г = 1 м (рис. 228). Особое значение величина . Имеет при выполнении планером маршрутных полетов. При высокой сктрости полета модели с больпгим коэффициентом глиссады имеют очень- протяженную посадочную дистанцию.

Рис.. 227. Поляра (полярная диаграм-. ма) профиля.

/ Наиболее плоский /] - увол планирования ,

- 2. 0=0

Пикирование полет ВпереВерну-том положении

Рис. 228. К определению коэффициента глиссады модели планера.

Рис. 229. Оси авиамодели.

1 - высотная ось; 2 - поперечная ось; 3 - продольная ось.

При рассмотрении взаимосвязи между скоростью и сопротивлением движению судовых моде/гей мы узнали, что эти величины нельзя переносить с прототипа на модель простым масштабированием. Аналогичное положение имеет место и в авиамоделизме. Для скорости нашей авиамодели важнейшим показателем является число Рейнольдса (Re), вычисляемое по формуле

Re=-

где р-плотность воздуха; I - хорда профиля; v - скорость потока; 77 - динамическая вязкость воздуха.

Для нас важно, что число Рейнольдса является граничной величиной. Если превысить Re, рекомендуемое для некоторого определенного про-, филя, то характер обтекания, а вместе с ним и лётные качества крьша (значения Су и С^) резко ухудшатся. Применительно к нашим экспериментам это означает, что при полетах модель не должна выходить за пределы рекомендованных значений Re. Для практических расчетов, сводя постоянные величины в единый коэффициент, получаем упрощенную формулу

Re = lOvt,

где г берется в м/с, а t в миллиметрах. Отсюда видно, что для удержания числа Рейнольдса модели в допустимых пределах возможны только два пути: либо строить более скоростную модель, либо выбирать крыло с большей хордой. Компромиссное решение, которое мы должны принять, будет пояснено на практическом примере при рассмотрении чертежей нашего планера.

Теперь еще несколько слов об устойчивости в полете. Применительно к авиамоделям речь идет о динамической устойчивости, которая должна обеспечиваться по трем взаимно перпендикулярным осям (рис. 229). Оси представляют собой мнимые линии, пересекающиеся в центре тяжести авиамодели. Обычно авиамодель должна разворачиваться

Рис. 230. Разность углов атаки крьша rf стабилизатора.

1 - крыло; 2 - стабилизатор.

вокруг каждой оси с помощью отдельного руля. 1ак, элероны обеспечивают разворот вокруг продольной оси, руль высоты - вокруг поперечной, груль поворотов - вокруг высотной оси. Модель должна быть устойчивой по всем трем осям. Устойчивым называется такое состояние модели в полете, когда при отклонении от своего первоначального положения (за счет порывов ветра или восходящих тепловых потоков) она самостоятельно, без помощи рулей возвращается в прежнее, нормальное для полета положение.

Понятие продольной устойчивости относится к вращению модели вокруг поперечной оси. Она определяется площадью крьша и стабилизатора, их углами атаки и удаленностью стабилизатора от центра тяжести. Решающим фактором является при этом разность между обоими углами атаки (рис. 230). Если мы позаботимся о том, чтобы крыло постоянно создавало большую подъемную силу (выбором соответствующего профиля и большого угла атаки), то при нарушении нормального полетного положения (например, при подъеме или опускании носовой части) за счет действия стабизшзатора создается обратный момент вращения, который и возвращает модель в исходное положение. Продольная устойчивость модели может быть существенно повышена выбором профилей со стабильным центром давления. Опыт показал, что хорошей продольной устойчивости авиамодели можно достичь при разности углов атаки в 3°. Получим ли мы это значение за счет углов атаки 5° и 2°, 3° и 0° или 1° и -2° (относи-TejrbHo продольной оси фюзеляжа), в данном случае несущественно.

Поперечная устойчивость проявляется при вращении модели вокруг продольной оси. Поперечную устойчивость можно существенно повысить, придав крылу V-образную форму (рис. 231). При крене модели действующие поверхности обеих половин крыла оказываются неодинаковыми. Большая действующая поверхность создает большую подъемную силу, а следовательно, и больший обратный момент вращения, который возвращает модель в нормальное положение. Для моделей без элеронов следует позаботиться о повышенной поперечной устойчивости, получить которую можно выбором соответствующей V-образной формы крьша. Для надежной устойчивости достаточен угол /3 = 5° 8° (при наличии элеронов /3 = = 0°-5°).

Путевая устойчивость относится к вращению авиамодели вокруг оси высоты. Удержание на курсе обеспечивается в полете главным образом рулем направления. Однако при i олете по кривой путевая устойчивость непосредственно связана с поперечной устойчивостью (на кривой траектории модель летит с креном, разворачиваясь при этом вокруг продольной и вертикальной осей), поэтому слишком сильное влияние руля направления нежелательно. Разворот модели вокруг вертикальной оси (а следовательно, и слишком резкую реакцию Правая полоВина Левая полоВина

крыт крыла

Рис. 231. к повышению поперечной устойчивости за счет V-образной формы крыла.

на отклонение руля направления) можно ограничить выбором относительно большой поверхности бокового сечения. Путевая устойчивость поддерживается также и за счет того, что эффективное сопротивление одной из половин крыла при рыскании становится больше, чем. у другой (аналогичный эффект оказывается V-образная форма крьша на поперечную устойчивость). Рысканием называют незначительные угловые отклонения летательного аппарата от основного направления в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси при прямом положении руля. Стабилизирующий эффект можно повысить приданием крьшу стреловидной формы.

На практике все виды устойчивости тесно переплетены друг с другом. Мы познакомились здесь только с важнейшими положениями аэродинамики. Желаюпдих изучить законы аэродинамики более основательно, отсылаем к специальной литературе. Для постройки й облета нашей первой модели, достаточно тСх сведений, что приведены в этой книге.

Прежде, чем строить. Основные требования к первой модели планера

хорошенько есе следуюшие: она должна быть достаточно прос-

шродувяайта. ..р- чтобы изготовить ее можно было просто и с

\ наименьшими денежными затратами; должна

обладать хорошими летными характеристиками и конструктивными возможностями для размещения любого варианта самодельной аппаратуры дистанционного управления; при всем этом она должна быть еще и прочной, чтобы исправно служить я течение длительного срока. Очевидно, что без компромиссов при решении тех или иных вопросов здесь не обойтись.

Первой проектной величиной являются размеры планера. С самого начала- следует помнить, что хотя вместе с увеличением размеров улучшаются летные качества модели, зато заметно возрастают ее стоимость, время изготовления и восприимчивость к разного рода механическим повреждениям. Поэтому мы будем строить модель средних размеров, однако с таким расчетом, чтобы она была способна нести бортовую часть самодельной аппаратуры дистанционного управления. При парении в восходящих тепловых, потоках модель должна описывать узкие окружности, как .можно меньше снижаться, но иметь все же достаточную скоростьдля полета против ветра. Последнее условие позволит нам сажать модель в заданном месте с помощью дистанционного управления или выводить ее в зону восходящих воздушных потоков.

Если мы собираемся построить планёр для полетов по наклонной траектории, то. при расчете его конструкции следует исходить из того, что-модель должна быть прочной, высокоскоростной и вместе с тем способной к еще более крутым разворотам, чрм модель, предназначенная для парения в в.осходяир1х термических потоках. Эти характеристики находятся в -прямой зависимости от размаха крыла. Скорость модели можно повысить в определенных пределах путем создания дифферента на нос, увеличения веса или уменьшения разности углов атаки, сообразуясь при этом с меняющейся скоростью ветра. Однако эти мероприятия пртводят также к более крутой траектории снижения модели; уменьшению устойчивости в полете и ограничению возможностей полетов при сильном Ветре'иэ-за